CN112237525A - 一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其包括底板Ⅰ、底板Ⅱ、上肢辅助运动装置；所述底板Ⅰ和底板Ⅱ连接，在所述底板Ⅰ的两侧对称位置处分别连接一个上肢辅助运动装置；所述上肢辅助运动装置包括上举板、外展板、固定轴、转轴Ⅱ；所述外展板上设有若干根弹性绑带用于固定上肢；所述上举板的内部设有转轴Ⅲ、转轴Ⅳ、转轴Ⅰ、电机Ⅰ、电动推杆、充电电源、基于PLC建立的控制系统、滑动板。使用者可以使用本设备，在没有外人的帮助下规范的进行上肢的上举和外展运动，从而完成呼吸康复训练，而且本设备能实现两种运动模式任意切换，方便使用者根据实际情况随时调整上肢的运动模式，以获得最佳的训练效果。

Description

一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备

技术领域

本发明涉及一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，属于医疗器械技术领域。

背景技术

脑出血、脑卒中、脊髓损伤等疾病造成肢体瘫痪、以及长期卧床的老年患者，容易发生呼吸功能障碍。主要原因是长期卧床、肢体不能活动导致衰弱、呼吸肌无力，并且膈肌主动运动受限，在呼吸时膈肌移动幅度小；肋间肌乏力，使胸廓扩张幅度较小，胸腔内负压小，导致吸气乏力，潮气量及肺通气量不足，从而引起呼吸衰竭、低氧血症，而呼吸乏力可导致二氧化碳潴留，引起高碳酸血症和Ⅱ型呼吸衰竭。同时长期卧床还可导致坠积性肺炎发生，危及患者生命。所以在长期卧床患者的日常护理中，经常需要帮助患者配合呼吸运动进行手臂的上举和外展运动，当患者的双侧上肢上举或是外展时，使得其肋间肌被动牵伸，使胸廓被动扩张，膈肌下移，诱发患者深吸气运动，当患者上肢恢复到躯干一侧的时候，肋间肌松弛，胸廓回缩，膈肌上升，胸腔负压减小，诱发深呼吸运动，有规律的上举和外展上肢有利于患者肺泡的扩张，促进呼吸功能恢复。但是现在都是医护人员或是家属帮助患者进行上肢运动，费时费力，患者自己独立进行恢复运动的难度大，效果差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，帮助有呼吸功能不全的病人实现循序渐进从仰卧位到坐位时自己独立进行上肢的上举和外展运动，从而促发呼吸肌肉、胸廓及膈肌运动，主动参与呼吸康复训练。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其包括底板Ⅰ、底板Ⅱ、上肢辅助运动装置；所述底板Ⅰ和底板Ⅱ连接，在所述底板Ⅰ的两侧对称位置处分别连接一个上肢辅助运动装置；

所述上肢辅助运动装置包括上举板、外展板、固定轴、转轴Ⅱ；所述固定轴的一端与底板Ⅰ固定连接，另一端插入至上举板的内部且通过轴承Ⅰ和轴承Ⅱ与上举板连接；所述固定轴上套设有失电制动器Ⅰ，所述失电制动器Ⅰ与上举板的内壁固定连接；所述固定轴上固定设有锥齿轮Ⅰ；所述转轴Ⅱ的一端与外展板固定连接，另一端插入至上举板的内部且通过轴承Ⅵ和轴承Ⅶ与外展板连接，所述转轴Ⅱ上套设有失电制动器Ⅱ，所述失电制动器Ⅱ与上举板的内壁固定连接；所述转轴Ⅱ上固定设有锥齿轮Ⅲ；所述外展板上设有若干根弹性绑带用于固定上肢；

