CN110547948A - 一种两轴移动式上肢康复装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两轴移动式上肢康复装置，包括底座、立柱、手柄、罩壳、Y向运动导轨机构、X向传动机构以及驱动机构，底座的一个端面固定连接立柱，立柱能够伸缩，立柱连接罩壳，X向传动机构和Y向运动导轨机构安装于罩壳内，手柄穿过罩壳连接于X向传动机构；X向传动机构和Y向运动导轨机构均连接驱动机构；驱动机构能够与Y向运动导轨机构和/或X向传动机构同步运动。本发明能够通过在X向和Y向的位移，带动上肢运动，从而带动上肢肌肉的运动，从而针对病人的上肢肌肉进行有针对性的训练，使协助上肢肌肉恢复健康。

Description

一种两轴移动式上肢康复装置

技术领域

本发明涉及康复领域，具体的，涉及一种两轴移动式上肢康复装置。

背景技术

在传统的康复治疗方式中，一方面，病人通过依赖医生的人工治疗来进行康复训练，这就导致了医生技术的好坏对病人的康复具有重要影响。另一方面，医生对病人康复训练的过程难以记录详实的治疗数据及图形，不能获取客观、准确的治疗和评价。上肢康复机器人最早在欧美国家开始产生和发展，作为上肢康复机器人研究的起点,加利福尼亚大学的Lum在1993年设计了名为手-物体-手的康复装置。该装置从人类日常生活中对双手协调性工作的需要出发,以简单的双手移动和挤压物体训练双手协调性。21世纪初期，Lum与斯坦福大学合作开发了名为MIME的系列康复机器人。该系列机器人分为3代。第1代完成两个自由度的单关节运动,包括肘部弯曲/伸展,前臂的旋前/旋后；第2代能够实现前臂的平面运动；第3代能够实现前臂的三维空间运动。同年芝加哥大学研制了一种名为ARMGuide训练装置，该装置具有3个自由度,通过手动调节其中2个自由度Yaw和Pitch使患者完成不同直线轨迹的Reach训练。

发明人认为，目前，上肢康复机器人依然在主要功能训练与评价两大方面存在不足：

①训练运动方式单一，无法刺激病人保持正常运动的感觉；

②目前研究的康复机器人大多利用运动学参数对康复状况进行简单、定性的说明，无法精确反应病人的实时变化。

发明内容

针对现有的上肢康复机器人的不足，本发明旨在提供一种两轴移动式上肢康复装置，其能够通过在X向和Y向的位移，带动上肢运动，从而带动上肢肌肉的运动，从而针对病人的上肢肌肉进行有针对性的训练，使协助上肢肌肉恢复健康。

本发明的目的，是提供一种两轴移动式上肢康复装置。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先本发明公开了一种两轴移动式上肢康复装置，包括底座、立柱、手柄、罩壳、Y向运动导轨机构、X向传动机构以及驱动机构，底座的一个端面固定连接立柱，立柱能够伸缩，立柱连接罩壳，X向传动机构和Y向运动导轨机构安装于罩壳内，手柄穿过罩壳连接于X向传动机构；X向传动机构和Y向运动导轨机构均连接驱动机构；驱动机构能够与Y向运动导轨机构和/或X向传动机构同步运动。当病人的上肢握紧手柄之后，可以由驱动机构通过X向传动机构和/或Y向运动导轨机构辅助上肢运动，或这上肢通过手柄带动X向传动机构和/或Y向运动导轨机构运动，从而达到上肢康复的目的。

进一步，所述底座的横截面为H型，底座的中间位置固定连接立柱的底端。

进一步，所述立柱为电动伸缩杆或液压伸缩杆或气压伸缩杆。

进一步，所述立柱的顶端连接Y向保护罩，Y向保护罩的上端面开设贯上端面的第一凹槽，第一凹槽包括多个；Y向保护罩的顶端固定连接X向保护罩，或者Y向保护罩的顶面与X向保护罩的底面相抵，X向保护罩的顶面开设贯通顶面的第二凹槽。

