CN110179624A - 一种肘腕一体化康复训练设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肘腕一体化康复训练设备，涉及医疗辅助设备领域，包括肘关节模块、支撑模块、腕关节模块、控制模块；肘关节模块包括连接部件，用于带动手臂的肘关节转动，并与支撑模块的一端固定连接；腕关节模块滑动设置在支撑模块上，以适应不同长度的手臂；腕关节模块包括用于手掌抓握的手柄，可进行顺时针或逆时针转动，从而带动腕关节的转动；控制模块分别控制连接部件和手柄的运动，实现两者独立运动或者同步耦合运动。本发明可以帮助患者进行肘关节和腕关节的运动独立或耦合运动，可分别用于左臂或右臂的康复训练；可根据患者前臂尺寸进行调节；也可以作为主动康复训练设备，通过外部控制信号帮助患者进行康复训练。

Description

一种肘腕一体化康复训练设备

技术领域

本发明涉及医疗辅助设备领域，特别涉及一种肘腕一体化康复训练设备。

背景技术

脑卒中，俗称中风(stroke)，可以对患者造成多种神经功能损伤，是导致手部功能受损的一个主要因素。在我国，据不完全统计，现有中风患者数量也在500万以上。通常情况下，中风往往不至于致死，在幸存者中，有80～90％的人会遗留有上肢或下肢的运动功能缺陷甚至偏瘫，从而丧失日常生活活动能力，影响患者生活质量。依据现代循证医学(Evidence Based Medicine,EBM)和连续被动运动(Continuous Passive Motion,CPM)理论，肢体康复机器人可以辅助患者进行康复运动训练，加快肢体功能康复进展。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种肘腕一体化康复训练设备，该设备能帮助患者肘关节和腕关节独立或耦合运动，根据患者前臂尺寸进行调节且左右臂均可使用且能接入外部控制信号来帮助患者进行康复训练。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：

(1)如何帮助患者进行肘关节和腕关节独立或耦合运动；(2)如何根据患者前臂尺寸对康复训练设备进行调节，以满足患者使用需要；(3)如何同时满足左臂和右臂康复训练要求；以及如何通过外部控制信号的接入来帮助患者进行康复训练。

为实现上述目的，本发明提供了一种肘腕一体化康复训练设备，包括：

肘关节模块，所述肘关节模块包括连接部件，所述连接部件的一端固定在肘关节驱动装置的输出端，并绕所述输出端进行转动，用于带动手臂的肘关节转动；

支撑模块，用于支撑手臂；所述支撑模块的一端与所述连接部件的另一端固定连接；

腕关节模块，用于带动手腕转动；所述腕关节模块设置在所述支撑模块上，并沿着所述支撑模块的长度方向滑动，以适应不同长度的手臂；所述腕关节模块包括用于手掌抓握的手柄，所述手柄在所述腕关节模块的腕关节驱动装置的驱动下，进行顺时针或逆时针转动，从而带动腕关节的转动；

控制模块，用于控制所述肘关节驱动装置和所述腕关节驱动装置；所述控制模块分别控制所述肘关节驱动装置和所述腕关节驱动装置，实现独立运动或者同步耦合运动。

进一步地，所述设备还包括手臂固定模块，所述手臂固定模块包括小臂固定模块和大臂固定模块，所述大臂固定模块固定在所述肘关节模块上，所述小臂固定模块设置在所述支撑模块上，并位于所述连接部件与所述腕关节模块之间，能够沿着所述支撑模块滑动，以适应不同长度的手臂。

进一步地，所述支撑模块包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆平行设置，且所述第一支撑杆的一端和所述第二支撑杆的一端均固定在所述连接部件的一端。

进一步地，所述腕关节模块通过滑孔分别套设在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆上。

进一步地，所述肘关节驱动装置包括肘关节电机和肘关节传动机构，所述肘关节电机固定在所述肘关节模块的肘关节底板上，所述肘关节传动机构为齿轮传动，所肘关节传动机构的输出齿轮通过输出轴与所述连接部件的一端固定连接，用于驱动所述连接部件转动。

