CN111084705A - 一种主动式上肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动式上肢康复训练机器人，包括支架、座椅、靠背、脚蹬和上肢训练机构，支架包括顺序连接的第一侧部、底部和第二侧部，底座固定连接支架的底部，靠背固定连接支架的第一侧部，上肢训练机构和脚踏固定连接支架的第二侧部，支架的底部和第二侧部的长度能够改变；其中，上肢训练机构包括多个动力源和多个手柄，每个动力源均连接一个手柄。本发明能够主动运动，从而实现自动化辅助康复训练。

Description

一种主动式上肢康复训练机器人

技术领域

本发明涉及康复机器人领域，具体的，涉及一种主动式上肢康复训练机器人。

背景技术

瘫痪人群在世界各国中普遍存在，甚至有很多人重度瘫痪，自身无法控制四肢运动，无法谈话交流，但大脑意志清醒，其成因大体包括外伤导致、小儿脑性瘫痪、脑卒中后遗症等。较高的残疾程度严重影响了病人的生活质量,给个人、家庭和社会带来沉重负担。对于这些患者，运动康复是一种有效的康复手段，利用机器人训练机构带动瘫痪肢体进行康复运动，达到神经重塑的效果，使患者能够在一定程度上恢复失去的功能，不但能提高患者自身的生活质量，也可以为社会在很大程度上减轻负担。

发明人认为，目前缺少通用的康复训练机器人，而且目前公开的康复训练机器人方案中，普遍使用的方案是被动式康复训练，一般需要有人指导、辅助运动不便于使用。

发明内容

针对现有的康复训练机器人普遍只能被动使用的不足，本发明旨在提供一种主动式上肢康复训练机器人，其能够主动运动，从而实现自动化辅助康复训练。

本发明的目的，是提供一种主动式上肢康复训练机器人。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

本发明公开了一种主动式上肢康复训练机器人，包括支架、座椅、靠背、脚蹬和上肢训练机构，支架包括顺序连接的第一侧部、底部和第二侧部，底座固定连接支架的底部，靠背固定连接支架的第一侧部，上肢训练机构和脚踏固定连接支架的第二侧部，支架的底部和第二侧部的长度能够改变；其中，上肢训练机构包括多个动力源和多个手柄，每个动力源均连接一个手柄。

进一步，所述底座包括第一底座和第二底座，第一底座和第二底座分别固定连接于支架底部的第一端部和第二端部，第一底座和第二底座垫高所述支架使支架的底部悬空。

进一步，所述的电机包括第一电机和第二电机，所述手柄包括第一手柄和第二手柄，所述上肢训练机构还包括第一减速机和第二减速机，第一电机连接第一减速机，第一减速机连接第一摇柄，第一摇柄连接第一手柄；第二电机连接第二减速机，第二减速机连接第二摇柄，第二摇柄连接第二手柄。

进一步，所述第一电机和第二电机错位且相对安装。

进一步，所述脚蹬包括第一脚蹬和第二脚蹬，第一脚蹬和第二脚蹬分别安装于支架的第一侧和第二侧。

进一步，所述支架的底部安装第一调节机构，所述支架的第二侧安装第二调节机构，第一调节机构包括圆杆、杆筒和升降调节手柄，圆杆插接于杆筒，升降调节手柄插入圆杆和杆筒；所述第二调节机构包括固定杆、调节杆和伸缩调节手柄，固定杆插接于调节杆，伸缩调节手柄插入固定杆和调节杆。

进一步，所述圆杆和所述杆筒均开设径向贯穿的多个直径相同的供升降调节手柄穿过的孔，所述固定杆和所述调节杆开设径向贯穿的多个直径相同的供升降调节手柄穿过的孔。

进一步，所述上肢调节机构的动力源安装于固定板，当动力源具有两个时，动力源包括第一动力源和第二动力源，固定板包括第一固定板、第二固定板、第三固定板和第四固定板，多个固定板均连接于承载平台；其中，第一固定板和第二固定板安装于第一动力源的两侧，第一动力源连接第一减速机，第一动力源固定连接第一固定板和第二固定板；第三固定板和第四固定板安装于第二动力源的两侧，第二动力源连接第二动力源，第二动力源固定连接第三固定板和第四固定板。

