CN110393894A - 前臂关节训练适配件、康复训练设备及其训练控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种前臂关节训练适配件、前臂关节康复训练设备及其训练控制方法，前臂关节训练适配件包括前臂关节适配器及运动控制主机。前臂关节适配器包括调节器、位置调节机构和关节固定件，所述关节固定件通过所述位置调节机构能够调整地连接在所述调节器上。运动控制主机包括驱动电机和控制模块，所述调节器与所述驱动电机连接相对所述驱动电机的输出轴能够转动，所述控制模块与所述驱动电机连接。控制模块包括角位置变化检测模块、电机电流变化检测模块和模式选择模块。本发明能有效辅助患者进行关节锻炼，提升肌肉力量，改善关节活动度，牵伸放松僵硬关节。

Description

前臂关节训练适配件、康复训练设备及其训练控制方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种前臂关节训练适配件、前臂关节康复训练设备及其训练控制方法。
背景技术
在大众运动康复训练领域，脑卒中、多发性硬化、脊髓损伤、脑瘫影响数百万人的生活。对于大多数的神经功能受损的患者，运动障碍常与肢体痉挛增高有关，物理治疗是现阶段康复训练过程的主要手段，但是现有训练技术的现状有很多局限。
在传统的拉伸治疗中，物理治疗师可采用拉伸、辅助和其他物理介入手法来减轻病人肢体的痉挛和挛缩，恢复患者的平衡性、协调性以及关节和肢体的运动功能。然而，传统借助物理手法的拉伸是十分费力的，通常治疗师需要用手费力地拉伸病人痉挛的四肢；同时，手工拉伸的强度取决于治疗师的经验和主观上的感觉。
在诱发主动运动训练中，如果没有物理治疗师或设备的辅助，患者由于不能产生连续稳定的主动肢体运动，所以很难通过自身的运动尝试来达到完全恢复肢体运动功能的目的。此外，由于缺乏康复知识或过度训练，患者在试图进行自主肢体运动的过程中可能会潜在地加剧损伤程度。
由于治疗师资源的短缺，患者得不到足够量的运动康复训练，从而导致短期的康复训练功效不能维持很长的时间。
传统的被动牵拉训练装置(CPM，continuous passive motion)被广泛应用在医院和病人的家中。CPM主要提供在预先制定的固定范围内的关节慢速运动，以防止关节术后粘连，减少关节僵硬。其技术局限在于CPM机是在两个预设的关节活动位置之间以较慢的恒定速度移动肢体或关节。虽然系统可以提供很大的拉伸力矩，但在整个的拉伸过程中，由于其机械结构的局限性，不能检测患肢由于痉挛产生的阻力，所以预设的运动范围通常小于关节灵活运动的范围，否则关节受损的危险会增加。在这种功能限制下，被动牵拉功能通常不能拉伸至有限的肌张力较高的位置，而这个生理位置恰恰是挛缩和痉挛最明显的位置，也是真正需要实施安全并有效拉伸的生理位置。由于缺乏对人体关节阻力的探测，所以传统的连续被动牵拉训练器不能用于由于神经损伤所引起的运动功能障碍的康复治疗。
近些年，另一类主动辅助类训练设备以多自由度机器人产品为主，用于帮助提高脑卒中和其他神经损伤后患者对肢体的主动运动的控制和神经康复。但是，从临床角度上看，对于具有高肌张力/肢体痉挛的患者(例如脑卒中，脑瘫等)，必须考虑肌张力变化或肌群痉挛问题，才能实施合适的自主辅助运动训练，但现有的辅助类训练设备往往忽视此类病理特征，对病人直接实施辅助训练，没有解决肌张力变化或肌群痉挛的先决功能，此种模式可能会造成患者在辅助训练过程中，高肌张力/肢体痉挛的问题更加恶化。
此外，一些训练实验平台机器人，可以准确的测量由患肢痉挛产生的阻力或主动运动趋势，但其技术的局限性在于整个功能和控制的实现依赖于对额外精密力/力矩传感器的使用。所以，其结构决定了整个系统的造价增加，价格过于昂贵，不适合在基层社区和家庭广泛的使用。并且由于结构组成的不同，装置只能提供主动辅助运动训练功能，在同一装置上，不能同时实现具有较大输出力矩的被动拉伸功能，忽视了主动/被动训练结合的治疗方式和训练后的评估。