所述上举板的内部设有转轴Ⅲ、转轴Ⅳ、转轴Ⅰ、电机Ⅰ、电动推杆、充电电源、基于PLC建立的控制系统、滑动板；

所述转轴Ⅲ、转轴Ⅳ和转轴Ⅰ的轴心位于同一水平线上；所述转轴Ⅳ通过2个以上的轴承Ⅳ与滑动板连接，所述转轴Ⅳ的一端与转轴Ⅲ通过离合器Ⅰ连接，另一端与转轴Ⅰ通过离合器Ⅱ连接，所述转轴Ⅳ的中部固定设有齿轮Ⅰ；所述转轴Ⅲ通过轴承Ⅲ与上举板的内壁连接，所述转轴Ⅲ远离转轴Ⅳ的一端设有锥齿轮Ⅱ，所述锥齿轮Ⅱ与锥齿轮Ⅰ相啮合；所述转轴Ⅰ通过轴承Ⅴ与上举板的内壁连接，所述转轴Ⅰ远离转轴Ⅳ的一端设有锥齿轮Ⅳ，所述锥齿轮Ⅳ与锥齿轮Ⅲ相啮合；

所述滑动板的底部与上举板的内壁滑动连接，所述电机Ⅰ位于转轴Ⅳ的一侧且固定安装在滑动板上，所述电机Ⅰ的电机轴上设有齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅱ与齿轮Ⅰ相啮合；所述电动推杆位于滑动板的一侧且与上举板的内壁固定连接，所述电动推杆的推杆的顶端与滑动板固定连接；所述充电电源和控制系统分别与上举板的内壁固定连接，所述充电电源分别与电动推杆、电机Ⅰ、失电制动器Ⅰ和失电制动器Ⅱ电性连接，所述控制系统分别与电动推杆和电机Ⅰ连接，所述控制系统还分别与失电制动器Ⅰ和失电制动器Ⅱ连接，用于控制失电制动器Ⅰ和失电制动器Ⅱ的通电和断电。

上述用于呼吸康复的智能化手臂运动设备的工作原理如下：

先给充电电源进行充电，然后将患者平躺在底板Ⅰ和底板Ⅱ上，患者的上肢放在底板Ⅰ两侧的上肢辅助运动装置上，用外展板上的弹性绑带将上肢与外展板固定，开启电源，控制系统根据设定的模式向电机Ⅰ和电动推杆发送信号，定时启动或停止电机Ⅰ和电动推杆；当需要辅助患者的上肢做上举运动时，电动推杆推动滑动板移动使得在滑动板上的转轴Ⅳ可以与转轴Ⅲ通过离合器Ⅰ连接，然后电机Ⅰ转动，通过相啮合的齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ带动转轴Ⅳ转动，从而带动转轴Ⅲ转动，同时转轴Ⅲ上的锥齿轮Ⅱ绕固定轴上的锥齿轮Ⅰ做圆周运动，即转轴Ⅲ绕固定轴旋转，因为转轴Ⅲ与上举板连接，所以可以带动上举板绕固定轴转动，从而实现患者上肢的上举运动，当达到设定的上举位置时，控制系统停止电机Ⅰ且将失电制动器Ⅰ断电，使得上举板停止在设定的位置上；当需要辅助患者的上肢做外展运动时，电动推杆推动滑动板移动使得在滑动板上的转轴Ⅳ可以与转轴Ⅰ通过离合器Ⅱ连接，然后电机Ⅰ转动，通过相啮合的齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ带动转轴Ⅳ转动，从而带动转轴Ⅰ转动，同时通过相啮合的锥齿轮Ⅲ和锥齿轮Ⅳ带动转轴Ⅱ转动，使得与转轴Ⅱ固定连接的外展板转动，从而实现患者上肢的外展运动，当达到设定的外展位置时，控制系统停止电机Ⅰ且将失电制动器Ⅱ断电，使得外展板停止在设定的位置上；控制系统根据已经设定的模式调节上举板和外展板按设定的顺序进行运动，从而达到辅助患者上肢进行上举和外展运动。

进一步的，所述用于呼吸康复的智能化手臂运动设备还包括支撑结构，所述支撑结构设有一个矩形框架，所述矩形框架的底部四角处分别设有一个支撑柱；所述矩形框架中设有若干个横向肋板，所述底板Ⅰ和底板Ⅱ放置在所述矩形框架上。

