CN111759659A - 一种便携的可穿戴式上肢康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携的可穿戴式上肢康复机器人。所述机器人包括特制服装模块及可穿戴柔性执行器模块。通过固定在特制服装模块的双层衣服机构腰部的驱动系统转动线轮，线轮旋转拉动鲍登线线芯，从而带动人体的上肢做康复训练运动，通过健侧袖套的IMU运动信号及EMG生理信号获得患者主观意图的运动信号以及患侧袖套IMU信号当做患肢运动反馈信号，使其更好地控制鲍登线线芯的拉力大小与移动速度，提高康复效率，同时整套装置采用了重力平衡机构，在一定程度上减少了能源消耗。本发明可实现多关节的康复运动，不受环境条件约束，降低康复医师的工作强度以及提高工作效率。

Description

一种便携的可穿戴式上肢康复机器人

技术领域

本发明涉及康复医疗器械领域，具体涉及一种便携的可穿戴式上肢康复机器人。

背景技术

在我国，大约有75%的脑卒中患者有不同程度的上肢功能障碍，目前对于偏瘫患者上肢的康复训练也存在有一系列的问题，目前国内现行的主要方法是通过康复治疗师一对一地辅助患者进行训练，但是存在问题也很多，如工作强度大，效率低，大多数康复过程过于依赖康复治疗师的经验判断，并不能进行较好的量化评估；对于现有的大部分上肢康复设备，如上肢康复机器人A6，只能在封闭的康复训练室让患者穿戴一套刚性外骨骼，坐在座位上进行康复运动，这种训练方式会限制主要运动关节的非定轴性细微运动，同时并不能实现在生活中的一些辅助功能，比如拿东西、倒水喝等，另一方面封闭式的康复训练环境会降低患者的参与感和康复疗效。因此，亟需一种新的便携式康复设备，可以代替康复治疗师的工作，辅助病人进行肩关节、肘关节的康复训练，提高患者康复训练的参与感和相应的治疗效果。

发明内容

针对上述存在的问题，提出了一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，旨在有效降低成本、提高设备的环境适应性、降低康复治疗师的工作强度以及提高相应的工作效率，进而保证设备的可靠性。该发明具有特制服装，服装内部装有鲍登线机构，该鲍登线线芯一端与驱动机构连接，一端与执行机构连接，特制服装腰部固定有驱动机构，驱动机构控制电机旋转且带动线轮转动，随着线轮上的鲍登线线芯的伸缩运动，患者上肢做相应的肢体运动，辅助患者上肢完成康复训练。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，包括特制服装模块、可穿戴柔性执行器模块；

所述特制服装模块包括双层衣服机构、躯干支撑机构、肩部支撑机构、驱动机构；所述可穿戴柔性执行器模块包括重力平衡机构、臂套机构、力抵消机构、鲍登线传动机构、拉力传感器机构；

所述双层衣服机构穿在人体身上，用于为鲍登线套、电源线缆、信号线以及躯干支撑机构提供隐藏空间和用于防止各部件对人体运动产生干涉；

所述躯干支撑机构隐藏在双层衣服机构内部，用于支撑患侧肩部所受的力以及保持整体框架机构的稳定性，防止在执行机构工作时整体机构的不稳定移动；

所述肩部支撑机构安装在双层衣服机构肩部，并与躯干支撑机构前后通过锁紧螺钉（25）连接且保持第一尼龙板、第二尼龙板以及后尼龙板的衔接，用于安装控制盒以及鲍登线套固定架；

所述重力平衡机构，安装在双层衣服机构患侧肩部部位，并与肩部支撑机构通过螺钉固连，用于固定肩部鲍登线套末端以及平衡一部分患侧上肢的重量，将鲍登线套固定架承受的力（这里的力有两部分，一部分是平衡上肢的一部分重量，另一部分是鲍登线套对鲍登线固定架的作用力）通过与其连接的肩部支撑机构及躯干支撑机构传到腰部；

所述臂套机构与上臂充气气囊、前臂充气气囊通过螺钉固连，两个气囊与患侧袖套固连在一起，臂套机构通过手臂穿过袖套而套在上肢，用于作为电机通过鲍登线传动机构将动力传输到上肢的着力点，从而实现患侧手臂的康复训练运动；

所述驱动机构安装在躯干支撑机构后面腰部部位，通过螺栓将其与后尼龙板固连在一起，用于电机系统、驱动器的固定以及将电机动力通过鲍登线传动机构传到与鲍登线传动机构末端固连的臂套机构；

所述鲍登线传动机构主要安装在鲍登线套固定架和所述臂套机构上，另外有一部分鲍登线套隐藏在双层衣服机构里面，整个机构用于把电机的动力传递到患者的康复训练部位；

所述拉力传感器机构安装在鲍登线传动机构中的鲍登线线芯的末端部位，作为控制信息反馈和拉力安全监视；

所述力抵消机构安装在所述鲍登线套固定架与滑动件之间，用于抵消鲍登线线芯拉伸过程中沿上臂有害的轴向作用力，同时使上臂做有效的康复肩部屈伸以及外展运动。

进一步地，所述双层衣服机构包括内衣、外衣、袖套拉链、紧身机构、患侧前臂IMU传感器、患侧上臂IMU传感器、健侧前臂IMU传感器、EMG传感器、健侧上臂IMU传感器、患侧袖套、健侧袖套；

所述袖套拉链与患侧袖套固连，由于患者患侧上肢很不方便直接穿进患侧袖套里面，因此患侧袖套上安装袖套拉链，开始穿时，患侧袖套裹住上肢，然后通过袖套拉链拉紧，方便病人患侧手臂放进患侧袖套；所述紧身机构与所述躯干支撑机构腰部两侧通过螺钉固连，用于使特制服装模块根据不同体型患者调节松紧程度，提高整体机构的稳定性；所述健侧前臂IMU传感器、EMG传感器安装在健侧袖套的前臂位置，所述健侧上臂IMU传感器安装在健侧袖套的上臂位置，该三个传感器用于镜像训练，以此获得主观意图的手臂运动信号；所述患侧前臂IMU传感器安装在所述臂套机构里面的方形凸台上面，用于跟踪前臂旋转方向的空间位置；所述患侧上臂IMU传感器安装在所述臂套机构里面的肘关节差速鲍登线套凸台底面，和患侧前臂IMU传感器相互配合，以此确定肩关节屈伸、外展以及肘关节屈伸方向的空间位置，与健侧前臂IMU传感器、EMG传感器和健侧上臂IMU传感器共同为肩部支撑机构的控制盒提供运动反馈信号；所述健侧前臂IMU传感器、EMG传感器、健侧上臂IMU传感器、患侧前臂IMU传感器、患侧上臂IMU传感器和患侧肩部IMU传感器均通过强力粘胶固定或通过螺钉固定，机构加工因情况而定。

进一步地，所述肩部支撑机构包括马鞍状支撑架和控制盒；

所述马鞍状支撑架与躯干支撑机构的第一尼龙板、第二尼龙板以及后尼龙板通过螺钉固连，用于支撑重力平衡机构的鲍登线套固定架，且因为尼龙板具有一定的刚度，引导鲍登线传动机构的肩关节屈曲鲍登线套、肩关节伸展鲍登线套、肩关节外展鲍登线套对鲍登线套固定架产生的相互作用力传到后尼龙板腰部部位；所述控制盒安装在所述马鞍状支撑架健侧下面，包括拉力传感器放大器、控制板及电源；所述拉力传感器放大器负责接入拉力传感器机构里面的肩关节屈曲拉力传感器信号线、肘关节差速第一拉力传感器信号线、肘关节差速第二拉力传感器信号线、肩关节伸展拉力传感器信号线、肩关节外展拉力传感器信号线，用于拉力传感器的模拟信号放大，肘关节差速第一拉力传感器信号线、肘关节差速第二拉力传感器信号线这两根信号线隐藏在患侧袖套里面，然后引到双层衣服机构内部；所述控制板接收健侧前臂IMU传感器、EMG传感器、健侧上臂IMU传感器、患侧前臂IMU传感器、患侧上臂IMU传感器、患侧肩部IMU传感器以及拉力传感器放大器的信号作为输入信号，然后通过设计的控制程序输出到驱动机构中的驱动器，控制电机系统的输出参数。

进一步地，所述躯干支撑机构包括前尼龙板、后尼龙板；

所述后尼龙板为倒T字型尼龙板，设置在所述双层衣服机构的内衣和外衣之间，与肩部支撑机构中的马鞍状支撑架通过螺钉固连；所述前尼龙板分为第一尼龙板、第二尼龙板，第一尼龙板和第二尼龙板的底部分别与后尼龙板腰部部位通过螺栓固连，顶部与马鞍状支撑架固连。

进一步地，所述驱动机构包括固定架、肩关节屈伸驱动器、肩关节外展驱动器、第一肘关节差速驱动器、第二肘关节差速驱动器、肩关节屈伸电机、肩关节外展电机、第一肘关节差速电机、第二肘关节差速电机、肩关节屈伸行星减速器、肩关节外展行星减速器、第一肘关节差速行星减速器、第二肘关节差速行星减速器、第一肘关节差速单线轮、第二肘关节差速单线轮、肩关节外展单线轮、肩关节屈伸双线轮、第一肘关节差速行星减速器输出轴、第二肘关节差速行星减速器输出轴、肩关节外展行星减速器输出轴、肩关节屈伸行星减速器输出轴、驱动系统箱；