进一步，所述Y向运动导轨机构包括Y向导轨、Y向滑块、悬架和Y向同步带，Y向滑块可移动卡接Y向导轨，悬架连接于Y向滑块，Y向同步带与Y向导轨平行，悬架与Y向同步带相抵。

进一步，所述X向运动导轨机构包括X向底板、X向带轮支撑板和X向同步带，Y向运动导轨的第一端面固定连接于X向底板的第二端面，X向底板的第一端面固定连接X向同步带，手柄安装于X向同步带，手柄能够岁X向同步带移动。

进一步，所述Y向导轨包括两个，两个Y向导轨平行，两个Y向导轨的端部齐平，两个Y向导轨的端部均固定于Y向安装架，两个Y向导轨均安装Y向滑块，两个Y向滑块均固定连接于悬架。

进一步，当X向保护罩与Y向保护罩相抵的时候，能够通过手柄穿过第一凹槽，手柄可以穿过第一凹槽进入第二凹槽。

进一步，X向保护罩和Y向保护罩均为中空的罩状体结构，Y向运动导轨机构安装在Y向保护罩中，X向传动机构安装在X向保护罩中；驱动机构包括X向驱动机构和Y向驱动机构，分别安装在X向保护罩中和Y向保护罩中。

进一步，悬架呈U形，悬架的两端部齐平，当两条Y向导轨固定连接于悬架的两端部时，Y向带轮通过Y向带轮支撑板安装于悬架的中部。

本发明的使用方法为，病人的上肢握紧手柄，X向传动机构和/或Y向运动导轨机构在驱动机构的带动下进而带动手柄运动，进而，病人的上肢跟随手柄运动，或者，病人的上肢握紧手柄，推动X向传动机构和/或Y向运动导轨机构运动。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

1)本发明中，采用两种轴向的传动机构或导轨机构对患者的上肢进行康复训练，并且使用可以你想输入动力的驱动机构作为动力源，两种轴向的传动机构可以实现多种训练运动方式，以便于刺激病人保持正常运动的感觉，此外，立柱可进行一定范围内高度的调节，以适应不同身高的服务对象，该两轴移动式上肢康复机器人可实现多种康复训练模式，可根据患者实际主动力给予对应助力，充分发挥其主动参与程度，从而促进更快康复。

2)本发明中，不仅能够利用运动学参数对康复状况进行简单、定性的说明，而且由于使用一体化电机，使用者在使用时的力度变化可以通过一体化电机的信号反馈判断，当上肢的力量较大时，其产生的加速度相对也较大，此时可以通过一体化电机的信号反馈来判断加速度值的大小，由加速度值的变化可以进一步判断上肢的力量变化，以对上肢的康复水平做出进一步判断。

3)本发明中，使用同步带作为传动机构，在一定程度上可以利用同步带的优点，可以实现长距离的传动，且带具有弹性，可缓和冲击和振动载荷，运转平稳，无噪声，以便于在康复训练中保护上肢组织。

附图说明

构成本发明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为实施例1外观图，

图2为实施例1的内部结构图。

图中，1、底座，2、立柱，3、Y向保护罩，4、X向保护罩，5、手柄，6、悬架，7、Y向同步带，8、导轨，9、Y向驱动机构，10、X向底板，11、滑块，12、X向带轮支撑板，13、Y向安装架，14、Y向带轮支撑板，15、X向驱动机构，16、X向同步带，17、X向带轮，18、Y向带轮。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，针对现有的上肢康复机器人的不足，本发明旨在提供一种两轴移动式上肢康复装置，其能够通过在X向和Y向的位移，带动上肢运动，从而带动上肢肌肉的运动，从而针对病人的上肢肌肉进行有针对性的训练，使协助上肢肌肉恢复健康，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

本实施公开了一种两轴移动式上肢康复装置，包括底座1、立柱2、X向保护罩4、Y向保护罩3、Y向运动导轨8机构、X向传动机构以及驱动机构，

在本实施例中，底座1呈H型，此处H型的意思是，底座1的横截面为H型，底座1的中间位置固定连接立柱2的底端，本实施例中的立柱2是可伸缩的，关于立柱2的可伸缩结构，可采用现有技术中常用的电动伸缩杆或液压伸缩杆或气压伸缩杆。