国内已上市产品，同类产品主要包括上肢训练器和CPM仪(连续性被动运动康复器)等形式。脚踏自行车式训练器适用于上肢的主动性和被动性训练。该产品通过上肢和主动性训练和被动性训练，逐渐改善血液循环，增加患肢肌力和耐力，保持肌肉的灵活性，降低肌张力。主要特点在于功能简单，方便工作人员操作；适合许多台同时使用和监控管理。同时智能康复训练系统配有保护措施，患者使用过程中一旦发生痉挛，机器会启动智能反向运动模式，来缓解痉挛症状。虽然具有主动和被动模式，但由于机械结构设计和运动控制技术的局限性，仅能生成重复性的联合肢体运动；对脑损伤患者的肢体痉挛问题，不能提供有针对性的关节柔性牵伸。此类产品所提供的训练模式局限于基本的健身运动模式，适合改善心肺能力和保持基本运动能力，但对于缓解改善肢体痉挛问题，非常有限。
上肢偏瘫患者一般伴随有前臂关节的运动功能障碍，由于前臂关节不能自由转动，使患者难以料理自己的生活。但目前的上肢康复机器人以辅助肩肘关节的粗大运动训练为主，缺乏对前臂关节的辅助康复训练。
发明内容
考虑到现有技术中存在的问题，本发明首先提供一种前臂关节训练适配件，以至少部分地解决现有技术中存在的不足。
本发明提供的前臂关节训练适配件，包括前臂关节适配器以及运动控制主机。前臂关节适配器包括调节器、位置调节机构和关节固定件，所述关节固定件通过所述位置调节机构能够调整地连接在所述调节器上。运动控制主机包括驱动电机和控制模块，所述调节器与所述驱动电机连接相对所述驱动电机的输出轴能够转动，所述控制模块与所述驱动电机连接。控制模块包括角位置变化检测模块，电机电流变化检测模块以及模式选择模块。角位置变化检测模块用于检测患肢的主动运动带动所述调节器同步运动而产生的角位置变化。电机电流变化检测模块用于检测患肢对所述调节器施加力矩而产生的电机驱动中的电流变化。模式选择模块与所述角位置变化检测模块及所述电机电流变化检测模块分别连接，以根据所述角位置变化及/或所述电流变化选择采用固有阻力模式、拉伸模式、辅助和阻力模式、或诱发主动运动模式。
优选地，所述位置调节机构包括滑块和滑轨，所述滑轨与所述调节器固定连接，所述滑块包括滑块体和连接体，所述滑块体与所述连接体连接呈拐角形，且所述滑块体与所述滑轨滑动配合，所述关节固定件与所述连接体相连接。
优选地，所述关节固定件为通过连接销连接于所述连接体的腕关节固定件，所述腕关节固定件包括：
带盘体的安装轴；以及
供手握持的手约束套，所述手约束套能够旋转的套设在所述安装轴上；
其中，所述安装轴的轴线与所述驱动电机的输出轴的轴线相平行。
优选地，所述关节固定件为通过安装板连接于所述连接体的肘关节固定件，所述肘关节固定件包括前臂约束器和腕关节固定件，其中，
所述前臂约束器包括安装在所述安装板上的两个前臂约束体，两个前臂约束体之间具有供前臂容置的间距，每一所述前臂约束体包括柱体和能够旋转的套设在所述柱体上的套体；
所述腕关节固定件包括带盘体的安装轴以及供手握持的手约束套，所述手约束套能够旋转的套设在所述安装轴上；
所述安装轴的轴线与所述柱体的轴线皆相对所述驱动电机的输出轴的轴线垂直。
优选地，所述安装板包括：
第一直板体，所述两个前臂约束体分别设置在所述第一直板体的两端头；
第二直板体，具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端连接在所述第一直板体的中部；以及
L形板体，所述L形板体连接于所述第二直板体的第二连接端，且所述L形板体远离所述第二直板体的一端固定连接于所述连接体。
优选地，所述腕关节固定件设置在所述第二直板体的第二连接端上。
优选地，所述调节器与所述驱动电机之间设置有限位电机旋转运动的限位机构，所述限位机构包括固定于所述驱动电机上的限位块，所述限位块上设置有限位槽，所述调节器上设置限位销，所述限位销具有能够切换的限位位置和拔出位置，所述限位销于限位位置时与所述限位槽相配合，于拔出位置时脱离所述限位槽的约束。
本发明进一步提供一种前臂关节康复训练设备，包括带滑轨的滑动底座，高度调节机构，上述的前臂关节训练适配件，显示装置以及旋转式训练座椅。高度调节机构安装在所述滑动底座上。前臂关节训练适配件安装在所述高度调节机构上。显示装置通过屏幕支架可调支撑于所述运动控制主机的上方。旋转式训练座椅设置在所述滑轨上相对所述前臂关节训练适配件位置可调节。