所述肩关节屈伸电机、肩关节屈伸行星减速器以及肩关节屈伸双线轮用于为肩关节屈曲运动及伸展运动双方向提供动力输出；所述肩关节外展电机、肩关节外展行星减速器、肩关节外展单线轮用于为肩关节外展运动方向提供动力，内收运动方向依靠上肢重力提供动力；所述第一肘关节差速电机、第二肘关节差速电机、第一肘关节差速行星减速器、第二肘关节差速行星减速器、第一肘关节差速单线轮、第二肘关节差速单线轮用于为肘关节屈伸以及前臂旋转运动方向提供动力；电机与行星减速器通过过盈配合装配固连，形成电机系统；所述肩关节屈伸电机、肩关节外展电机、第一肘关节差速电机、第二肘关节差速电机都采用空心杯电机；所述第一肘关节差速驱动器、第二肘关节差速驱动器以第一驱动器固定板为镜面，通过螺钉对称安装；所述肩关节屈伸驱动器、肩关节外展驱动器以第二驱动器固定板为镜面，通过螺钉对称安装；固定架上表面设置有若干个通孔，小通孔围绕大通孔周围分布，总共有四组这样的大、小通孔，每个行星减速器上有螺纹孔，通过螺栓将行星减速器与固定架固连；由于肩关节屈伸行星减速器、肩关节外展行星减速器、第一肘关节差速行星减速器、第二肘关节差速行星减速器圆柱顶面会有凸台，所以固定架上有四个大通孔，便于凸台穿过，固定架加工时需要先确定大通孔位置，然后以大通孔圆心作圆，在圆上阵列小通孔，小通孔的数目与行星减速器上的螺纹孔相等，大通孔圆心沿固定架圆弧分布，相邻的大通孔圆心之间的距离两两相等，需要确保线轮与线轮之间的转动不干涉且保证尺寸最小化；所述第一肘关节差速单线轮、第二肘关节差速单线轮、肩关节外展单线轮、肩关节屈伸双线轮通过中间通孔分别与在第一肘关节差速行星减速器输出轴、第二肘关节差速行星减速器输出轴、肩关节外展行星减速器输出轴、肩关节屈伸行星减速器输出轴对中过盈配合；所述肩关节屈伸驱动器、肩关节外展驱动器、第一肘关节差速驱动器、第二肘关节差速驱动器通过电线线缆传输电流信号输入所述肩关节屈伸电机、肩关节外展电机、第一肘关节差速电机、第二肘关节差速电机，以此控制电机输出参数即扭矩和转速；所述固定架设置在驱动系统箱内部，所述驱动系统箱用于密封内部的电机系统以及驱动器，包括驱动系统箱上部和驱动系统箱下部，两者通过上下滑动形成一体；驱动系统箱上部和驱动系统箱下部两侧面均有两个通孔，在固定架两侧板表面加工有与驱动系统箱上部和驱动系统箱下部两侧表面通孔位置相配合的螺纹孔，所述固定架与所述肩关节屈伸电机、肩关节屈伸行星减速器以及肩关节屈伸双线轮、肩关节外展电机、肩关节外展行星减速器、肩关节外展单线轮、第一肘关节差速电机、第二肘关节差速电机、第一肘关节差速行星减速器、第二肘关节差速行星减速器、第一肘关节差速单线轮、第二肘关节差速单线轮、肩关节屈伸驱动器、肩关节外展驱动器、第一肘关节差速驱动器、第二肘关节差速驱动器整体装配好之后，第一步将装配好的固定架与驱动系统箱下部通过螺钉固连，第二步将驱动系统箱上部和驱动系统箱下部合在一起，最后通过螺钉穿过驱动系统箱上部两侧通孔与固定架两侧螺纹孔，这样驱动系统箱上部和驱动系统箱下部就装配成驱动系统箱。

进一步地，重力平衡机构包括鲍登线套固定架和弹性材料重力平衡装置；所述鲍登线套固定架通过螺栓与马鞍状支撑架患侧肩上的肩膀支撑机构凸台固连；鲍登线套固定架包括肩关节外展鲍登线套孔、肩关节屈曲鲍登线套孔、肩关节伸展鲍登线套孔，扣件座、屈伸弹性材料过渡件、外展弹性材料过渡件以及肩部IMU传感器；所述弹性材料重力装置包括外展弹性材料、屈伸弹性材料、弹性材料扣件；所述肩关节屈曲鲍登线套、肩关节外展鲍登线套、肩关节伸展鲍登线套分别安装在肩关节屈曲鲍登线套孔、肩关节外展鲍登线套孔、肩关节伸展鲍登线套孔里面；所述弹性材料重力平衡装置里面的外展弹性材料、屈伸弹性材料分别一端穿过扣件座然后安装弹性材料扣件，另一端分别通过外展弹性材料过渡件、屈伸弹性材料过渡件，接着分别穿过外展弹性材料作用凸台、屈伸弹性材料作用凸台，最后安装弹性材料扣件，从而利用弹性材料的弹性使得由鲍登线套固定架承受一部分上肢的重力；所述弹性材料重力平衡装置中的弹性材料由橡皮绳或在钢丝绳之间加上一个拉簧实现，所述肩部IMU传感器安装在鲍登线套固定架下表面扣件座后面，只要不产生其他零件安装干涉即可，通过强力粘胶固定或通过螺钉固定，用于作为健侧上臂IMU传感器与患侧上臂IMU传感器的空间基坐标系，以便采集到正确肩关节运动时的空间坐标数据。

进一步地，臂套机构包括上臂臂套机构、上臂充气气囊、前臂充气气囊、前臂差速机构和扭簧；

所述上臂臂套机构包括上臂固定架机构、滑轨、滑动件、滑块、钢丝绳固定件总体；所述上臂固定架机构包括上臂固定架下部、上臂固定架上部、上臂固定架中部，其中上臂固定架下部和上臂固定架上部这两部分都是3D打印加工，目的是减轻上臂所承受的重量，而上臂固定架中部是通过机加工的方式加工，上臂固定架机构总体上采取这样的三段方式组成；所述滑轨有四根，先分别通过螺钉安装在上臂固定架机构上的四条滑槽上，四条滑槽均匀分布在上臂固定架机构表面，然后上臂固定架下部、上臂固定架上部通过螺钉与滑轨固连；所述滑动件内部有四个滑槽和四个沉头孔，所述四个滑块通过螺钉分别安装在四个滑槽中；所述钢丝绳固定件总体包括滑动件扣件、续接线芯以及锁线器，通过对所螺钉与滑动件固连，对所螺钉由于表面光滑而提供旋转自由度，续接线芯上下连接拉力和拉力传感器和滑动件扣件，且中间通过锁线器形成一个整体，在滑动件上安装有三个钢丝绳固定件总体，分别在肩关节屈伸以及外展方向，屈伸方向的钢丝绳固定件总体和对锁螺钉型号一样，但是由于在滑动件外展方向，力抵消机构底端端通过对锁螺钉固连，滑动件外展方向对锁螺钉的尺寸和滑动件屈伸方向的对锁螺钉的尺寸不一样，依据实际尺寸进行选型；

所述上臂固定架上部包括外展弹性材料作用凸台和屈伸弹性材料作用凸台，两凸台主要用于当做重力平衡机构里面的弹性材料末端着力点；所述上臂固定架下部包括轴承内座、扭簧座、扭簧脚槽、肘关节差速鲍登线套凸台，用于与前臂差速机构的连接；轴承内座用于与前臂差速机构的关节轴承内圈配合固定，实现上臂固定架机构与前臂差速机构的连接，且实现肘关节的屈伸运动；所述扭簧座主要是用来限制扭簧的位置，所述扭簧脚槽主要用于放置扭簧脚，同时扭簧脚与扭簧脚槽紧密贴合，从而使其受力均匀，以防该处应力集中；所述轴承内座、扭簧座、扭簧脚槽左右对称加工，考虑到结构复杂和重量因素，所述上臂固定架下部、轴承内座、扭簧座、扭簧脚槽采取3D打印方式一次性成型；所述肘关节差速鲍登线套凸台加工在上臂固定架下部的屈伸方向前部且靠近朝向前臂方向的圆底面位置，主要用来固定肘关节差速鲍登线双线套和安装患侧上臂IMU传感器；

所述上臂充气气囊通过螺钉安装在患侧袖套与上臂固定架机构之间，没有充气之前方便患者上肢穿进去，等上肢穿进去之后，通过充气消除上臂与上臂固定架机构之间的间隙，从而保持上臂固定架机构与上臂的同轴性；所述前臂充气气囊 通过螺钉安装在患侧袖套与前臂差速机构的内圈机构之间，作用是消除前臂与内圈机构之间的间隙，从而保持前臂差速机构与前臂的同轴性；

所述前臂差速机构包括内圈机构、外圈机构、和薄壁轴承，用于实现肘关节的屈伸运动以及前臂旋转运动；所述内圈机构与前臂充气气囊通过螺钉固连，用于当做肘部康复训练的力作用点，以此来实现前臂旋转运动；所述内圈机构是通过3D打印加工，该机构包括旋转本体、握把、方形凸台、限位凸台；所述旋转本体沿本体表面加工有两条线槽，用于放置第一肘关节差速鲍登线线芯和第二肘关节差速鲍登线线芯，所述限位凸台有两个加工的扣件孔，线芯末端有相应的扣件，当线芯受力作用时，扣件孔座挡住扣件，从而使内圈机构产生运动，所述握把加工在内圈机构前面部分正上方，用于患者手部姿势稳定；所述方形凸台加工在握把上面，用于固定患侧前臂IMU传感器；所述限位凸台加工在内圈机构前面正下方，用于内圈机构旋转限位，以防前臂旋转角度过大造成伤害；

所述外圈机构包括关节轴承、可调杆、螺栓柱、滑轮，该机构用于与上臂固定架机构的连接，以此实现肘关节屈伸运动；所述可调杆安装在外圈机构杆件上，所述螺栓柱在外圈机构杆件上，左右两杆各四个且大小相同，可调杆一端穿过两边的螺栓柱，然后通过锁帽旋转固定，可调杆可以通过左右移动，然后通过锁帽实现前臂杆件长度可调；所述外圈机构杆件也加工有与上臂固定架下部同样形状的脚槽，用于放置扭簧另一端的扭簧脚，肘关节做屈曲运动后，通过扭簧做伸展复位运动；所述关节轴承外圈与可调杆一端的孔配合固定，关节轴承可调杆两边各有一个，型号相同，目的是尽可能减少肘关节屈伸运动产生的额外摩擦；所述滑轮有四个，且型号一样，用于第一肘关节差速鲍登线线芯、第二肘关节差速鲍登线线芯由内圈机构光滑过渡到外圈机构正上方；