立柱2的顶端连接Y向保护罩3，Y向保护罩3的上端面开设第一凹槽，Y向保护罩3的上端面与X向保护罩4的下端面相抵，X向保护罩4的下端面开设第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽的方向是垂直的。

第二凹槽为贯通X向保护罩4的凹槽，当X向保护罩4与Y向保护罩3相抵的时候，能够通过手柄5穿过第一凹槽，手柄5可以穿过第一凹槽进入第二凹槽。

X向保护罩4和Y向保护罩3均为中空的罩状体结构，Y向运动导轨8机构安装在Y向保护罩3中，X向传动机构安装在X向保护罩4中；驱动机构包括X向驱动机构15和Y向驱动机构9，分别安装在X向保护罩4中和Y向保护罩3中。

Y向运动导轨8机构包括Y向导轨8和Y向同步带7，本实施例中的Y向导轨8包括两个，两个Y向导轨8平行，两个Y向导轨8的端部齐平，两个Y向导轨8的端部均固定于Y向安装架13，两个Y向导轨8均安装Y向滑块11，两个Y向滑块11均固定连接于悬架6，具体的，两个Y向滑环连接于悬架6的下端面；悬架6的下端面与Y向同步带7能够贴合，从而Y向同步带7能够带动悬架6沿着Y向同步带7运动；Y向同步带7的两端绕接Y向带轮18，Y向带轮18中的一个或两个连接Y向驱动机构9。

悬架6的上端面连接X向传动机构。

可以理解的是，悬架6呈U形，悬架6的两端部齐平，因此，本实施例中悬架6的上端面为悬架6的两个端部的端面，本实施例中悬架6的下端面为悬架6的底端端面。

可以理解的是，由于所述悬架6呈U形，因此，当两条Y向导轨8固定连接于悬架6的两端部时，Y向带轮18通过Y向带轮18支撑板14安装于悬架6的中部，以保证Y向同步带7与Y向导轨8具有合适的高度差。

具体的，X向传动机构包括X向底板10、X向带轮17支撑板12和X向同步带16，悬架6的上端面固定连接于X向底板10的下端面，X向底板10的上端面连接两个X向带轮17支撑板12，两个X向带轮17支撑板12分别连接两个X向带轮17，两个X向带轮17之间绕接X向同步带16。

手柄5固定于X向同步带16。

可以理解的是，手柄5包括连接于X向同步带16轮的连接部，以及突出于X向保护罩4的第二凹槽的突出部，以及连接于突出部的板状件，板状件能够于X向保护罩4的上端面相抵。

所述驱动机构采用一体化电机，以减小动力源所占用的空间。

可以理解的是，本实施例中，一体化电机中集成了电机、驱动器、编码器、行星减速器，将上述各部件高度集成一个空间里，使其在同等性能下体积达到传统伺服电机装置的十分之一，此为现有技术中的公知常识，在此不再赘述。因此，本实施例不仅能够利用运动学参数对康复状况进行简单、定性的说明，而且由于使用一体化电机，使用者在使用时的力度变化可以通过一体化电机的信号反馈判断，当上肢的力量较大时，其产生的加速度相对也较大，此时可以通过一体化电机的信号反馈来判断加速度值的大小，由加速度值的变化可以进一步判断上肢的力量变化，以对上肢的康复水平做出进一步判断。

实施例2

实施例2公开了一种基于实施例1所公开的装置的使用方法，包括以下四种使用模式：

1)X向驱动机构15驱动

X向一体化电机15驱动X向同步带16轮旋转，从而带动X向同步带16及固定在X向同步带16上的手柄5沿X轴移动；此时病人手握手柄5跟随移动即可。

2)X向手柄5驱动

病人握紧手柄5后可驱动其沿X向移动，带动与之固定在一起的X向同步带16也沿X向运动，从而反向驱动X向同步带16轮及X向一体化电机旋转，由于X向一体化电机中采用的是行星减速器，因此可以实现反向驱动。