优选地，所述滑轨包括第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨和所述第二滑轨对接成T型滑轨。
本发明进一步提供一种采用上述的前臂关节康复训练设备进行前臂关节康复训练的控制方法，包括：
固有阻力模式控制：所述角位置变化检测模块检测患肢的主动运动带动所述前臂关节适配器同步运动而产生的角位置变化，所述模式选择模块根据单位时间内所述角位置变化，控制电机驱动产生沿着与所述角位置变化方向相同的电流控制量，克服机械阻力驱动电机带动所述前臂关节适配器沿着与患肢运动方向相同的方向运动；
拉伸模式控制：所述电机电流变化检测模块检测由于患肢对所述前臂关节适配器施加力矩而产生的电机驱动中的电流变化，所述模式选择模块根据电流变化调节电机转动速度和范围以调节所述患肢的转动速度和范围用于拉伸患肢肌肉；
辅助和阻力模式控制：所述角位置变化检测模块检测所述前臂关节适配器的角位置变化，所述模式选择模块根据所述角位置变化，计算出所需的与患肢运动方向相同的辅助力或者与患肢运动方向相反的阻力的大小，以控制所述电机对所述前臂关节适配器施加所述辅助力或阻力，以便所述患肢进行辅助训练或阻力训练；
诱发主动运动模式控制：所述角位置变化检测模块检测由于患肢对所述前臂关节适配器施加力矩而产生的电流变化，所述模式选择模块由所检测出的所述电流变化计算出因患肢的自主运动而产生的力矩变化，在所述的力矩变化小于某一特定值时控制所述电机驱动以带动患肢做示范性的被动运动，并把肢体的运动以视觉或听觉的方式反馈给患者，随后让患者做自主运动，并将改变比例后的力矩变化反馈给患者。
本发明结合前臂关节适配器以及运动控制主机的设计，能有效辅助患者进行关节锻炼，肌肉力量，改善关节活动度，牵伸放松僵硬关节；另外，由于根据角位置变化和电流变化监测肌张力的变化，实施柔性自适应牵伸治疗，即，动态监测关节运动参数，在保证安全性和有效性的基础上，能最大限度精确调整速度和牵伸关节活动度的力量，经济实用、结构简单。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一实施例的前臂关节康复训练设备的整体示意图；
图2为本发明前臂关节训练适配件的控制模块的结构框图；
图3为图1中的前臂关节适配器的结构示意图；
图4为图1中的前臂关节适配器的分解示意图；
图5、图6为前臂关节适配器的位置调节机构的结构图；
图7为前臂关节适配器的腕关节固定件的固定方式结构图；
图8为调节器与驱动电机之间设置的限位电机旋转运动的限位机构的结构示意图；
图9为本发明又一实施例的前臂关节康复训练设备的整体示意图；
图10为图9中的前臂关节适配器的结构示意图；
图11为图9中的前臂关节适配器的分解示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”和“后”等指示的方位或位置关系的术语均是相对于站立在该前臂关节康复训练设备的周围观察者或患者而言的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种前臂关节康复训练设备，包括带滑轨的滑动底座800，高度调节机构300，前臂关节训练适配件1000，显示装置400以及旋转式训练座椅500。高度调节机构300安装在滑动底座800上。前臂关节训练适配件1000安装在高度调节机构300上。显示装置400通过屏幕支架可调支撑于前臂关节训练适配件的运动控制主机(下文中会做介绍)的上方。旋转式训练座椅500设置在滑轨600上相对前臂关节训练适配件位置可调节。滑动底座800锁定在滑轨600上，相对滑轨600位置可调整。滑轨600包括第一滑轨601和第二滑轨602，第一滑轨601和第二滑轨602对接成T型滑轨，滑动底座800与第一滑轨601滑动配合，旋转式训练座椅500与第二滑轨602滑动配合。
具体地，再一次参见图1，前臂关节训练适配件1000包括前臂关节适配器100和运动控制主机。运动控制主机包括驱动电机200和控制模块700。