所述薄壁轴承与内圈机构以及外圈机构配合固定，由于训练过程中速度很慢，所以内圈机构与外圈机构采用3D打印即可满足要求；前臂差速机构主要是通过第一肘关节差速鲍登线线芯和第二肘关节差速鲍登线线芯的拉力不同而使前臂产生差速运动，当两线芯拉力相同时，实现肘关节屈伸运动，当两线芯拉力不同时，实现前臂旋转运动。

进一步地，所述力抵消机构包括平行四边形机构、拉簧、铰链机构；

所述铰链机构通过螺钉安装在鲍登线套固定架下面，包括肩关节屈伸铰链和肩关节外展铰链，所述肩关节外展铰链通过螺钉与鲍登线套固定架固连，用于提供肩关节外展自由度；所述肩关节屈伸铰链与肩关节外展铰链通过对锁螺钉固连，用于提供肩关节屈伸自由度；所述平行四边形机构由四根型号相同的平行四边形组件通过对锁螺钉固连，平行四边形机构顶端与肩关节屈伸铰链通过对锁螺钉固连，底端与滑动件通过对锁螺钉固连；所述拉簧有两根且型号相同，安装在平行四边形机构内部，通过拉簧两端的脚钩住平行四边形组件内部的钩环。

进一步地，所述鲍登线传动机构包括肘关节差速鲍登线双线套、肩关节屈曲鲍登线套、肩关节外展鲍登线套、肩关节伸展鲍登线套、肩关节伸展鲍登线线芯、肩关节屈曲鲍登线线芯、肩关节外展鲍登线线芯、第一肘关节差速鲍登线线芯、第二肘关节差速鲍登线线芯和限位块；

所述肩关节屈曲鲍登线套、肩关节外展鲍登线套、肩关节伸展鲍登线套分别安装在肩关节屈曲鲍登线套孔、肩关节外展鲍登线套孔、肩关节伸展鲍登线套孔里面；所述肘关节差速鲍登线双线套末端安装在上臂固定架下部的肘关节差速鲍登线套凸台孔中；所述肩关节屈曲鲍登线线芯、肩关节伸展鲍登线线芯、肩关节外展鲍登线线芯、第一肘关节差速鲍登线线芯、第二肘关节差速鲍登线线芯分别安装在肩关节屈曲鲍登线套、肩关节伸展鲍登线套、肩关节外展鲍登线套、肘关节差速鲍登线双线套中，其中肘关节差速鲍登线双线套是两根鲍登线套固定在一起；由于两根鲍登线同时移动和单独运动对训练运动没什么影响而固定在一起，因此命名为肘关节差速鲍登线双线套；

所述肩关节屈曲鲍登线芯、肩关节伸展鲍登线芯、肩关节外展鲍登线芯两端的末端均分别安装有拉力传感器上端连接件以及拉力传感器下端连接件；所述拉力传感器下端连接件续接有一部分线芯，该段线芯穿过滑动件扣件孔中，然后通过锁线器固定在一起，通过对锁螺钉与滑动件固连，对所螺钉由于表面光滑可以提供旋转自由度，续接线芯上下连接拉力和拉力传感器和滑动件扣件，且中间通过锁线器形成一个整体，在滑动件上安装有三个钢丝绳固定件总体，分别在肩关节屈伸以及外展方向，屈伸方向的钢丝绳固定件总体和对锁螺钉型号一样，但是由于在滑动件外展方向，力抵消机构低端通过对锁螺钉与滑动件固连，因此外展方向的对锁螺钉的尺寸和屈伸方向的对锁螺钉的尺寸不一样；

所述第一肘关节差速鲍登线线芯和第二肘关节差速鲍登线线芯两端的末端均分别安装有拉力传感器上端连接件以及拉力传感器下端连接件，拉力传感器下端连接件续接一段线芯，该段线芯穿过外圈机构正上方的四个滑轮组成的过渡机构，然后引导线芯到内圈机构本体的两条线槽内，最后穿过内圈机构正下方的限位凸台孔中，所述限位凸台有两个扣件孔，线芯末端有相应的线芯扣件；所述限位块有五个，且型号相同，分别固连在鲍登线套固定架与滑动件之间这一范围内的肩关节伸展鲍登线线芯、肩关节屈曲鲍登线线芯、肩关节外展鲍登线线芯上面以及肘关节差速鲍登线套凸台与滑轮之间这一范围内的第一肘关节差速鲍登线线芯、第二肘关节差速鲍登线线芯上面，其目的是防止鲍登线线芯过渡伸长导致患者二次损伤。

进一步地，所述拉力传感器机构包括肩关节外展拉力传感器、肩关节伸展拉力传感器、肩关节屈曲拉力传感器、肘关节差速第一拉力传感器、肘关节差速第二拉力传感器、拉力传感器上端连接件、拉力传感器下端连接件、信号线出口；

所述肩关节外展拉力传感器上端通过拉力传感器上端连接件与肩关节外展鲍登线线芯一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件与肩关节外展鲍登线线芯的续接线芯另一端相连；所述肩关节伸展拉力传感器上端通过拉力传感器上端连接件与肩关节伸展鲍登线线芯一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件与肩关节伸展鲍登线线芯的续接线芯另一端相连；所述肩关节屈曲拉力传感器上端通过拉力传感器上端连接件与肩关节屈曲鲍登线线芯一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件与肩关节屈曲鲍登线线芯的续接线芯另一端相连；所述肘关节差速第一拉力传感器上端通过拉力传感器上端连接件与第一肘关节差速鲍登线线芯一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件与第一肘关节差速鲍登线线芯的续接线芯另一端相连；所述肘关节差速第二拉力传感器上端通过拉力传感器上端连接件与第二肘关节差速鲍登线线芯一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件与第二肘关节差速鲍登线线芯的续接线芯另一端相连；所述肩关节外展拉力传感器、肩关节伸展拉力传感器、肩关节屈曲拉力传感器、肘关节差速第一拉力传感器、肘关节差速第二拉力传感器在患者康复训练过程中收集拉力的信息，将这些信息传输到拉力传感器放大器进行信号放大后传输到控制器作为一个控制量，保证康复过程中的安全性和可靠性，所述肘关节差速第一拉力传感器、肘关节差速第二拉力传感器型号相同。

进一步地，所述双层衣服机构、躯干支撑机构、肩部支撑机构、驱动机构、重力平衡机构、臂套机构、鲍登线传动机构、拉力传感器机构、力抵消机构不限于左、右方向，健侧与患侧不限于左、右之分。

相比与现有技术，本发明的优点在于：

本发明能代替康复治疗师的工作，通过上肢康复机器人辅助病人上肢进行康复训练，有效降低康复治疗师的工作强度；采用集成有鲍登线在内的穿戴式柔性执行器可以有效减少刚性机器人存在的非定轴性损害；采用便携的可穿戴式康复机器人可以有效辅助患者生活中无法自行完成的工作，增加患者在康复过程中对生活的自信心，有利于提高康复疗效；采用力抵消机构有效的抵消对病人康复过程中存在的沿手臂的轴向力，减少对患者的二次损伤；同时采用IMU以及EMG等传感器可以有效监测患者的主观意识，有利于提高患者的参与感。

附图说明

图1是本发明实施例的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人的上半身结构示意图。

图2是本发明实施例中的可穿戴设备整体的右轴测图。

图3是本发明实施例中的脱去外衣的可穿戴设备整体的后视图

图4是本发明实施例中的鲍登线套固定架结构示意图。

图5是本发明实施例中的力抵消机构与上臂臂套机构的整体结构示意图。

图6是本发明实施例中的滑动件结构示意图。

图7是本发明实施例中的钢丝绳固定件总体结构示意图。

图8是本发明实施例中的前臂臂套机构结构示意图。

图9是本发明实施例中的脱去执行机构以及外衣的内部正视图。

图10是本发明实施例中的可穿戴设备整体右视图。

图11是本发明实施例中的控制盒整体结构示意图。

图12是本发明实施例中的驱动系统箱内部结构示意图。

图13是本发明实施例中的固定架结构示意图。

图14是本发明实施例中的驱动系统箱结构示意图。

图15是本发明实施例中的拉力传感器机构结构示意图。

具体实施方式

为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的具体实施进行详细说明，但不限于此。

实施例：

一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，如图1~图15所示，包括特制服装模块、可穿戴柔性执行器模块；

所述特制服装模块包括双层衣服机构、躯干支撑机构、肩部支撑机构、驱动机构；所述可穿戴柔性执行器模块包括重力平衡机构、臂套机构、力抵消机构、鲍登线传动机构、拉力传感器机构；

所述双层衣服机构穿在人体身上，用于为鲍登线套、电源线缆、信号线以及躯干支撑机构提供隐藏空间和用于防止各部件对人体运动产生干涉；

所述躯干支撑机构隐藏在双层衣服机构内部，用于支撑患侧肩部所受的力以及保持整体框架机构的稳定性，防止在执行机构工作时整体机构的不稳定移动；

所述肩部支撑机构安装在双层衣服机构肩部，并与躯干支撑机构前后通过锁紧螺钉25连接且保持第一尼龙板76、第二尼龙板77以及后尼龙板35的衔接，用于安装控制盒84以及鲍登线套固定架24；

所述重力平衡机构，安装在双层衣服机构患侧肩部部位，并与肩部支撑机构通过螺钉固连，用于固定肩部鲍登线套末端以及平衡一部分患侧上肢的重量，将鲍登线套固定架24承受的力（这里的力有两部分，一部分是平衡上肢的一部分重量，另一部分是鲍登线套对鲍登线固定架的作用力）通过与其连接的肩部支撑机构及躯干支撑机构传到腰部；

所述臂套机构与上臂充气气囊33、前臂充气气囊34通过螺钉固连，两个气囊与患侧袖套6固连在一起，臂套机构通过手臂穿过袖套而套在上肢，用于作为电机通过鲍登线传动机构将动力传输到上肢的着力点，从而实现患侧手臂的康复训练运动；

所述驱动机构安装在躯干支撑机构后面腰部部位，通过螺栓将其与后尼龙板35固连在一起，用于电机系统、驱动器的固定以及将电机动力通过鲍登线传动机构传到与鲍登线传动机构末端固连的臂套机构；