进一步地，所述腕关节驱动装置包括腕关节电机和腕关节传动机构，所述腕关节电机固定在所述腕关节模块的腕关节基座上，所述腕关节传动机构为齿轮传动，所述腕关节传动机构的输出齿轮套固在所述手柄的手柄轴上，驱动所述手柄顺时针或逆时针转动。

进一步地，所述小臂固定模块包括小臂固定基座、基座锁紧旋钮和小臂绑带，其中所述小臂绑带套设在所述小臂固定基座上，所述小臂固定基座通过滑孔分别套设在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆上，所述基座锁紧旋钮设置在所述小臂固定基座两侧，用于将所述小臂固定模块固定在预定位置。

进一步地，所述大臂固定模块包括大臂固定基座、大臂绑带，所述大臂绑带套设在大臂固定基座上，所述大臂固定基座固定在所述肘关节模块的上面。

进一步地，所述控制模块包括控制电路板、控制信号输入接口和模式开关，所述控制电路板分别与所述控制信号输入接口和所述模式开关通过信号线连接；所述控制信号输入接口用于接受外部控制信号；所述模式开关用于选择不同的工作模式，所述工作模式包括外部控制模式、肘关节独立运动模式、腕关节独立运动模式和同步耦合运动模式。

进一步地，所述控制模块集成在所述肘关节模块中。

本发明可以帮助患者进行肘关节和腕关节独立或耦合运动，加快上肢运动功能的康复；本发明对患者小臂长度具有一定的适应性，可根据患者前臂尺寸进行调节，可以为左臂和右臂进行康复训练；本发明也可以作为主动康复训练设备，通过外部控制信号帮助患者进行康复训练。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的腕关节模块结构示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的腕关节模块爆炸图；

图4是本发明的一个较佳实施例的肘关节模块结构示意图；

图5是本发明的一个较佳实施例的肘关节模块爆炸图；

图6是本发明的一个较佳实施例的肘关节底座结构示意图；

图7是本发明的一个较佳实施例的小臂固定模块结构示意图；

图8是本发明的一个较佳实施例的大臂固定模块结构示意图；

图9是本发明的一个较佳实施例的腕关节模块第一运动状态示意图；

图10是本发明的一个较佳实施例的腕关节模块第二运动状态示意图；

图11是本发明的一个较佳实施例的肘关节模块第一运动状态示意图；

图12是本发明的一个较佳实施例的肘关节模块第二运动状态示意图。

其中，1—肘关节模块，2—第一支撑杆，3—小臂固定模块，4—腕关节锁紧旋钮，5—末端固定块，6—腕关节模块，7—第二支撑杆，8—大臂固定模块，9—手柄，91—手柄轴，10—第一轴承，11—腕关节前盖，111—前盖轴承孔，12—第一驱动齿轮，13—第一输出齿轮，14—第二轴承，15—腕关节基座，151—旋钮安装孔，152—基座滑孔，153—基座轴承孔，154—基座电机安装孔，16—腕关节电机，17—腕关节后盖，18—肘关节底板，19—控制电路板，20—电源插座，21—配重块，22—肘关节底座，221—电源开关安装孔，222—控制信号输入接口，223—模式开关安装孔，224—肘关节电机安装孔，225—电源插座安装孔，23—肘关节顶盖，24—连接杆，25—连接块，26—输出轴，27—齿轮支撑板，28—第二输出齿轮，29—肘关节侧盖，30—第二驱动齿轮，31—传动齿轮，32—销轴，33—肘关节电机，34—模式开关，35—电源开关，36—小臂固定基座，361—固定基座滑孔，37—基座锁紧旋钮，38—小臂绑带，39—小臂垫片，40—大臂固定基座，41—大臂绑带，42—大臂垫片。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，一种肘腕一体化康复训练设备包括肘关节模块1、第一支撑杆2、小臂固定模块3、腕关节锁紧旋钮4、末端固定块5、腕关节模块6、第二支撑杆7和大臂固定模块8；