结合参阅2，控制模块700包括角位置变化检测模块710，电机电流变化检测模块720以及模式选择模块730，角位置变化检测模块710用于检测患肢的主动运动带动所述调节器同步运动而产生的角位置变化；电机电流变化检测模块720用于检测患肢对调节器施加力矩而产生的电机驱动中的电流变化；模式选择模块730与角位置变化检测模块710及电机电流变化检测模块720分别连接，以根据所述角位置变化及/或所述电流变化选择采用固有阻力模式、拉伸模式、辅助和阻力模式、或诱发主动运动模式。
具体地，再一次参见图1，在被动训练模式下，所述驱动电机200带动所述前臂关节适配器100运动，进而带动患者的前臂对前臂关节进行训练；在主动训练模式下，所述驱动电机200不工作，依靠患者的自主运动带动所述前臂关节适配器100运动，从而使患者前臂关节获得训练。优选地，在患者经过一段时间被动训练后，检测达到要求后可以再次选择主动训练。
如图3和图4所示，为本发明一实施例的前臂关节适配器100的结构图，前臂关节适配器100包括调节器110、位置调节机构120和关节固定件130，关节固定件130通过位置调节机构120能够调整地连接在调节器110上，调节器110与驱动电机200连接相对驱动电机的输出轴201能够转动。
示例性地，调节器110包括压块113和安装块116。位置调节机构120包括滑块1210和滑轨1220，滑轨1220与调节器110固定连接，滑块1210包括滑块体1211和连接体1212，滑块体1211与连接体1212连接呈拐角形，且滑块体1211与滑轨1220滑动配合，关节固定件130与连接体1212相连接。结合参阅图5和图6，滑块体1211上开设有供滑轨1220穿设的穿设孔，滑轨1220穿设于穿设孔内后通过把手123锁紧定位，滑块体1211与滑轨1220之间为纯面接触，滑块体1211可沿所述滑轨1220自由滑动，滑动到目标位置时，拧紧把手123将所述滑块1210锁死在所述滑轨1220上。通过调节所述滑块1210的位置，可实现腕关节掌屈背伸训练(肘关节旋前旋后训练)时腕(肘)关节的运动中心线与驱动电机200的输出轴同轴。
本发明实施例中，滑轨1220通过免键轴衬安装在安装块116上，且滑轨1220受压块113的压制，压块113上设置有与导轨1220相适配的开槽，滑轨1220限位于开槽中，压块113的远离安装块116的端面上设置有盖112，盖112通过旋钮111盖设于压块113上。压块113上穿设有限位销114，限位销114的端头上设置弹簧115。
关节固定件130为通过连接销140连接于连接体1212的腕关节固定件，基于连接销140的连接，腕关节固定件与位置调节机构120之间的连接方式为快插式。
腕关节固定件包括带盘体的安装轴131和供手握持的手约束套132，手约束套132能够旋转的套设在安装轴131上，安装轴131的轴线与驱动电机200的输出轴201的轴线相平行。较佳实施例中，手约束套132上设置有绑带133，在人手握持住手约束套132时，绑带133束缚住人手。
结合参阅图7，按图示向右按下所述连接销140上的弹簧按钮，所述腕关节固定件130即可自由插拔在所述位置调节机构120的滑块1210上。其中所述连接销140限制腕关节固定件130的轴向移动与径向移动，只保留其绕连接销140的转动自由度，使腕关节固定件130有效固定手的同时，不会出现做掌屈背伸训练时拉扯手的现象。
结合参阅图4和图8，调节器110与驱动电机200之间设置有限位电机旋转运动的限位机构150，限位机构150包括固定于驱动电机200上的限位块151，具体地，限位块151固定于驱动电机200的法兰202上，限位块151上设置有限位槽1511，调节器110上设置的限位销114具有能够切换的限位位置和拔出位置，限位销114于限位位置时与限位槽1511相配合，于拔出位置时脱离限位槽1511的约束。基于限位机构150的设置能达到限位效果，由于限位块151固定，限位销114在关节固定件130带动下可转动，当所述限位销114转动到所述限位块151的限位槽1511一侧壁上时，产生限位。示例性地，所述限位块151上对称的开设了两个75度的限位槽1511，更换不同的所述限位块151可以实现不同的训练角度范围；所述限位销114使用所述压缩弹簧115保持在限位状态，拔出所述限位销114并使所述限位销114保持在拔出状态时，所述限位销114不起作用，从而输出部分可绕驱动电机200的输出轴360°旋转，可使所述限位销114切换到所述限位块151对称方位上的限位槽1511中，松手时，所述限位销114在所述弹簧115压力作用下恢复限位状态，此功能可实现训练时的左右手切换，以保证左右手训练时都有机械限位的保护，且运动范围相同。