所述鲍登线传动机构主要安装在鲍登线套固定架24和所述臂套机构上，另外有一部分鲍登线套隐藏在双层衣服机构里面，整个机构用于把电机的动力传递到患者的康复训练部位；

所述拉力传感器机构安装在鲍登线传动机构中的鲍登线线芯的末端部位，作为控制信息反馈和拉力安全监视；

所述力抵消机构安装在所述鲍登线套固定架24与滑动件22之间，用于抵消鲍登线线芯拉伸过程中沿上臂有害的轴向作用力，同时使上臂做有效的康复肩部屈伸以及外展运动。

所述双层衣服机构、躯干支撑机构、肩部支撑机构、驱动机构、重力平衡机构、臂套机构、鲍登线传动机构、拉力传感器机构、力抵消机构不限于左、右方向，健侧与患侧不限于左、右之分。

具体而言，如图1、图2、图9及图10所示，所述双层衣服机构包括内衣26、外衣27、袖套拉链5、紧身机构78、患侧前臂IMU传感器79、患侧上臂IMU传感器80、健侧前臂IMU传感器81、EMG传感器82、健侧上臂IMU传感器83、患侧袖套6、健侧袖套4；

所述袖套拉链5与患侧袖套6固连，由于患者患侧上肢很不方便直接穿进患侧袖套6里面，因此患侧袖套6上安装袖套拉链5，开始穿时，患侧袖套6裹住上肢，然后通过袖套拉链5拉紧，方便病人患侧手臂放进患侧袖套6；所述紧身机构78与所述躯干支撑机构腰部两侧通过螺钉固连，用于使特制服装模块根据不同体型患者调节松紧程度，提高整体机构的稳定性；所述健侧前臂IMU传感器81、EMG传感器82安装在健侧袖套4的前臂位置，所述健侧上臂IMU传感器83安装在健侧袖套4的上臂位置，该三个传感器用于镜像训练，以此获得主观意图的手臂运动信号；所述患侧前臂IMU传感器79安装在所述臂套机构里面的方形凸台66上面，用于跟踪前臂旋转方向的空间位置；所述患侧上臂IMU传感器80安装在所述臂套机构里面的肘关节差速鲍登线套凸台60底面，和患侧前臂IMU传感器79相互配合，以此确定肩关节屈伸、外展以及肘关节屈伸方向的空间位置，与健侧前臂IMU传感器81、EMG传感器82和健侧上臂IMU传感器83共同为肩部支撑机构的控制盒84提供运动反馈信号；所述健侧前臂IMU传感器81、EMG传感器82、健侧上臂IMU传感器83、患侧前臂IMU传感器79、患侧上臂IMU传感器80和患侧肩部IMU传感器41均通过强力粘胶固定或通过螺钉固定，机构加工因情况而定。

具体而言，如图1、图9、图10、图11所示，所述肩部支撑机构包括马鞍状支撑架75和控制盒84；

所述马鞍状支撑架75与躯干支撑机构的第一尼龙板76、第二尼龙板77以及后尼龙板35通过螺钉固连，用于支撑重力平衡机构的鲍登线套固定架24，且因为尼龙板具有一定的刚度，引导鲍登线传动机构的肩关节屈曲鲍登线套29、肩关节伸展鲍登线套30、肩关节外展鲍登线套31对鲍登线套固定架24产生的相互作用力传到后尼龙板35腰部部位；所述控制盒84安装在所述马鞍状支撑架75健侧下面，包括拉力传感器放大器86、控制板87及电源85；所述拉力传感器放大器86负责接入拉力传感器机构里面的肩关节屈曲拉力传感器信号线2、肘关节差速第一拉力传感器信号线7-1、肘关节差速第二拉力传感器信号线7-2、肩关节伸展拉力传感器信号线13、肩关节外展拉力传感器信号线14，用于拉力传感器的模拟信号放大，肘关节差速第一拉力传感器信号线7-1、肘关节差速第二拉力传感器信号线7-2这两根信号线隐藏在患侧袖套6里面，然后引到双层衣服机构内部；所述控制板87接收健侧前臂IMU传感器81、EMG传感器82、健侧上臂IMU传感器83、患侧前臂IMU传感器79、患侧上臂IMU传感器80、患侧肩部IMU传感器41以及拉力传感器放大器86的信号作为输入信号，然后通过设计的控制程序输出到驱动机构中的驱动器，控制电机系统的输出参数。

具体而言，如图3、图9所示，所述躯干支撑机构包括前尼龙板、后尼龙板35；

所述后尼龙板35为倒T字型尼龙板，设置在所述双层衣服机构的内衣26和外衣27之间，与肩部支撑机构中的马鞍状支撑架75通过螺钉固连；所述前尼龙板分为第一尼龙板76、第二尼龙板77，第一尼龙板76和第二尼龙板77的底部分别与后尼龙板35腰部部位通过螺栓固连，顶部与马鞍状支撑架75固连。

具体而言，如图12、图13、图14所示，所述驱动机构包括固定架94、肩关节屈伸驱动器97、肩关节外展驱动器98、第一肘关节差速驱动器103-1、第二肘关节差速驱动器103-2、肩关节屈伸电机96、肩关节外展电机100、第一肘关节差速电机102-1、第二肘关节差速电机102-2、肩关节屈伸行星减速器95、肩关节外展行星减速器99、第一肘关节差速行星减速器101-1、第二肘关节差速行星减速器101-2、第一肘关节差速单线轮89-1、第二肘关节差速单线轮89-2、肩关节外展单线轮90、肩关节屈伸双线轮93、第一肘关节差速行星减速器输出轴89-1、第二肘关节差速行星减速器输出轴89-2、肩关节外展行星减速器输出轴91、肩关节屈伸行星减速器输出轴92、驱动系统箱10；

所述肩关节屈伸电机96、肩关节屈伸行星减速器95以及肩关节屈伸双线轮93用于为肩关节屈曲运动及伸展运动双方向提供动力输出；所述肩关节外展电机100、肩关节外展行星减速器99、肩关节外展单线轮90用于为肩关节外展运动方向提供动力，内收运动方向依靠上肢重力提供动力；所述第一肘关节差速电机102-1、第二肘关节差速电机102-2、第一肘关节差速行星减速器101-1、第二肘关节差速行星减速器101-2、第一肘关节差速单线轮89-1、第二肘关节差速单线轮89-2用于为肘关节屈伸以及前臂旋转运动方向提供动力；电机与行星减速器通过过盈配合装配固连，形成电机系统；所述肩关节屈伸电机96、肩关节外展电机100、第一肘关节差速电机102-1、第二肘关节差速电机102-2都采用空心杯电机；所述第一肘关节差速驱动器103-1、第二肘关节差速驱动器103-2以第一驱动器固定板104-1为镜面，通过螺钉对称安装；所述肩关节屈伸驱动器97、肩关节外展驱动器98以第二驱动器固定板104-2为镜面，通过螺钉对称安装；固定架94上表面设置有若干个通孔，小通孔围绕大通孔周围分布，总共有四组这样的大、小通孔，每个行星减速器上有螺纹孔，通过螺栓将行星减速器与固定架94固连；由于肩关节屈伸行星减速器95、肩关节外展行星减速器99、第一肘关节差速行星减速器101-1、第二肘关节差速行星减速器101-2圆柱顶面会有凸台，所以固定架94上有四个大通孔，便于凸台穿过，固定架94加工时需要先确定大通孔位置，然后以大通孔圆心作圆，在圆上阵列小通孔，小通孔的数目与行星减速器上的螺纹孔相等，大通孔圆心沿固定架圆弧分布，相邻的大通孔圆心之间的距离两两相等，需要确保线轮与线轮之间的转动不干涉且保证尺寸最小化；所述第一肘关节差速单线轮89-1、第二肘关节差速单线轮89-2、肩关节外展单线轮90、肩关节屈伸双线轮93通过中间通孔分别与在第一肘关节差速行星减速器输出轴89-1、第二肘关节差速行星减速器输出轴89-2、肩关节外展行星减速器输出轴91、肩关节屈伸行星减速器输出轴92对中过盈配合；所述肩关节屈伸驱动器97、肩关节外展驱动器98、第一肘关节差速驱动器103-1、第二肘关节差速驱动器103-2通过电线线缆传输电流信号输入所述肩关节屈伸电机96、肩关节外展电机100、第一肘关节差速电机102-1、第二肘关节差速电机102-2，以此控制电机输出参数即扭矩和转速；所述固定架94设置在驱动系统箱10内部，所述驱动系统箱10用于密封内部的电机系统以及驱动器，包括驱动系统箱上部106和驱动系统箱下部105，两者通过上下滑动形成一体；驱动系统箱上部106和驱动系统箱下部105两侧面均有两个通孔，在固定架94两侧板表面加工有与驱动系统箱上部106和驱动系统箱下部105两侧表面通孔位置相配合的螺纹孔，所述固定架94与所述肩关节屈伸电机96、肩关节屈伸行星减速器95以及肩关节屈伸双线轮93、肩关节外展电机100、肩关节外展行星减速器99、肩关节外展单线轮90、第一肘关节差速电机102-1、第二肘关节差速电机102-2、第一肘关节差速行星减速器101-1、第二肘关节差速行星减速器101-2、第一肘关节差速单线轮89-1、第二肘关节差速单线轮89-2、肩关节屈伸驱动器97、肩关节外展驱动器98、第一肘关节差速驱动器103-1、第二肘关节差速驱动器103-2整体装配好之后，第一步将装配好的固定架与驱动系统箱下部105通过螺钉固连，第二步将驱动系统箱上部106和驱动系统箱下部105合在一起，最后通过螺钉穿过驱动系统箱上部106两侧通孔与固定架94两侧螺纹孔，这样驱动系统箱上部106和驱动系统箱下部105就装配成驱动系统箱10。