3)Y向电机驱动

Y向一体化电机驱动Y向同步带7轮旋转，从而带动Y向同步带7及固定在Y向同步带7上的悬架6沿Y向移动；Y向导轨8为固连在Y向滑块11上悬架6提供导向与支撑，悬架6又为X向传动装置提供支撑，在X向传动装置中X向护罩与X向底板10焊接在一起，从而当Y向一体化电机旋转时驱动X向底板10及X向护罩4沿Y向移动，此外在X向护罩4上端开有一段通槽与手柄5配合，当X向护罩4沿Y向移动时可推动手柄5也沿Y向移动；此时病人手握手柄5跟随移动即可。

4)Y向手柄5驱动

病人握紧手柄5后可驱动其沿Y向移动，手柄5推动X向护罩及与之相固连的X向底板10、悬架6一起沿Y向移动，悬架6又可带动Y向同步带7移动，从而反向驱动Y向同步带7轮及Y向一体化电机旋转，由于Y向一体化电机中采用的也是行星减速器，因此同样可以实现反向驱动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种两轴移动式上肢康复装置，其特征在于，包括底座、立柱、手柄、罩壳、Y向运动导轨机构、X向传动机构以及驱动机构，底座的一个端面固定连接立柱，立柱能够伸缩，立柱连接罩壳，X向传动机构和Y向运动导轨机构安装于罩壳内，手柄穿过罩壳连接于X向传动机构；X向传动机构和Y向运动导轨机构均连接驱动机构；驱动机构能够与Y向运动导轨机构和/或X向传动机构同步运动。

2.如权利要求1所述的两轴移动式上肢康复装置，其特征在于，所述底座的横截面为H型，底座的中间位置固定连接立柱的底端。

3.如权利要求1所述的两轴移动式上肢康复装置，其特征在于，所述立柱为电动伸缩杆或液压伸缩杆或气压伸缩杆。

4.如权利要求1所述的两轴移动式上肢康复装置，其特征在于，所述立柱的顶端连接Y向保护罩，Y向保护罩的上端面开设贯上端面的第一凹槽，第一凹槽包括多个；Y向保护罩的顶端固定连接X向保护罩，或者Y向保护罩的顶面与X向保护罩的底面相抵，X向保护罩的顶面开设贯通顶面的第二凹槽。

5.如权利要求4所述的两周移动式上肢康复装置，其特征在于，当X向保护罩与Y向保护罩相抵时，手柄能够穿过第一凹槽进入第二凹槽。

6.如权利要求4所述的两周移动式上肢康复装置，其特征在于，X向保护罩和Y向保护罩均为中空的罩状体结构，Y向运动导轨机构安装在Y向保护罩中，X向传动机构安装在X向保护罩中；驱动机构包括X向驱动机构和Y向驱动机构，分别安装在X向保护罩中和Y向保护罩中。

7.如权利要求1所述的两轴移动式上肢康复装置，其特征在于，所述Y向运动导轨机构包括Y向导轨、Y向滑块、悬架和Y向同步带，Y向滑块可移动卡接Y向导轨，悬架连接于Y向滑块，Y向同步带与Y向导轨平行，悬架与Y向同步带相抵。

8.如权利要求7所述的两周移动式上肢康复装置，其特征在于，所述Y向导轨包括两个，两个Y向导轨平行，两个Y向导轨的端部齐平，两个Y向导轨的端部均固定于Y向安装架，两个Y向导轨均安装Y向滑块，两个Y向滑块均固定连接于悬架。

9.如权利要求8所述的两周移动式上肢康复装置，其特征在于，悬架呈U形，悬架的两端部齐平，当两条Y向导轨固定连接于悬架的两端部时，Y向带轮通过Y向带轮支撑板安装于悬架的中部。

10.如权利要求1所述的两轴移动式上肢康复装置，其特征在于，所述X向运动导轨机构包括X向底板、X向带轮支撑板和X向同步带，Y向运动导轨的第一端面固定连接于X向底板的第二端面，X向底板的第一端面固定连接X向同步带，手柄安装于X向同步带，手柄能够岁X向同步带移动。