进一步的，所述底板Ⅰ和底板Ⅱ通过销轴铰接，所述矩形框架在靠近两端的位置各设有1个横向肋板，所述矩形框架的中间位置也设有1个横向肋板；所述用于呼吸康复的智能化手臂运动设备还包括底板升降机构，所述底板升降机构包括相匹配的丝杠和丝杠螺母、电机Ⅱ、升降推杆、滑块、手动摇杆，所述丝杠位于所述矩形框架的中部下方且通过轴承Ⅷ与所述矩形框架的横向肋板固定连接，所述电机Ⅱ位于丝杠的一侧且固定连接在所述矩形框架的下部；所述丝杠的一端与电机Ⅱ的转轴固定连接，另一端与手动摇杆固定连接；所述升降推杆一端与丝杠螺母固定连接，另一端与滑块固定连接；所述滑块与底板Ⅰ滑动连接。使用电机Ⅱ或是手动转动丝杠，使得丝杠螺母在丝杠上移动，同时带动升降推杆移动使底板Ⅰ向上移动，将患者从睡姿扶到坐姿，然后辅助患者在坐姿状态下进行上肢上举和外展运动。

进一步的，所述底板Ⅰ的两侧分别设有一个支撑板用于支撑上肢辅助运动装置。当上肢辅助运动装置不使用时，患者上肢的重量和装置自身的重量都作用在固定轴上，增加支撑板可以支撑上肢辅助运动装置，减少对固定轴的作用力，防止固定轴因受力过大而断裂。

进一步的，所述外展板的前端设有触摸屏，所述触摸屏与上举板内的控制系统通过无线通信的方式连接。所述触摸屏一方面用于接收控制系统的数据，显示外展板和上举板的运动状态，另一方面患者可以通过触摸屏向控制系统输入指令，设定或选择上举板和外展板的运动模式，以获得最佳的训练效果。

进一步的，与外展板旋转轴心相对的所述底板Ⅰ的侧面上设有向内凹的弧面。这样设置的弧面有利于外展板的旋转。

进一步的，与上举板旋转轴心相对的所述支撑板的表面上设有向内凹的弧面。这样设置的弧面有利于上举板的旋转。

进一步的，所述上举板内部还设有语音模块和扬声器，所述语音模块与控制系统连接，所述扬声器与语音模块连接。当上举板或者外展板带动病人上肢进行运动时，所述语音模块可以接收控制系统发送的指令，并通过扬声器发出预设的提示音，例如手臂外展或者上举的时候发出“吸气”，回位时“呼气”等语音，这样患者就可以配合呼吸来做运动了。

与现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果：

使用者可以在控制系统中设定上举和外展运动的时间和运动轨迹，在没有外人的帮助下规范的进行上肢的上举和外展运动，从而完成呼吸康复训练。而且本设备能实现两种运动模式任意切换，方便使用者根据实际情况随时调整上肢的运动模式，以获得最佳的训练效果。

附图说明

图1是本实施例1中所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备的俯视图。

图2是本实施例1中所述上举板的剖视图。

图3是本实施例1中所述上肢辅助运动装置的剖视图。

图4是本实施例2中所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备的俯视图。

图5是本实施例2中所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备的侧视图。

图6是本实施例2中所述的支撑结构和升降机构的仰视图。

附图标记：1-底板Ⅱ，2-底板Ⅰ，3-上举板，4-外展板，5-转轴Ⅱ，51-锥齿轮Ⅳ，52-轴承Ⅵ，53-失电制动器Ⅱ，54-轴承Ⅶ，6-销轴，7-支撑板，8-滑动板，81-转轴Ⅲ，811-轴承Ⅲ，812-锥齿轮Ⅱ，82-离合器Ⅰ，83-转轴Ⅳ，831-轴承Ⅳ，832-齿轮Ⅱ，84-离合器Ⅱ，85-转轴Ⅰ，851-轴承Ⅴ，852-锥齿轮Ⅲ，86-电动推杆，861-推杆，87-电机Ⅰ，871-齿轮Ⅰ，9-固定轴，91-失电制动器Ⅰ，92-轴承Ⅰ，93-轴承Ⅱ，94-锥齿轮Ⅰ，10-横向肋板，11-滑块，12-升降推杆，13-丝杠螺母，14-丝杠，15-电机Ⅱ，16-手动摇杆，17-轴承Ⅷ，18-支撑柱，19-矩形框架，20-充电电源，21-控制系统，22-触摸屏，23-弹性绑带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不仅限于实施例。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1：