进一步，每块固定板上均开有多个孔用来安装电机，第二固定板与第三固定板之间具有间隙。

进一步，所述座椅下方设置有套筒，套筒套装于支架，套筒底部设置有座椅调节手柄；

所述套筒和套筒套接的支架段均设有径向穿过的供座椅调节手柄的孔。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

1)本发明中，使用动力源带动手柄运动，使得患者在使用时可以通过动力源的带动被动练习，从而产生康复运动的效果，相较于常用的人工辅助康复运动，本发明能够节约人力，利用机器人训练机构带动瘫痪肢体进行康复运动，达到神经重塑的效果，使患者能够在一定程度上恢复失去的功能，不但能提高患者自身的生活质量，也可以为社会在很大程度上减轻负担。

2)本发明中，两个动力源采用电机，其安装方向为头对头式错位安装，使结构更加紧凑，整体结构更美观，而且这一对电机可单独控制也可组合控制，满足了大多数患者的需求，既可单手臂训练，也可双手臂同时训练。

3)本发明中，支架的底部和第二侧部的长度是可调的，能够适应不同的身高的人群。

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是实施例中整体结构右侧视图，

图2是实施例中整体结构左侧视图，

图3是实施例中上部训练机构的外观图，

图4是实施例中上部训练机构的内部图。

图中，1、右手柄轴；1-1、左手柄轴；2、机箱；2-1、左电机；2-2、第二电机固定板；2-3、第三电机固定板；2-4、右电机；2-5、第四电机固定板；2-6、右减速机；2-7、承载平台；2-8、第一电机固定板；2-9、左减速机；3、左手柄；3-1、右手柄；4、圆杆；5、升降调节手柄；6、杆筒；7、俯仰轴； 8、俯仰杆；9、前底座；10、踏板固定件；11、左前端盖；11-1、右前端盖； 12、脚蹬；13、固定杆；14、伸缩调节手柄；15、后底座；16、左后端盖； 16-1、右后端盖；17、调节杆；18、肋板；19、座椅；20、右扶杆；20-1、左扶杆；21、靠背；22、扶杆调节手柄；23、靠背固定件；24、左摇柄；24-1、右摇柄；25、连接筒；26、座椅调节手柄。

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。

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”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，针对现有的康复训练机器人普遍只能被动使用的不足，本发明旨在提供一种主动式上肢康复训练机器人，其能够主动运动，从而实现自动化辅助康复训练，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

一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，提供了一种主动式上肢康复训练机器人，包括支架，俯仰杆8，座椅19，靠背21，脚蹬12，调节机构和上肢训练机构。支架包括顺序连接的第一侧部、底部和第二侧部，底座固定连接支架的底部，靠背固定连接支架的第一侧部，上肢训练机构和脚踏固定连接支架的第二侧部，支架的底部和第二侧部的长度能够改变；其中，上肢训练机构包括多个动力源和多个手柄，每个动力源均连接一个手柄。

具体到本实施例中，支架包括底部固定杆13、后端的肋板18、左扶杆 20-1、右扶杆20、连接筒25和前端的圆杆4、杆筒6以及用于连接的固定件，后端的肋板18、底部固定杆13、前端的圆杆4、杆筒6顺序连接，整体呈U形，左扶杆20-1、右扶杆20连接连接筒25，连接筒25连接后端的肋板18。支架的底部还连接底座，所述底座包括第一底座和第二底座，第一底座和第二底座分别固定连接于支架底部的第一端部和第二端部，第一底座和第二底座垫高所述支架使支架的底部悬空。

为了便于调节整个装置的尺寸以适合不同人群的需要，本实施例中还设有调节机构，调节机构包括升降调节手柄5、伸缩调节手柄14、座椅19底部的座椅调节手柄26、座椅靠背21后面的扶杆调节手柄22。

所述支架的底部安装第一调节机构，所述支架的第二侧安装第二调节机构，第一调节机构包括圆杆、杆筒和升降调节手柄5，圆杆插接于杆筒，升降调节手柄插入圆杆和杆筒；所述第二调节机构包括固定杆、调节杆和伸缩调节手柄，固定杆插接于调节杆，伸缩调节手柄插入固定杆和调节杆。