如图9所示，本发明又一实施例的前臂关节康复训练设备，包括带滑轨的滑动底座800，高度调节机构300，前臂关节训练适配件1000，显示装置400以及旋转式训练座椅500。高度调节机构300安装在滑动底座800上。前臂关节训练适配件1000安装在高度调节机构300上。显示装置400通过屏幕支架可调支撑于前臂关节训练适配件的运动控制主机(下文中会做介绍)的上方。旋转式训练座椅500设置在滑轨600上相对前臂关节训练适配件位置可调节。滑动底座800锁定在滑轨600上，相对滑轨600位置可调整。滑轨600包括第一滑轨601和第二滑轨602，第一滑轨601和第二滑轨602对接成T型滑轨，滑动底座800与第一滑轨601滑动配合，旋转式训练座椅500与第二滑轨602滑动配合。前臂关节训练适配件1000包括前臂关节适配器100和运动控制主机。运动控制主机包括驱动电机200和控制模块700。前臂关节训练适配件1000包括前臂关节适配器100’和运动控制主机。运动控制主机包括驱动电机200和控制模块700。本实施例的前臂关节康复训练设备与图1所述前臂关节康复训练设备的结构大致相同，不同之处在于前臂关节适配器，以下就对不同的前臂关节适配器100’做详细的介绍。
结合参阅图10和图11，前臂关节适配器100’包括调节器110、位置调节机构120和关节固定件130’，关节固定件130’通过位置调节机构120能够调整地连接在调节器110上,调节器110与驱动电机200连接相对驱动电机的输出轴能够转动。本实施例中的调节器110和位置调节机构120与图3和图4的调节器110和位置调节机构120的结构相同，在此就不对其多做赘述。
本实施例中，关节固定件130’为通过安装板160连接于连接体1212的肘关节固定件，肘关节固定件包括前臂约束器170和腕关节固定件130。前臂约束器170包括安装在安装板160上的两个前臂约束体1710，两个前臂约束体1710之间具有供前臂容置的间距，每一前臂约束体1710包括柱体1711和能够旋转的套设在柱体1711上的套体1712，示例性地，柱体1711可以通过小滑块1713滑动设置在安装板160上，同时，可通过把手1714锁紧定位。本实施例的腕关节固定件130具有与图4中的腕关节固定件130相同的结构，具体结构可以参阅前文中的描述，同样地，基于连接销140的连接，腕关节固定件130与位置调节机构120之间的连接方式为快插式，为了方便腕关节固定件130的固定，还可以设置固定块18。安装板160的设置主要是为了方便以下设置：安装轴131(见图4)的轴线与柱体1711的轴线皆相对驱动电机200的输出轴的轴线垂直。
示例性地，安装板160包括第一直板体161，第二直板体162以及L形板体163。两个前臂约束体1710分别设置在第一直板体161的两端头。第二直板体162具有第一连接端1621和第二连接端1622，第一连接端1621连接在第一直板体161的中部。L形板体163连接于第二直板体162的第二连接端1622，且L形板体163远离第二直板体162的一端固定连接于连接体1212。腕关节固定件130设置在第二直板体162的第二连接端1622上。
本发明在控制模式下，其活动角度可以设定，分别可以设定3个位置参数：腕(肘)关节活动零点，最大掌屈(旋前)，最大背伸(旋后)。牵伸强度可以根据患者腕关节的实际情况设置牵伸腕(肘)关节的最大掌屈(旋前)与最大背伸(旋后)数据。训练装置针对腕(肘)关节的最大掌屈(旋前)的设定范围为0～35度，最大背伸(旋后)的设定范围为0～35度。
本发明的控制模块通过监测肢体阻力或肌张力变化，可以柔性调节牵拉强度、速度和运动范围，从而安全有效的降低肌张力、缓解和抑制痉挛。可以提供有效腕关节背屈/屈曲运动引导，诱发腕关节自主运动，强化肌肉力量。