如图2和图3所示，腕关节模块6包括手柄9、第一轴承10、腕关节前盖11、第一驱动齿轮12、第一输出齿轮13、第二轴承14、腕关节基座15、腕关节电机16和腕关节后盖17，其中腕关节基座15上设有旋钮安装孔151、基座滑孔152、基座轴承孔153和基座电机安装孔154，腕关节电机16通过基座电机安装孔154固结在腕关节基座15上，第一驱动齿轮12固结在腕关节电机16的输出轴上，第二轴承14套固在基座轴承孔153中，腕关节前盖11和腕关节后盖17分别固结在腕关节基座15的两侧，腕关节前盖11上设有前盖轴承孔111，第一轴承10套固在前盖轴承孔111中，手柄9上的手柄轴91依次套设在第一轴承10和第二轴承14中，第一输出齿轮13套固在手柄轴91上且与第一驱动齿轮12啮合；

如图4、图5、图6所示，肘关节模块1包括肘关节底板18、控制电路板19、电源插座20、配重块21、肘关节底座22、肘关节顶盖23、连接杆24、连接块25、输出轴26、齿轮支撑板27、第二输出齿轮28、肘关节侧盖29、第二驱动齿轮30、传动齿轮31、销轴32、肘关节电机33、模式开关34和电源开关35，其中肘关节底座22上设有电源开关安装孔221、控制信号输入接口222、模式开关安装孔223、肘关节电机安装孔224和电源插座安装孔225，电源开关35、模式开关34、肘关节电机33和电源插座20分别通过电源开关安装孔221、模式开关安装孔223、肘关节电机安装孔224和电源插座安装孔225固定在肘关节底座22上，肘关节底板18和肘关节顶盖23分别固结在肘关节底座22的上下两侧，控制电路板19和配重块21固结在肘关节底板18上，齿轮支撑板27固结在肘关节底座22上，输出轴26和销轴32套设在齿轮支撑板27上，第二驱动齿轮30固结在肘关节电机33输出轴上，传动齿轮31套固在销轴32上并与第二驱动齿轮30啮合，第二输出齿轮28套固在输出轴26上并与传动齿轮31啮合，肘关节侧盖29固结在齿轮支撑板27上，连接杆24与输出轴26固结，连接块25与连接杆24固结；

如图7所示，小臂固定模块3包括小臂固定基座36、基座锁紧旋钮37、小臂绑带38和小臂垫片39，其中小臂固定基座36上设有固定基座滑孔361，小臂垫片39固结在小臂固定基座36上，小臂绑带套38设在小臂固定基座36上；

如图8所示，大臂固定模块8包括大臂固定基座40、大臂绑带41和大臂垫片42，大臂垫片42固结在大臂固定基座40上，大臂绑带41套设在大臂固定基座40上；

如图11所示，大臂固定模块8通过大臂固定基座40固结在肘关节顶盖23上，第一支撑杆2和第二支撑杆7固结在连接块25上，小臂固定模块3通过固定基座滑孔361套设在第一支撑杆2和第二支撑杆7上并通过基座锁紧旋钮37将其固定在第一支撑杆2和第二支撑杆7上合适的位置，腕关节模块6通过基座滑孔152套设在第一支撑杆2和第二支撑杆7上并通过腕关节锁紧旋钮4将其固定在第一支撑杆2和第二支撑杆7上合适的位置，末端固定块5固结在第一支撑杆2和第二支撑杆7上。

使用时，将患者大臂放置在大臂垫片42上，将小臂放置在小臂垫片39上，调整大臂位置使肘关节与输出轴26同心并通过大臂绑带41将大臂固定在大臂固定模块8上，然后调整小臂固定模块3的位置，使用基座锁紧旋钮37固定小臂固定模块3的位置并通过小臂绑带38将小臂固定在小臂固定模块3上，最后调整腕关节模块6的位置使患者手部握住手柄9并通过腕关节锁紧旋钮4固定腕关节模块6的位置。小臂固定模块3和腕关节模块6具有位置调节功能，可以适应不同长度手臂的患者。

当设备收到腕关节运动指令时，腕关节电机16运转并带动第一驱动齿轮14、第一输出齿轮13和手柄9一起转动，患者手部握住手柄9，从而实现对患者腕部的辅助运动，手柄9顺时针转动时适用于右臂康复运动，手柄9逆时针运动时适用于左臂康复运动，腕关节模块6的不同运动状态如图9、图10所示；