如图1所示，一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其包括底板Ⅰ2、底板Ⅱ1、上肢辅助运动装置；所述底板Ⅰ2和底板Ⅱ1连接，在所述底板Ⅰ2的两侧对称位置处分别连接一个上肢辅助运动装置；

如图2～3所示，所述上肢辅助运动装置包括上举板3、外展板4、固定轴9、转轴Ⅱ5；所述固定轴9的一端与底板Ⅰ2固定连接，另一端插入至上举板3的内部且通过轴承Ⅰ92和轴承Ⅱ93与上举板3连接；所述固定轴9上套设有失电制动器Ⅰ91，所述失电制动器Ⅰ91与上举板3的内壁固定连接；所述固定轴9上固定设有锥齿轮Ⅰ94；所述转轴Ⅱ5的一端与外展板4固定连接，另一端插入至上举板3的内部且通过轴承Ⅵ52和轴承Ⅶ54与外展板4连接，所述转轴Ⅱ5上套设有电制动器Ⅱ，所述失电制动器Ⅱ53与上举板3的内壁固定连接；所述转轴Ⅱ5上固定设有锥齿轮Ⅲ51；所述外展板4上设有2根弹性绑带23用于固定上肢；

所述上举板3的内部设有转轴Ⅲ81、转轴Ⅳ83、转轴Ⅰ85、电机Ⅰ87、电动推杆86、充电电源20、基于PLC建立的控制系统21、滑动板8；

所述转轴Ⅲ81、转轴Ⅳ83和转轴Ⅰ85的轴心位于同一水平线上；所述转轴Ⅳ83通过2个以上的轴承Ⅳ831与滑动板8连接，所述转轴Ⅳ83的一端与转轴Ⅲ81通过离合器Ⅰ82连接，另一端与转轴Ⅰ85通过离合器Ⅱ84连接，所述转轴Ⅳ83的中部固定设有齿轮Ⅰ871；所述转轴Ⅲ81通过轴承Ⅲ811与上举板3的内壁连接，所述转轴Ⅲ81远离转轴Ⅳ83的一端设有锥齿轮Ⅱ812，所述锥齿轮Ⅱ812与锥齿轮Ⅰ94相啮合；所述转轴Ⅰ85通过轴承Ⅴ851与上举板3的内壁连接，所述转轴Ⅰ85远离转轴Ⅳ83的一端设有锥齿轮Ⅳ852，所述锥齿轮Ⅳ852与锥齿轮Ⅲ51相啮合；

所述滑动板8的底部与上举板3的内壁滑动连接，所述电机Ⅰ87位于转轴Ⅳ83的一侧且固定安装在滑动板8上，所述电机Ⅰ87的电机轴上设有齿轮Ⅱ832，所述齿轮Ⅱ832与齿轮Ⅰ871相啮合；所述电动推杆86位于滑动板8的一侧且与上举板3的内壁固定连接，所述电动推杆86的推杆861的顶端与滑动板8固定连接；所述充电电源20和控制系统21分别与上举板3的内壁固定连接，所述充电电源20分别与电动推杆86、电机Ⅰ87、失电制动器Ⅰ91和失电制动器Ⅱ53电性连接，所述控制系统21分别与电动推杆86和电机Ⅰ87连接，所述控制系统21还分别与失电制动器Ⅰ91和失电制动器Ⅱ53连接，用于控制失电制动器Ⅰ91和失电制动器Ⅱ53的通电和断电；

所述底板Ⅰ2的两侧分别设有一个支撑板7用于支撑上肢辅助运动装置；所述外展板4的前端设有触摸屏22，所述触摸屏22与上举板3内的控制系统21通过无线通信的方式连接；与外展板4旋转轴心相对的所述底板Ⅰ2的侧面上设有向内凹的弧面；与上举板3旋转轴心相对的所述支撑板7的表面上设有向内凹的弧面；所述离合器Ⅰ82和离合器Ⅱ84可以采用牙嵌式离合器。