具体而言，如图2、图4所示，重力平衡机构包括鲍登线套固定架24和弹性材料重力平衡装置；所述鲍登线套固定架24通过螺栓与马鞍状支撑架75患侧肩上的肩膀支撑机构凸台74固连；鲍登线套固定架24包括肩关节外展鲍登线套孔36、肩关节屈曲鲍登线套孔39、肩关节伸展鲍登线套孔45，扣件座43、屈伸弹性材料过渡件40、外展弹性材料过渡件44以及肩部IMU传感器41；所述弹性材料重力装置包括外展弹性材料37、屈伸弹性材料38弹性材料扣件42；所述肩关节屈曲鲍登线套29、肩关节外展鲍登线套30、肩关节伸展鲍登线套31分别安装在肩关节屈曲鲍登线套孔39、肩关节外展鲍登线套孔36、肩关节伸展鲍登线套孔45里面；所述弹性材料重力平衡装置里面的外展弹性材料37、屈伸弹性材料38分别一端穿过扣件座43然后安装弹性材料扣件42，另一端分别通过外展弹性材料过渡件44、屈伸弹性材料过渡件40，接着分别穿过外展弹性材料作用凸台50、屈伸弹性材料作用凸台55，最后安装弹性材料扣件42，从而利用弹性材料的弹性使得由鲍登线套固定架24承受一部分上肢的重力；所述弹性材料重力平衡装置中的弹性材料由橡皮绳或在钢丝绳之间加上一个拉簧实现，所述肩部IMU传感器41安装在鲍登线套固定架24下表面扣件座43后面，只要不产生其他零件安装干涉即可，通过强力粘胶固定或通过螺钉固定，用于作为健侧上臂IMU传感器83与患侧上臂IMU传感器80的空间基坐标系，以便采集到正确肩关节运动时的空间坐标数据。

具体而言，如图1、图2、图5、图6、图7及图8所示，臂套机构包括上臂臂套机构、上臂充气气囊33、前臂充气气囊34、前臂差速机构和扭簧9；

所述上臂臂套机构包括上臂固定架机构、滑轨59、滑动件22、滑块57、钢丝绳固定件总体61；所述上臂固定架机构包括上臂固定架下部49、上臂固定架上部56、上臂固定架中部58，其中上臂固定架下部49和上臂固定架上部56这两部分都是3D打印加工，目的是减轻上臂所承受的重量，而上臂固定架中部58是通过机加工的方式加工，上臂固定架机构总体上采取这样的三段方式组成；所述滑轨59有四根，先分别通过螺钉安装在上臂固定架机构上的四条滑槽上，四条滑槽均匀分布在上臂固定架机构表面，然后上臂固定架下部49、上臂固定架上部56通过螺钉与滑轨59固连；所述滑动件22内部有四个滑槽和四个沉头孔，所述四个滑块57通过螺钉分别安装在四个滑槽中；所述钢丝绳固定件总体61包括滑动件扣件62、续接线芯63以及锁线器64，通过对所螺钉与滑动件62固连，对所螺钉由于表面光滑而提供旋转自由度，续接线芯63上下连接拉力和拉力传感器和滑动件扣件62，且中间通过锁线器64形成一个整体，在滑动件22上安装有三个钢丝绳固定件总体61，分别在肩关节屈伸以及外展方向，屈伸方向的钢丝绳固定件总体61和对锁螺钉型号一样，但是由于在滑动件22外展方向，力抵消机构底端端通过对锁螺钉固连，滑动件22外展方向对锁螺钉的尺寸和滑动件22屈伸方向的对锁螺钉的尺寸不一样，依据实际尺寸进行选型；

所述上臂固定架上部56包括外展弹性材料作用凸台50和屈伸弹性材料作用凸台55，两凸台主要用于当做重力平衡机构里面的弹性材料末端着力点；所述上臂固定架下部49包括轴承内座46、扭簧座47、扭簧脚槽48、肘关节差速鲍登线套凸台60，用于与前臂差速机构的连接；轴承内座46用于与前臂差速机构的关节轴承8内圈配合固定，实现上臂固定架机构与前臂差速机构的连接，且实现肘关节的屈伸运动；所述扭簧座47主要是用来限制扭簧9的位置，所述扭簧脚槽48主要用于放置扭簧脚，同时扭簧脚与扭簧脚槽48紧密贴合，从而使其受力均匀，以防该处应力集中；所述轴承内座46、扭簧座47、扭簧脚槽48左右对称加工，考虑到结构复杂和重量因素，所述上臂固定架下部49、轴承内座46、扭簧座47、扭簧脚槽48采取3D打印方式一次性成型；所述肘关节差速鲍登线套凸台60加工在上臂固定架下部49的屈伸方向前部且靠近朝向前臂方向的圆底面位置，主要用来固定肘关节差速鲍登线双线套23和安装患侧上臂IMU传感器80；

所述上臂充气气囊33通过螺钉安装在患侧袖套6与上臂固定架机构之间，没有充气之前方便患者上肢穿进去，等上肢穿进去之后，通过充气消除上臂与上臂固定架机构之间的间隙，从而保持上臂固定架机构与上臂的同轴性；所述前臂充气气囊34 通过螺钉安装在患侧袖套6与前臂差速机构的内圈机构72之间，作用是消除前臂与内圈机构72之间的间隙，从而保持前臂差速机构与前臂的同轴性；

所述前臂差速机构包括内圈机构72、外圈机构68、和薄壁轴承71，用于实现肘关节的屈伸运动以及前臂旋转运动；所述内圈机构72与前臂充气气囊34通过螺钉固连，用于当做肘部康复训练的力作用点，以此来实现前臂旋转运动；所述内圈机构72是通过3D打印加工，该机构包括旋转本体、握把65、方形凸台66、限位凸台73；所述旋转本体沿本体表面加工有两条线槽，用于放置第一肘关节差速鲍登线线芯20和第二肘关节差速鲍登线线芯21，所述限位凸台73有两个加工的扣件孔，线芯末端有相应的扣件，当线芯受力作用时，扣件孔座挡住扣件，从而使内圈机构72产生运动，所述握把65加工在内圈机构前面部分正上方，用于患者手部姿势稳定；所述方形凸台66加工在握把65上面，用于固定患侧前臂IMU传感器79；所述限位凸台73加工在内圈机构72前面正下方，用于内圈机构72旋转限位，以防前臂旋转角度过大造成伤害；

所述外圈机构68包括关节轴承8、可调杆69、螺栓柱70、滑轮67，该机构用于与上臂固定架机构的连接，以此实现肘关节屈伸运动；所述可调杆69安装在外圈机构杆件上，所述螺栓柱70在外圈机构68杆件上，左右两杆各四个且大小相同，可调杆69一端穿过两边的螺栓柱70，然后通过锁帽17旋转固定，可调杆69可以通过左右移动，然后通过锁帽17实现前臂杆件长度可调；所述外圈机构杆件也加工有与上臂固定架下部49同样形状的脚槽，用于放置扭簧9另一端的扭簧脚，肘关节做屈曲运动后，通过扭簧9做伸展复位运动；所述关节轴承8外圈与可调杆69一端的孔配合固定，关节轴承8可调杆69两边各有一个，型号相同，目的是尽可能减少肘关节屈伸运动产生的额外摩擦；所述滑轮67有四个，且型号一样，用于第一肘关节差速鲍登线线芯20、第二肘关节差速鲍登线线芯21由内圈机构光滑过渡到外圈机构68正上方；

所述薄壁轴承71与内圈机构72以及外圈机构68配合固定，由于训练过程中速度很慢，所以内圈机构与外圈机构采用3D打印即可满足要求；前臂差速机构主要是通过第一肘关节差速鲍登线线芯20和第二肘关节差速鲍登线线芯21的拉力不同而使前臂产生差速运动，当两线芯拉力相同时，实现肘关节屈伸运动，当两线芯拉力不同时，实现前臂旋转运动。

具体而言，如图2，图5、图7所示，所述力抵消机构包括平行四边形机构、拉簧51、铰链机构；

所述铰链机构通过螺钉安装在鲍登线套固定架24下面，包括肩关节屈伸铰链53和肩关节外展铰链54，所述肩关节外展铰链54通过螺钉与鲍登线套固定架24固连，用于提供肩关节外展自由度；所述肩关节屈伸铰链53与肩关节外展铰链54通过对锁螺钉固连，用于提供肩关节屈伸自由度；所述平行四边形机构由四根型号相同的平行四边形组件52通过对锁螺钉固连，平行四边形机构顶端与肩关节屈伸铰链53通过对锁螺钉固连，底端与滑动件22通过对锁螺钉固连；所述拉簧51有两根且型号相同，安装在平行四边形机构内部，通过拉簧51两端的脚钩住平行四边形组件52内部的钩环。

具体而言，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8所示，所述鲍登线传动机构包括肘关节差速鲍登线双线套23、肩关节屈曲鲍登线套29、肩关节外展鲍登线套30、肩关节伸展鲍登线套31、肩关节伸展鲍登线线芯12、肩关节屈曲鲍登线线芯1、肩关节外展鲍登线线芯16、第一肘关节差速鲍登线线芯20、第二肘关节差速鲍登线线芯21和限位块32；

所述肩关节屈曲鲍登线套29、肩关节外展鲍登线套30、肩关节伸展鲍登线套31分别安装在肩关节屈曲鲍登线套孔39、肩关节外展鲍登线套孔36、肩关节伸展鲍登线套孔45里面；所述肘关节差速鲍登线双线套23末端安装在上臂固定架下部49的肘关节差速鲍登线套凸台60孔中；所述肩关节屈曲鲍登线线芯1、肩关节伸展鲍登线线芯12、肩关节外展鲍登线线芯16、第一肘关节差速鲍登线线芯20、第二肘关节差速鲍登线线芯21分别安装在肩关节屈曲鲍登线套29、肩关节伸展鲍登线套31、肩关节外展鲍登线套30、肘关节差速鲍登线双线套23中，其中肘关节差速鲍登线双线套23是两根鲍登线套固定在一起；由于两根鲍登线同时移动和单独运动对训练运动没什么影响而固定在一起，因此命名为肘关节差速鲍登线双线套；