当设备收到肘关节运动指令时，肘关节电机33运转并带动第二驱动齿轮30、传动齿轮31、第二输出齿轮20、输出轴26、连接杆24和连接块25一起转动，患者肘关节与输出轴26同心，从而实现对患者肘关节的辅助运动，肘关节模块1的不同运动状态如图11、图12所示。腕关节模块6和肘关节模块1采用独立电机控制，可以对患者腕关节和肘关节进行独立康复运动，也可以进行同步耦合康复运动。此外，肘关节底座22上设有控制信号输入接口222，可以通过外部控制信号帮助患者进行康复训练，加快康复进程。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，包括:

肘关节模块，所述肘关节模块包括连接部件，所述连接部件的一端固定在肘关节驱动装置的输出端，并绕所述输出端进行转动，用于带动手臂的肘关节转动；

支撑模块，用于支撑手臂；所述支撑模块的一端与所述连接部件的另一端固定连接；

腕关节模块，用于带动手腕转动；所述腕关节模块设置在所述支撑模块上，并沿着所述支撑模块的长度方向滑动，以适应不同长度的手臂；所述腕关节模块包括用于手掌抓握的手柄，所述手柄在所述腕关节模块的腕关节驱动装置的驱动下，进行顺时针或逆时针转动，从而带动腕关节的转动；

控制模块，用于控制所述肘关节驱动装置和所述腕关节驱动装置；所述控制模块分别控制所述肘关节驱动装置和所述腕关节驱动装置，实现独立运动或者同步耦合运动。

2.如权利要求1所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述设备还包括手臂固定模块，所述手臂固定模块包括小臂固定模块和大臂固定模块，所述大臂固定模块固定在所述肘关节模块上，所述小臂固定模块设置在所述支撑模块上，并位于所述连接部件与所述腕关节模块之间，能够沿着所述支撑模块滑动，以适应不同长度的手臂。

3.如权利要求2所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述支撑模块包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆平行设置，且所述第一支撑杆的一端和所述第二支撑杆的一端均固定在所述连接部件的一端。

4.如权利要求3所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述腕关节模块通过滑孔分别套设在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆上。

5.如权利要求1所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述肘关节驱动装置包括肘关节电机和肘关节传动机构，所述肘关节电机固定在所述肘关节模块的肘关节底板上，所述肘关节传动机构为齿轮传动，所肘关节传动机构的输出齿轮通过输出轴与所述连接部件的一端固定连接，用于驱动所述连接部件转动。

6.如权利要求1所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述腕关节驱动装置包括腕关节电机和腕关节传动机构，所述腕关节电机固定在所述腕关节模块的腕关节基座上，所述腕关节传动机构为齿轮传动，所述腕关节传动机构的输出齿轮套固在所述手柄的手柄轴上，驱动所述手柄顺时针或逆时针转动。

7.如权利要求3所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述小臂固定模块包括小臂固定基座、基座锁紧旋钮和小臂绑带，其中所述小臂绑带套设在所述小臂固定基座上，所述小臂固定基座通过滑孔分别套设在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆上，所述基座锁紧旋钮设置在所述小臂固定基座两侧，用于将所述小臂固定模块固定在预定位置。

8.如权利要求2所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述大臂固定模块包括大臂固定基座、大臂绑带，所述大臂绑带套设在大臂固定基座上，所述大臂固定基座固定在所述肘关节模块的上面。

9.如权利要求1所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述控制模块包括控制电路板、控制信号输入接口和模式开关，所述控制电路板分别与所述控制信号输入接口和所述模式开关通过信号线连接；所述控制信号输入接口用于接受外部控制信号；所述模式开关用于选择不同的工作模式，所述工作模式包括外部控制模式、肘关节独立运动模式、腕关节独立运动模式和同步耦合运动模式。

10.如权利要求9所述的肘腕一体化康复训练设备，其特征在于，所述控制模块集成在所述肘关节模块中。