所述圆杆和所述杆筒均开设径向贯穿的多个直径相同的供升降调节手柄穿过的孔，所述固定杆和所述调节杆开设径向贯穿的多个直径相同的供升降调节手柄穿过的孔。

圆杆4直径要比杆筒6小，目的是使圆杆4能够插入杆筒6中，升降调节手柄5松开后，可手动调节圆杆4在杆筒6中的插入量，调整好之后拧紧升降调节手柄5便可间接调整上肢训练机构的高度。

杆筒6通过俯仰轴7固定在俯仰杆8上，安装时一般使杆筒6和俯仰杆 8呈一定角度，且该角度可调节，其设计目的是为了提高患者使用时的舒适度。

伸缩调节手柄14主要是为了调整座椅19和上肢训练机构的直线距离，以适用于不同身高的人群。其中固定杆13的底部前端安装有前底座9，后端安装有后底座15，连接方式均为焊接。固定杆13为空心杆，调节杆17 可插入固定杆13内，伸缩调节手柄14松开后，可手动调节调节杆17在固定杆13中的插入量，调整好之后拧紧伸缩调节手柄14。

所述座椅下方设置有套筒，套筒套装于支架，套筒底部设置有座椅调节手柄；

所述套筒和套筒套接的支架段均设有径向穿过的供座椅调节手柄的孔。

如图4所示，上肢训练机构包括第一手柄、第二手柄、第一摇柄、第二摇柄、第一手柄轴、第二手柄轴、第一电机、第二电机、第一减速机、第二减速机、承载平台和四块电机固定板，第一电机连接第一减速机，第一减速机连接第一手柄轴，第一手柄轴连接第一摇柄，第一摇柄连接第一手柄；第二电机连接第二减速机，第二减速机连接第二手柄轴，第二手柄轴连接第二摇柄，第二摇柄连接第二手柄，其中，第一手柄轴垂直连接第一摇柄，第一摇柄垂直连接第一手柄；第二手柄轴垂直连接第二摇柄，第二摇柄垂直连接第二手柄。

可以理解的是，按照图4中的方向，本实施例中将第一手柄、第一摇柄、第一手柄轴、第一电机、第一减速机依次分别称为左手柄、左摇柄、左手柄轴、左电机、左减速机，将第二手柄、第二摇柄、第二手柄轴、第二电机、第二减速机依次分别称为右手柄、右摇柄、右手柄轴、右电机、右减速机。

座椅19通过可调节的座椅调节手柄26安装在支架上；靠背21通过薄片式的靠背固定件23与支架连接；脚蹬12为固定件不具有自由度，直接焊接在踏板固定件两侧；调节机构分布在机器人的四个关键部位，分别用来实现上肢训练机构的升降、后部支架与前部支架的距离、座椅19的前后调节以及左右扶杆相对于座椅19的位置；上肢训练机构的承载平台2-7直接焊接在圆杆4顶端。

左手柄3和右手柄3-1上设计有竖直纹理，其作用是加大摩擦力。

左摇柄24和右摇柄24-1成180度安装，主要目的是符合患者的生理习惯。

左电机2-1、左减速机2-9和右电机2-4、右减速机2-6安装方向为头对头式错位安装，其主要目的是使结构更加紧凑，整体结构更美观。本设计中上肢训练机构与其他相关产品的主要不同之处在于该机构采用了一对电机，而且这一对电机可单独控制也可组合控制，目的是为了满足大多数患者的需求，即可但手臂训练，也可双手臂同时训练。

进一步地，四块电机固定板分别为第一电机固定板2-8、第二电机固定板2-2、第三电机固定板2-3、第四电机固定板2-5，其中，第一电机固定板 2-8和第二电机固定板2-2安装方向一致且关于电机中心对称；第三电机固定板2-3和第四电机固定板2-5安装方向一致且关于电机中心对称，但与第一电机固定板2-8和第二电机固定板2-2安装方向相反，为背对背式安装，其目的是为了提高结构的紧凑度，提高设计美感。每块电机固定板上都开有三个直径相同的孔用来安装电机，且第二电机固定板2-2与第三电机固定板 2-3之间要留出合适距离，方便电机的拆卸与安装。四块电机安装板均是焊接在承载平台2-7上。