本发明还提供一种利用上述装置进行前臂关节康复训练的方法，所述方法包括以下步骤：根据患肢训练需要执行下述一种或多种模式：1)抵消系统的固有阻力模式。在该模式中，所述角位置变化检测模块检测患肢的主动运动带动所述前臂关节适配器同步运动而产生的角位置变化，所述模式选择模块根据单位时间内所述角位置变化，控制电机驱动产生沿着与所述角位置变化方向相同的电流控制量，克服机械阻力驱动电机带动所述前臂关节适配器沿着与患肢运动方向相同的方向运动，以便患肢进行自由运动。2)拉伸模式。在该模式中，所述电机电流变化检测模块检测由于患肢对所述前臂关节适配器施加力矩而产生的电机驱动中的电流变化，将检测到的电流变化通过低通滤波以得到平滑的数值，所述模式选择模块根据电流变化调节电机转动速度和范围以调节所述患肢的转动速度和范围用于拉伸患肢肌肉。3)辅助和阻力控制模式。在该模式中,所述角位置变化检测模块检测所述前臂关节适配器的角位置变化，所述模式选择模块根据所述角位置变化，计算出所需的与患肢运动方向相同的辅助力或者与患肢运动方向相反的阻力的大小，以控制所述电机对所述前臂关节适配器施加所述辅助力或阻力，以便所述患肢进行辅助训练或阻力训练。4)诱发主动运动模式。在该模式中，所述角位置变化检测模块检测由于患肢对所述前臂关节适配器施加力矩而产生的电流变化，所述模式选择模块由所检测出的所述电流变化计算出因患肢的自主运动而产生的力矩变化，在所述的力矩变化小于一特定值时控制所述电机驱动以带动患肢做示范性的被动运动，并把肢体的运动以视觉或听觉的方式反馈给患者，随后让患者做自主运动，并将改变比例后的力矩变化反馈给患者。
本发明的有益效果如下：
1.通过监测肢体阻力或肌张力变化，本产品可以柔性调节牵拉强度、速度和运动范围，从而安全有效的降低肌张力、缓解和抑制痉挛。
2.在保证肢体安全的前提下，实现腕关节背伸极限位置柔性等张牵拉，增大关节活动范围。
3.本产品注重康复中临床问题，提供有效腕关节掌屈背伸运动引导，诱发腕关节自主运动，强化肌肉力量。
4.可同时实现多种腕关节强化模式训练：自由无阻力运动、辅助和抗阻力运动、柔性牵伸、互动游戏诱发主动运动模式。
5.侧重主动运动的诱发和感知的新方式，提供智能语音引导和交互，趣味肢体感知游戏交互。
6.利用新的控制系统专利技术，大幅降低核心组件成本，为未来家用和社区康复提供可行的设备解决方案。
7.方便快捷的关节固定件固定，位置调节，机械限位切换，保证安全的情况下，减少理疗师的工作，操作简单，不易出错，降低对理疗师的要求。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或至少两个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或装置进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在至少两个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的装置权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种前臂关节训练适配件，其特征在于，包括：
前臂关节适配器，所述前臂关节适配器包括调节器、位置调节机构和关节固定件，所述关节固定件通过所述位置调节机构能够调整地连接在所述调节器上；以及
运动控制主机，所述运动控制主机包括驱动电机和控制模块，所述调节器与所述驱动电机连接相对所述驱动电机的输出轴能够转动，所述控制模块与所述驱动电机连接；
其中，所述控制模块包括：
角位置变化检测模块，用于检测患肢的主动运动带动所述调节器同步运动而产生的角位置变化；
电机电流变化检测模块，用于检测患肢对所述调节器施加力矩而产生的电机驱动中的电流变化；以及
模式选择模块，与所述角位置变化检测模块及所述电机电流变化检测模块分别连接，以根据所述角位置变化及/或所述电流变化选择采用固有阻力模式、拉伸模式、辅助和阻力模式、或诱发主动运动模式。
2.根据权利要求1所述的前臂关节训练适配件，其特征在于，所述位置调节机构包括滑块和滑轨，所述滑轨与所述调节器固定连接，所述滑块包括滑块体和连接体，所述滑块体与所述连接体连接呈拐角形，且所述滑块体与所述滑轨滑动配合，所述关节固定件与所述连接体相连接。