所述肩关节屈曲鲍登线芯1、肩关节伸展鲍登线芯12、肩关节外展鲍登线芯16两端的末端均分别安装有拉力传感器上端连接件108以及拉力传感器下端连接件110；所述拉力传感器下端连接件110续接有一部分线芯63，该段线芯穿过滑动件扣件62孔中，然后通过锁线器64固定在一起，通过对锁螺钉与滑动件62固连，对所螺钉由于表面光滑可以提供旋转自由度，续接线芯63上下连接拉力和拉力传感器和滑动件扣件62，且中间通过锁线器64形成一个整体，在滑动件22上安装有三个钢丝绳固定件总体61，分别在肩关节屈伸以及外展方向，屈伸方向的钢丝绳固定件总体61和对锁螺钉型号一样，但是由于在滑动件22外展方向，力抵消机构低端通过对锁螺钉与滑动件22固连，因此外展方向的对锁螺钉的尺寸和屈伸方向的对锁螺钉的尺寸不一样；

所述第一肘关节差速鲍登线线芯20和第二肘关节差速鲍登线线芯21两端的末端均分别安装有拉力传感器上端连接件108以及拉力传感器下端连接件110，拉力传感器下端连接件110续接一段线芯，该段线芯穿过外圈机构68正上方的四个滑轮67组成的过渡机构，然后引导线芯到内圈机构本体的两条线槽内，最后穿过内圈机构72正下方的限位凸台73孔中，所述限位凸台73有两个扣件孔，线芯末端有相应的线芯扣件；所述限位块32有五个，且型号相同，分别固连在鲍登线套固定架24与滑动件22之间这一范围内的肩关节伸展鲍登线线芯12、肩关节屈曲鲍登线线芯1、肩关节外展鲍登线线芯16上面以及肘关节差速鲍登线套凸台60与滑轮67之间这一范围内的第一肘关节差速鲍登线线芯20、第二肘关节差速鲍登线线芯21上面，其目的是防止鲍登线线芯过渡伸长导致患者二次损伤。

具体而言，如图15所示，所述拉力传感器机构包括肩关节外展拉力传感器15、肩关节伸展拉力传感器11、肩关节屈曲拉力传感器3、肘关节差速第一拉力传感器18、肘关节差速第二拉力传感器19、拉力传感器上端连接件108、拉力传感器下端连接件110、信号线出口107；

所述肩关节外展拉力传感器15上端通过拉力传感器上端连接件108与肩关节外展鲍登线线芯16一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件110与肩关节外展鲍登线线芯16的续接线芯另一端相连；所述肩关节伸展拉力传感器11上端通过拉力传感器上端连接件108与肩关节伸展鲍登线线芯12一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件110与肩关节伸展鲍登线线芯12的续接线芯另一端相连；所述肩关节屈曲拉力传感器3上端通过拉力传感器上端连接件108与肩关节屈曲鲍登线线芯1一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件110与肩关节屈曲鲍登线线芯1的续接线芯另一端相连；所述肘关节差速第一拉力传感器18上端通过拉力传感器上端连接件108与第一肘关节差速鲍登线线芯20一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件110与第一肘关节差速鲍登线线芯20的续接线芯另一端相连；所述肘关节差速第二拉力传感器19上端通过拉力传感器上端连接件108与第二肘关节差速鲍登线线芯21一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件110与第二肘关节差速鲍登线线芯21的续接线芯另一端相连；所述肩关节外展拉力传感器15、肩关节伸展拉力传感器11、肩关节屈曲拉力传感器3、肘关节差速第一拉力传感器18、肘关节差速第二拉力传感器19在患者康复训练过程中收集拉力的信息，将这些信息传输到拉力传感器放大器进行信号放大后传输到控制器作为一个控制量，保证康复过程中的安全性和可靠性，所述肘关节差速第一拉力传感器18、肘关节差速第二拉力传感器19型号相同。

本发明的穿戴方法具体如下：

由于偏瘫患者患侧上肢处于肌无力或者痉挛状态，因此，需要一个助手协助患者穿上设备。首先，助手先将患者的患肢穿过可穿戴柔性执行器模块，且前臂充气气囊34及上臂充气气囊33处于无气压状态，此时上臂充气气囊33及前臂充气气囊34的内径较小，方便患者的患肢穿进，当患肢顺利穿过可穿戴柔性执行器后，此时可以拉上袖套拉链5；然后，需要将肩部支撑机构从患者颈部往前套上，接着患者的健侧手臂穿上健侧袖套4；最后拉上外衣拉链28，接着将第一尼龙板75与第二尼龙板76底部与后尼龙板35的腹部部位尼龙板通过固定螺栓固定，再将前臂充气气囊34与上臂充气气囊33充气，固定可穿戴柔性执行器模块。

Claims (10)

1.一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于，包括特制服装模块、可穿戴柔性执行器模块；

所述特制服装模块包括双层衣服机构、躯干支撑机构、肩部支撑机构、驱动机构；所述可穿戴柔性执行器模块包括重力平衡机构、臂套机构、力抵消机构、鲍登线传动机构、拉力传感器机构；

所述双层衣服机构穿在人体身上，用于为鲍登线套、电源线缆、信号线以及躯干支撑机构提供隐藏空间和用于防止各部件对人体运动产生干涉；

所述躯干支撑机构隐藏在双层衣服机构内部，用于支撑患侧肩部所受的力以及保持整体框架机构的稳定性，防止在执行机构工作时整体机构的不稳定移动；

所述肩部支撑机构安装在双层衣服机构肩部，并与躯干支撑机构前后通过锁紧螺钉（25）连接且保持第一尼龙板（76）、第二尼龙板（77）以及后尼龙板（35）的衔接，用于安装控制盒（84）以及鲍登线套固定架（24）；

所述重力平衡机构，安装在双层衣服机构患侧肩部部位，并与肩部支撑机构通过螺钉固连，用于固定肩部鲍登线套末端以及平衡一部分患侧上肢的重量，将鲍登线套固定架（24）承受的力通过与其连接的肩部支撑机构及躯干支撑机构传到腰部；

所述臂套机构与上臂充气气囊（33）、前臂充气气囊（34）通过螺钉固连，两个气囊与患侧袖套（6）固连在一起，臂套机构通过手臂穿过袖套而套在上肢，用于作为电机通过鲍登线传动机构将动力传输到上肢的着力点，从而实现患侧手臂的康复训练运动；

所述驱动机构安装在躯干支撑机构后面腰部部位，通过螺栓将其与后尼龙板（35）固连在一起，用于电机系统、驱动器的固定以及将电机动力通过鲍登线传动机构传到与鲍登线传动机构末端固连的臂套机构；

所述鲍登线传动机构主要安装在鲍登线套固定架（24）和所述臂套机构上，另外有一部分鲍登线套隐藏在双层衣服机构里面，整个机构用于把电机的动力传递到患者的康复训练部位；

所述拉力传感器机构安装在鲍登线传动机构中的鲍登线线芯的末端部位，作为控制信息反馈和拉力安全监视；

所述力抵消机构安装在所述鲍登线套固定架（24）与滑动件（22）之间，用于抵消鲍登线线芯拉伸过程中沿上臂有害的轴向作用力，同时使上臂做有效的康复肩部屈伸以及外展运动。

2.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述双层衣服机构包括内衣（26）、外衣（27）、袖套拉链（5）、紧身机构（78）、患侧前臂IMU传感器（79）、患侧上臂IMU传感器（80）、健侧前臂IMU传感器（81）、EMG传感器（82）、健侧上臂IMU传感器（83）、患侧袖套（6）、健侧袖套（4）；

所述袖套拉链（5）与患侧袖套（6）固连，患侧袖套（6）上安装袖套拉链（5）；所述紧身机构（78）与所述躯干支撑机构腰部两侧通过螺钉固连；所述健侧前臂IMU传感器（81）、EMG传感器（82）安装在健侧袖套（4）的前臂位置，所述健侧上臂IMU传感器（83）安装在健侧袖套（4）的上臂位置，该三个传感器用于镜像训练，以此获得主观意图的手臂运动信号；所述患侧前臂IMU传感器（79）安装在所述臂套机构里面的方形凸台（66）上面，用于跟踪前臂旋转方向的空间位置；所述患侧上臂IMU传感器（80）安装在所述臂套机构里面的肘关节差速鲍登线套凸台（60）底面，和患侧前臂IMU传感器（79）相互配合，以此确定肩关节屈伸、外展以及肘关节屈伸方向的空间位置，与健侧前臂IMU传感器（81）、EMG传感器（82）和健侧上臂IMU传感器（83）共同为肩部支撑机构的控制盒（84）提供运动反馈信号；所述健侧前臂IMU传感器（81）、EMG传感器（82）、健侧上臂IMU传感器（83）、患侧前臂IMU传感器（79）、患侧上臂IMU传感器（80），均通过强力粘胶固定或通过螺钉固定，机构加工因情况而定。

3.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述肩部支撑机构包括马鞍状支撑架（75）和控制盒（84）；

所述马鞍状支撑架（75）与躯干支撑机构的第一尼龙板（76）、第二尼龙板（77）以及后尼龙板（35）通过螺钉固连，用于支撑重力平衡机构的鲍登线套固定架（24），引导鲍登线传动机构的肩关节屈曲鲍登线套（29）、肩关节伸展鲍登线套（30）、肩关节外展鲍登线套（31）对鲍登线套固定架（24）产生的相互作用力传到后尼龙板（35）腰部部位；所述控制盒（84）安装在所述马鞍状支撑架（75）健侧下面，包括拉力传感器放大器（86）、控制板（87）及电源（85）；所述拉力传感器放大器（86）负责接入拉力传感器机构里面的肩关节屈曲拉力传感器信号线（2）、肘关节差速第一拉力传感器信号线（7-1）、肘关节差速第二拉力传感器信号线（7-2）、肩关节伸展拉力传感器信号线（13）、肩关节外展拉力传感器信号线（14），用于拉力传感器的模拟信号放大，肘关节差速第一拉力传感器信号线（7-1）、肘关节差速第二拉力传感器信号线（7-2）这两根信号线隐藏在患侧袖套（6）里面，然后引到双层衣服机构内部；所述控制板（87）接收健侧前臂IMU传感器（81）、EMG传感器（82）、健侧上臂IMU传感器（83）、患侧前臂IMU传感器（79）、患侧上臂IMU传感器（80）、患侧肩部IMU传感器（41）以及拉力传感器放大器（86）的信号作为输入信号，然后通过设计的控制程序输出到驱动机构中的驱动器，控制电机系统的输出参数；