承载平台2-7上表面和下表面都需开孔，目的是方便控制线从内部穿过，使结构更为整洁。

座椅19下方设置有套筒，可套装在其安装位置的支架上，套筒底部设置有座椅调节手柄26，通过调节手柄的松紧便可实现座椅19的前后移动。

座椅19两侧的扶杆为左右对称设置，左扶杆20-1和右扶杆20的固定端均插入连接筒25内，通过拧紧或松开扶杆调节手柄22可完成左右扶杆相对座椅19的距离调整。

支架包括底部固定杆13、前底座9、后底座15，后端的肋板18、左扶杆20-1、右扶杆20、连接筒25和前端的圆杆4、杆筒6以及相关的固定件，它们之间的连接方式主要为焊接。

座椅19下方的支架出设置有肋板18，其目的是增大支撑力。

在前底座9和后底座15的两端均设置有端盖，其材质为塑料，端盖的表面较粗糙，这样设计一是对底座进行保护，二是增大机器人与地面的摩擦。

脚蹬12对称分布在踏板固定件10左右两侧，其表面附有橡胶条纹壳，防止患者踩踏时出现踩滑的情况，脚蹬位置不具有自由度，仅提供支撑作用。

优选地，机箱安装在上肢训练机构的外部，为表面光滑的塑料壳体，可在其前端安装显示屏。

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)

1.一种主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，包括支架、座椅、靠背、脚蹬和上肢训练机构，支架包括顺序连接的第一侧部、底部和第二侧部，底座固定连接支架的底部，靠背固定连接支架的第一侧部，上肢训练机构和脚踏固定连接支架的第二侧部，支架的底部和第二侧部的长度能够改变；其中，上肢训练机构包括多个动力源和多个手柄，每个动力源均连接一个手柄。

2.如权利要求1所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述底座包括第一底座和第二底座，第一底座和第二底座分别固定连接于支架底部的第一端部和第二端部，第一底座和第二底座垫高所述支架使支架的底部悬空。

3.如权利要求1所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述的电机包括第一电机和第二电机，所述手柄包括第一手柄和第二手柄，所述上肢训练机构还包括第一减速机和第二减速机，第一电机连接第一减速机，第一减速机连接第一摇柄，第一摇柄连接第一手柄；第二电机连接第二减速机，第二减速机连接第二摇柄，第二摇柄连接第二手柄。

4.如权利要求3所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述第一电机和第二电机错位且相对安装。

5.如权利要求1所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述脚蹬包括第一脚蹬和第二脚蹬，第一脚蹬和第二脚蹬分别安装于支架的第一侧和第二侧。

6.如权利要求1所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述支架的底部安装第一调节机构，所述支架的第二侧安装第二调节机构，第一调节机构包括圆杆、杆筒和升降调节手柄，圆杆插接于杆筒，升降调节手柄插入圆杆和杆筒；所述第二调节机构包括固定杆、调节杆和伸缩调节手柄，固定杆插接于调节杆，伸缩调节手柄插入固定杆和调节杆。

7.如权利要求6所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述圆杆和所述杆筒均开设径向贯穿的多个直径相同的供升降调节手柄穿过的孔，所述固定杆和所述调节杆开设径向贯穿的多个直径相同的供升降调节手柄穿过的孔。

8.如权利要求1所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述上肢调节机构的动力源安装于固定板，当动力源具有两个时，动力源包括第一动力源和第二动力源，固定板包括第一固定板、第二固定板、第三固定板和第四固定板，多个固定板均连接于承载平台；其中，第一固定板和第二固定板安装于第一动力源的两侧，第一动力源连接第一减速机，第一动力源固定连接第一固定板和第二固定板；第三固定板和第四固定板安装于第二动力源的两侧，第二动力源连接第二动力源，第二动力源固定连接第三固定板和第四固定板。

9.如权利要求8所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，每块固定板上均开有多个孔用来安装电机，第二固定板与第三固定板之间具有间隙。

10.如权利要求1所述的主动式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述座椅下方设置有套筒，套筒套装于支架，套筒底部设置有座椅调节手柄；

所述套筒和套筒套接的支架段均设有径向穿过的供座椅调节手柄的孔。

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