3.根据权利要求2所述的前臂关节训练适配件，其特征在于，所述关节固定件为通过连接销连接于所述连接体的腕关节固定件，所述腕关节固定件包括：
带盘体的安装轴；以及
供手握持的手约束套，所述手约束套能够旋转的套设在所述安装轴上；
其中，所述安装轴的轴线与所述驱动电机的输出轴的轴线相平行。
4.根据权利要求2所述的前臂关节训练适配件，其特征在于，所述关节固定件为通过安装板连接于所述连接体的肘关节固定件，所述肘关节固定件包括前臂约束器和腕关节固定件，其中，
所述前臂约束器包括安装在所述安装板上的两个前臂约束体，两个前臂约束体之间具有供前臂容置的间距，每一所述前臂约束体包括柱体和能够旋转的套设在所述柱体上的套体；
所述腕关节固定件包括带盘体的安装轴以及供手握持的手约束套，所述手约束套能够旋转的套设在所述安装轴上；
所述安装轴的轴线与所述柱体的轴线皆相对所述驱动电机的输出轴的轴线垂直。
5.根据权利要求4所述的前臂关节训练适配件，其特征在于，所述安装板包括：
第一直板体，所述两个前臂约束体分别设置在所述第一直板体的两端头；
第二直板体，具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端连接在所述第一直板体的中部；以及
L形板体，所述L形板体连接于所述第二直板体的第二连接端，且所述L形板体远离所述第二直板体的一端固定连接于所述连接体。
6.根据权利要求5所述的前臂关节训练适配件，其特征在于，所述腕关节固定件设置在所述第二直板体的第二连接端上。
7.根据权利要求1所述的前臂关节训练适配件，其特征在于，所述调节器与所述驱动电机之间设置有限位电机旋转运动的限位机构，所述限位机构包括固定于所述驱动电机上的限位块，所述限位块上设置有限位槽，所述调节器上设置限位销，所述限位销具有能够切换的限位位置和拔出位置，所述限位销于限位位置时与所述限位槽相配合，于拔出位置时脱离所述限位槽的约束。
8.一种前臂关节康复训练设备，其特征在于，包括：
带滑轨的滑动底座；
高度调节机构，所述高度调节机构安装在所述滑动底座上；
如权利要求1-7中任意一项所述的前臂关节训练适配件，所述前臂关节训练适配件安装在所述高度调节机构上；
显示装置，所述显示装置通过屏幕支架可调支撑于所述运动控制主机的上方；以及
旋转式训练座椅，设置在所述滑轨上相对所述前臂关节训练适配件位置可调节。
9.根据权利要求8所述的前臂关节康复训练设备，其特征在于，所述滑轨包括第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨与所述第二滑轨对接成T型滑轨。
10.一种采用如权利要求8-9中任意一项所述前臂关节康复训练设备进行前臂关节康复训练的控制方法，其特征在于，包括：
固有阻力模式控制：所述角位置变化检测模块检测患肢的主动运动带动所述前臂关节适配器同步运动而产生的角位置变化，所述模式选择模块根据单位时间内所述角位置变化，控制电机驱动产生沿着与所述角位置变化方向相同的电流控制量，克服机械阻力驱动电机带动所述前臂关节适配器沿着与患肢运动方向相同的方向运动；
拉伸模式控制：所述电机电流变化检测模块检测由于患肢对所述前臂关节适配器施加力矩而产生的电机驱动中的电流变化，所述模式选择模块根据电流变化调节电机转动速度和范围以调节所述患肢的转动速度和范围用于拉伸患肢肌肉；
辅助和阻力模式控制：所述角位置变化检测模块检测所述前臂关节适配器的角位置变化，所述模式选择模块根据所述角位置变化，计算出所需的与患肢运动方向相同的辅助力或者与患肢运动方向相反的阻力的大小，以控制所述电机对所述前臂关节适配器施加所述辅助力或阻力，以便所述患肢进行辅助训练或阻力训练；
诱发主动运动模式控制：所述角位置变化检测模块检测由于患肢对所述前臂关节适配器施加力矩而产生的电流变化，所述模式选择模块由所检测出的所述电流变化计算出因患肢的自主运动而产生的力矩变化，在所述的力矩变化小于一特定值时控制所述电机驱动以带动患肢做示范性的被动运动，并把肢体的运动以视觉或听觉的方式反馈给患者，随后让患者做自主运动，并将改变比例后的力矩变化反馈给患者。
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