所述躯干支撑机构包括前尼龙板、后尼龙板（35）；

所述后尼龙板（35）为倒T字型尼龙板，设置在所述双层衣服机构的内衣（26）和外衣（27）之间，与肩部支撑机构中的马鞍状支撑架（75）通过螺钉固连；所述前尼龙板分为第一尼龙板（76）、第二尼龙板（77），第一尼龙板（76）和第二尼龙板（77）的底部分别与后尼龙板（35）腰部部位通过螺栓固连，顶部与马鞍状支撑架（75）固连。

4.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述驱动机构包括固定架（94）、肩关节屈伸驱动器（97）、肩关节外展驱动器（98）、第一肘关节差速驱动器（103-1）、第二肘关节差速驱动器（103-2）、肩关节屈伸电机（96）、肩关节外展电机（100）、第一肘关节差速电机（102-1）、第二肘关节差速电机（102-2）、肩关节屈伸行星减速器（95）、肩关节外展行星减速器（99）、第一肘关节差速行星减速器（101-1）、第二肘关节差速行星减速器（101-2）、第一肘关节差速单线轮（89-1）、第二肘关节差速单线轮（89-2）、肩关节外展单线轮（90）、肩关节屈伸双线轮（93）、第一肘关节差速行星减速器输出轴（89-1）、第二肘关节差速行星减速器输出轴（89-2）、肩关节外展行星减速器输出轴（91）、肩关节屈伸行星减速器输出轴（92）、驱动系统箱（10）；

所述肩关节屈伸电机（96）、肩关节屈伸行星减速器（95）以及肩关节屈伸双线轮（93）为肩关节屈曲运动及伸展运动双方向提供动力输出；所述肩关节外展电机（100）、肩关节外展行星减速器（99）、肩关节外展单线轮（90）为肩关节外展运动方向提供动力，内收运动方向依靠上肢重力提供动力；所述第一肘关节差速电机（102-1）、第二肘关节差速电机（102-2）、第一肘关节差速行星减速器（101-1）、第二肘关节差速行星减速器（101-2）、第一肘关节差速单线轮（89-1）、第二肘关节差速单线轮（89-2）为肘关节屈伸以及前臂旋转运动方向提供动力；电机与行星减速器通过过盈配合装配固连，形成电机系统；所述肩关节屈伸电机（96）、肩关节外展电机（100）、第一肘关节差速电机（102-1）、第二肘关节差速电机（102-2）都采用空心杯电机；所述第一肘关节差速驱动器（103-1）、第二肘关节差速驱动器（103-2）以第一驱动器固定板（104-1）为镜面，通过螺钉对称安装；所述肩关节屈伸驱动器（97）、肩关节外展驱动器（98）以第二驱动器固定板（104-2）为镜面，通过螺钉对称安装；固定架（94）上表面设置有若干个通孔，小通孔围绕大通孔周围分布，总共有四组这样的大、小通孔，每个行星减速器上有螺纹孔，通过螺栓将行星减速器与固定架（94）固连；由于肩关节屈伸行星减速器（95）、肩关节外展行星减速器（99）、第一肘关节差速行星减速器（101-1）、第二肘关节差速行星减速器（101-2）圆柱顶面会有凸台，所以固定架（94）上有四个大通孔，便于凸台穿过，固定架（94）加工时需要先确定大通孔位置，然后以大通孔圆心作圆，在圆上阵列小通孔，小通孔的数目与行星减速器上的螺纹孔相等，大通孔圆心沿固定架圆弧分布，相邻的大通孔圆心之间的距离两两相等，需要确保线轮与线轮之间的转动不干涉且保证尺寸最小化；所述第一肘关节差速单线轮（89-1）、第二肘关节差速单线轮（89-2）、肩关节外展单线轮（90）、肩关节屈伸双线轮（93）通过中间通孔分别与在第一肘关节差速行星减速器输出轴（89-1）、第二肘关节差速行星减速器输出轴（89-2）、肩关节外展行星减速器输出轴（91）、肩关节屈伸行星减速器输出轴（92）对中过盈配合；所述肩关节屈伸驱动器（97）、肩关节外展驱动器（98）、第一肘关节差速驱动器（103-1）、第二肘关节差速驱动器（103-2）通过电线线缆传输电流信号输入所述肩关节屈伸电机（96）、肩关节外展电机（100）、第一肘关节差速电机（102-1）、第二肘关节差速电机（102-2），以此控制电机输出参数即扭矩和转速；所述固定架（94）设置在驱动系统箱（10）内部，所述驱动系统箱（10）用于密封内部的电机系统以及驱动器，包括驱动系统箱上部（106）和驱动系统箱下部（105），两者通过上下滑动形成一体；驱动系统箱上部（106）和驱动系统箱下部（105）两侧面均有两个通孔，在固定架（94）两侧板表面加工有与驱动系统箱上部（106）和驱动系统箱下部（105）两侧表面通孔位置相配合的螺纹孔，所述固定架（94）与所述肩关节屈伸电机（96）、肩关节屈伸行星减速器（95）以及肩关节屈伸双线轮（93）、肩关节外展电机（100）、肩关节外展行星减速器（99）、肩关节外展单线轮（90）、第一肘关节差速电机（102-1）、第二肘关节差速电机（102-2）、第一肘关节差速行星减速器（101-1）、第二肘关节差速行星减速器（101-2）、第一肘关节差速单线轮（89-1）、第二肘关节差速单线轮（89-2）、肩关节屈伸驱动器（97）、肩关节外展驱动器（98）、第一肘关节差速驱动器（103-1）、第二肘关节差速驱动器（103-2）整体装配好之后，第一步将装配好的固定架与驱动系统箱下部（105）通过螺钉固连，第二步将驱动系统箱上部（106）和驱动系统箱下部（105）合在一起，最后通过螺钉穿过驱动系统箱上部（106）两侧通孔与固定架（94）两侧螺纹孔，这样驱动系统箱上部（106）和驱动系统箱下部（105）就装配成驱动系统箱（10）。

5.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：重力平衡机构包括鲍登线套固定架（24）和弹性材料重力平衡装置；所述鲍登线套固定架（24）通过螺栓与马鞍状支撑架（75）患侧肩上的肩膀支撑机构凸台（74）固连；鲍登线套固定架（24）包括肩关节外展鲍登线套孔（36）、肩关节屈曲鲍登线套孔（39）、肩关节伸展鲍登线套孔（45），扣件座（43）、屈伸弹性材料过渡件（40）、外展弹性材料过渡件（44）以及肩部IMU传感器（41）；所述弹性材料重力装置包括外展弹性材料（37）、屈伸弹性材料（38）、弹性材料扣件（42）；所述肩关节屈曲鲍登线套（29）、肩关节外展鲍登线套（30）、肩关节伸展鲍登线套（31）分别安装在肩关节屈曲鲍登线套孔（39）、肩关节外展鲍登线套孔（36）、肩关节伸展鲍登线套孔（45）里面；所述弹性材料重力平衡装置里面的外展弹性材料（37）、屈伸弹性材料（38）分别一端穿过扣件座（43）然后安装弹性材料扣件（42），另一端分别通过外展弹性材料过渡件（44）、屈伸弹性材料过渡件（40），接着分别穿过外展弹性材料作用凸台（50）、屈伸弹性材料作用凸台（55），最后安装弹性材料扣件（42）；所述弹性材料重力平衡装置中的弹性材料由橡皮绳或在钢丝绳之间加上一个拉簧实现；所述肩部IMU传感器（41）安装在鲍登线套固定架（24）下表面扣件座（43）后面，只要不产生其他零件安装干涉即可，通过强力粘胶固定或通过螺钉固定，作为健侧上臂IMU传感器（83）与患侧上臂IMU传感器（80）的空间基坐标系，以便采集到正确肩关节运动时的空间坐标数据。

6.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：臂套机构包括上臂臂套机构、上臂充气气囊（33）、前臂充气气囊（34）、前臂差速机构和扭簧（9）；

所述上臂臂套机构包括上臂固定架机构、滑轨（59）、滑动件（22）、滑块（57）、钢丝绳固定件总体（61）；所述上臂固定架机构包括上臂固定架下部（49）、上臂固定架上部（56）、上臂固定架中部（58），其中上臂固定架下部（49）和上臂固定架上部（56）这两部分都是3D打印加工，而上臂固定架中部（58）是通过机加工的方式加工，上臂固定架机构总体上采取这样的三段方式组成；所述滑轨（59）有四根，先分别通过螺钉安装在上臂固定架机构上的四条滑槽上，四条滑槽均匀分布在上臂固定架机构表面，然后上臂固定架下部（49）、上臂固定架上部（56）通过螺钉与滑轨（59）固连；所述滑动件（22）内部有四个滑槽和四个沉头孔，所述四个滑块（57）通过螺钉分别安装在四个滑槽中；所述钢丝绳固定件总体（61）包括滑动件扣件（62）、续接线芯（63）以及锁线器（64），通过对所螺钉与滑动件（62）固连，对所螺钉由于表面光滑而提供旋转自由度，续接线芯（63）上下连接拉力和拉力传感器和滑动件扣件（62），且中间通过锁线器（64）形成一个整体，在滑动件（22）上安装有三个钢丝绳固定件总体（61），分别在肩关节屈伸以及外展方向，屈伸方向的钢丝绳固定件总体（61）和对锁螺钉型号一样；在滑动件（22）外展方向，力抵消机构底端端通过对锁螺钉固连，滑动件（22）外展方向对锁螺钉的尺寸和滑动件（22）屈伸方向的对锁螺钉的尺寸不一样，依据实际尺寸进行选型；

所述上臂固定架上部（56）包括外展弹性材料作用凸台（50）和屈伸弹性材料作用凸台（55），两凸台当做重力平衡机构里面的弹性材料末端着力点；所述上臂固定架下部（49）包括轴承内座（46）、扭簧座（47）、扭簧脚槽（48）、肘关节差速鲍登线套凸台（60），用于与前臂差速机构的连接；轴承内座（46）与前臂差速机构的关节轴承（8）内圈配合固定，实现上臂固定架机构与前臂差速机构的连接，且实现肘关节的屈伸运动；所述扭簧座（47）主要是用来限制扭簧（9）的位置，所述扭簧脚槽（48）主要用于放置扭簧脚，同时扭簧脚与扭簧脚槽（48）紧密贴合；所述轴承内座（46）、扭簧座（47）、扭簧脚槽（48）左右对称加工，所述上臂固定架下部（49）、轴承内座（46）、扭簧座（47）、扭簧脚槽（48）采取3D打印方式一次性成型；所述肘关节差速鲍登线套凸台（60）加工在上臂固定架下部（49）的屈伸方向前部且靠近朝向前臂方向的圆底面位置，主要用来固定肘关节差速鲍登线双线套（23）和安装患侧上臂IMU传感器（80）；

所述上臂充气气囊（33）通过螺钉安装在患侧袖套（6）与上臂固定架机构之间；所述前臂充气气囊（34） 通过螺钉安装在患侧袖套（6）与前臂差速机构的内圈机构（72）之间；

所述前臂差速机构包括内圈机构（72）、外圈机构（68）、和薄壁轴承（71）；所述内圈机构（72）与前臂充气气囊（34）通过螺钉固连；所述内圈机构（72）是通过3D打印加工，该机构包括旋转本体、握把（65）、方形凸台（66）、限位凸台（73）；所述旋转本体沿本体表面加工有两条线槽，用于放置第一肘关节差速鲍登线线芯（20）和第二肘关节差速鲍登线线芯（21），所述限位凸台（73）有两个加工的扣件孔，线芯末端有相应的扣件，当线芯受力作用时，扣件孔座挡住扣件，从而使内圈机构（72）产生运动，所述握把（65）加工在内圈机构前面部分正上方；所述方形凸台（66）加工在握把（65）上面，用于固定患侧前臂IMU传感器（79）；所述限位凸台（73）加工在内圈机构（72）前面正下方，用于内圈机构（72）旋转限位；

所述外圈机构（68）包括关节轴承（8）、可调杆（69）、螺栓柱（70）、滑轮（67）；所述可调杆（69）安装在外圈机构杆件上，所述螺栓柱（70）在外圈机构（68）杆件上，左右两杆各四个且大小相同，可调杆（69）一端穿过两边的螺栓柱（70），然后通过锁帽（17）旋转固定，可调杆（69）通过左右移动，然后通过锁帽（17）实现前臂杆件长度可调；所述外圈机构杆件也加工有与上臂固定架下部（49）同样形状的脚槽，用于放置扭簧（9）另一端的扭簧脚，肘关节做屈曲运动后，通过扭簧（9）做伸展复位运动；所述关节轴承（8）外圈与可调杆（69）一端的孔配合固定，关节轴承（8）可调杆（69）两边各有一个，型号相同；所述滑轮（67）有四个，且型号一样，用于第一肘关节差速鲍登线线芯（20）、第二肘关节差速鲍登线线芯（21）由内圈机构光滑过渡到外圈机构（68）正上方；

所述薄壁轴承（71）与内圈机构（72）以及外圈机构（68）配合固定，内圈机构与外圈机构采用3D打印；前臂差速机构主要是通过第一肘关节差速鲍登线线芯（20）和第二肘关节差速鲍登线线芯（21）的拉力不同而使前臂产生差速运动，当两线芯拉力相同时，实现肘关节屈伸运动，当两线芯拉力不同时，实现前臂旋转运动。

7.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述力抵消机构包括平行四边形机构、拉簧（51）、铰链机构；

所述铰链机构通过螺钉安装在鲍登线套固定架（24）下面，包括肩关节屈伸铰链（53）和肩关节外展铰链（54），所述肩关节外展铰链（54）通过螺钉与鲍登线套固定架（24）固连；所述肩关节屈伸铰链（53）与肩关节外展铰链（54）通过对锁螺钉固连；所述平行四边形机构由四根型号相同的平行四边形组件（52）通过对锁螺钉固连，平行四边形机构顶端与肩关节屈伸铰链（53）通过对锁螺钉固连，底端与滑动件（22）通过对锁螺钉固连；所述拉簧（51）有两根且型号相同，安装在平行四边形机构内部，通过拉簧（51）两端的脚钩住平行四边形组件（52）内部的钩环。

8.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述鲍登线传动机构包括肘关节差速鲍登线双线套（23）、肩关节屈曲鲍登线套（29）、肩关节外展鲍登线套（30）、肩关节伸展鲍登线套（31）、肩关节伸展鲍登线线芯（12）、肩关节屈曲鲍登线线芯（1）、肩关节外展鲍登线线芯（16）、第一肘关节差速鲍登线线芯（20）、第二肘关节差速鲍登线线芯（21）和限位块（32）；

所述肩关节屈曲鲍登线套（29）、肩关节外展鲍登线套（30）、肩关节伸展鲍登线套（31）分别安装在肩关节屈曲鲍登线套孔（39）、肩关节外展鲍登线套孔（36）、肩关节伸展鲍登线套孔（45）里面；所述肘关节差速鲍登线双线套（23）末端安装在上臂固定架下部（49）的肘关节差速鲍登线套凸台（60）孔中；所述肩关节屈曲鲍登线线芯（1）、肩关节伸展鲍登线线芯（12）、肩关节外展鲍登线线芯（16）、第一肘关节差速鲍登线线芯（20）、第二肘关节差速鲍登线线芯（21）分别安装在肩关节屈曲鲍登线套（29）、肩关节伸展鲍登线套（31）、肩关节外展鲍登线套（30）、肘关节差速鲍登线双线套（23）中，其中肘关节差速鲍登线双线套（23）是两根鲍登线套固定在一起；

所述肩关节屈曲鲍登线芯（1）、肩关节伸展鲍登线芯（12）、肩关节外展鲍登线芯（16）两端的末端均分别安装有拉力传感器上端连接件（108）以及拉力传感器下端连接件（110）；所述拉力传感器下端连接件（110）续接有一部分线芯（63），该段线芯穿过滑动件扣件（62）孔中，然后通过锁线器（64）固定在一起，通过对锁螺钉与滑动件（62）固连，续接线芯（63）上下连接拉力和拉力传感器和滑动件扣件（62），且中间通过锁线器（64）形成一个整体，在滑动件（22）上安装有三个钢丝绳固定件总体（61），分别在肩关节屈伸以及外展方向，屈伸方向的钢丝绳固定件总体（61）和对锁螺钉型号一样，在滑动件（22）外展方向，力抵消机构低端通过对锁螺钉与滑动件（22）固连，因此外展方向的对锁螺钉的尺寸和屈伸方向的对锁螺钉的尺寸不一样；

所述第一肘关节差速鲍登线线芯（20）和第二肘关节差速鲍登线线芯（21）两端的末端均分别安装有拉力传感器上端连接件（108）以及拉力传感器下端连接件（110），拉力传感器下端连接件（110）续接一段线芯，该段线芯穿过外圈机构（68）正上方的四个滑轮（67）组成的过渡机构，然后引导线芯到内圈机构本体的两条线槽内，最后穿过内圈机构（72）正下方的限位凸台（73）孔中，所述限位凸台（73）有两个扣件孔，线芯末端有相应的线芯扣件；所述限位块（32）有五个，且型号相同，分别固连在鲍登线套固定架（24）与滑动件（22）之间这一范围内的肩关节伸展鲍登线线芯（12）、肩关节屈曲鲍登线线芯（1）、肩关节外展鲍登线线芯（16）上面以及肘关节差速鲍登线套凸台（60）与滑轮（67）之间这一范围内的第一肘关节差速鲍登线线芯（20）、第二肘关节差速鲍登线线芯（21）上面。

9.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述拉力传感器机构包括肩关节外展拉力传感器（15）、肩关节伸展拉力传感器（11）、肩关节屈曲拉力传感器（3）、肘关节差速第一拉力传感器（18）、肘关节差速第二拉力传感器（19）、拉力传感器上端连接件（108）、拉力传感器下端连接件（110）、信号线出口（107）；

所述肩关节外展拉力传感器（15）上端通过拉力传感器上端连接件（108）与肩关节外展鲍登线线芯（16）一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件（110）与肩关节外展鲍登线线芯（16）的续接线芯另一端相连；所述肩关节伸展拉力传感器（11）上端通过拉力传感器上端连接件（108）与肩关节伸展鲍登线线芯（12）一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件（110）与肩关节伸展鲍登线线芯（12）的续接线芯另一端相连；所述肩关节屈曲拉力传感器（3）上端通过拉力传感器上端连接件（108）与肩关节屈曲鲍登线线芯（1）一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件（110）与肩关节屈曲鲍登线线芯（1）的续接线芯另一端相连；所述肘关节差速第一拉力传感器（18）上端通过拉力传感器上端连接件（108）与第一肘关节差速鲍登线线芯（20）一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件（110）与第一肘关节差速鲍登线线芯（20）的续接线芯另一端相连；所述肘关节差速第二拉力传感器（19）上端通过拉力传感器上端连接件（108）与第二肘关节差速鲍登线线芯（21）一端相连，下端通过拉力传感器下端连接件（110）与第二肘关节差速鲍登线线芯（21）的续接线芯另一端相连；所述肩关节外展拉力传感器（15）、肩关节伸展拉力传感器（11）、肩关节屈曲拉力传感器（3）、肘关节差速第一拉力传感器（18）、肘关节差速第二拉力传感器（19）在患者康复训练过程中收集拉力的信息，将这些信息传输到拉力传感器放大器进行信号放大后传输到控制器作为一个控制量，所述肘关节差速第一拉力传感器（18）、肘关节差速第二拉力传感器（19）型号相同。

10.根据权利要求1所述的一种便携的可穿戴式上肢康复机器人，其特征在于：所述双层衣服机构、躯干支撑机构、肩部支撑机构、驱动机构、重力平衡机构、臂套机构、鲍登线传动机构、拉力传感器机构、力抵消机构不限于左、右方向，健侧与患侧不限于左、右之分。

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