本实施例所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备的工作原理如下：

先给充电电源20进行充电，然后将患者平躺在底板Ⅰ2和底板Ⅱ1上，患者的上肢放在底板Ⅰ2两侧的上肢辅助运动装置上，用外展板4上的弹性绑带23将上肢与外展板4固定，使用触摸屏22向控制系统21输入指令，设定或选择上举板3和外展板4的运动模式，如上举板向上旋转90°，然后停止3秒后向下旋转90°回到初始位置，3秒后外展板向外旋转90°，然后停止3秒后向内旋转90°回到初始位置，重复上述循环10次；接着开启电源，控制系统21根据设定的模式向电机Ⅰ87和电动推杆86发送信号，定时启动或停止电机Ⅰ87和电动推杆86；当需要辅助患者的上肢做上举运动时，电动推杆86推动滑动板8移动使得在滑动板8上的转轴Ⅳ83可以与转轴Ⅲ81通过离合器Ⅰ82连接，然后电机Ⅰ87转动，通过相啮合的齿轮Ⅰ871和齿轮Ⅱ832带动转轴Ⅳ83转动，从而带动转轴Ⅲ81转动，同时转轴Ⅲ81上的锥齿轮Ⅱ812绕固定轴9上的锥齿轮Ⅰ94做圆周运动，即转轴Ⅲ81绕固定轴9旋转，因为转轴Ⅲ81与上举板3连接，所以可以带动上举板3绕固定轴9转动，从而实现患者上肢的上举运动，当达到设定的上举位置时，控制系统21停止电机Ⅰ87且将失电制动器Ⅰ91断电，使得上举板3停止在设定的位置上；当需要辅助患者的上肢做外展运动时，电动推杆86推动滑动板8移动使得在滑动板8上的转轴Ⅳ83可以与转轴Ⅰ85通过离合器Ⅱ84连接，然后电机Ⅰ87转动，通过相啮合的齿轮Ⅰ871和齿轮Ⅱ832带动转轴Ⅳ83转动，从而带动转轴Ⅰ85转动，同时通过相啮合的锥齿轮Ⅲ51和锥齿轮Ⅳ852带动转轴Ⅱ5转动，使得与转轴Ⅱ5固定连接的外展板4转动，从而实现患者上肢的外展运动，当达到设定的外展位置时，控制系统21停止电机Ⅰ87且将失电制动器Ⅱ53断电，使得外展板4停止在设定的位置上；控制系统21根据已经设定的模式调节上举板3和外展板4按设定的顺序进行运动，从而达到辅助患者上肢进行上举和外展运动。

实施例2：

如图4～图6所示，一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其包括底板Ⅰ2、底板Ⅱ1、上肢辅助运动装置、支撑机构；所述支撑结构设有一个矩形框架19，所述矩形框架19的底部四角处分别设有一个支撑柱18；所述底板Ⅰ2和底板Ⅱ1放置在所述矩形框架19上所述底板Ⅰ2和底板Ⅱ1通过销轴6铰接，所述矩形框架19在靠近两端的位置各设有1个横向肋板10，所述矩形框架19的中间位置也设有1个横向肋板10；所述用于呼吸康复的智能化手臂运动设备还包括底板升降机构，所述底板升降机构包括相匹配的丝杠14和丝杠螺母13、电机Ⅱ15、升降推杆12、滑块11、手动摇杆16，所述丝杠14位于所述矩形框架19的中部下方且通过轴承Ⅷ17与所述矩形框架19的横向肋板10固定连接，所述电机Ⅱ15位于丝杠14的一侧且固定连接在所述矩形框架19的下部；所述丝杠14的一端与电机Ⅱ15的转轴固定连接，另一端与手动摇杆16固定连接；所述升降推杆12一端与丝杠螺母13固定连接，另一端与滑块11固定连接；所述滑块11与底板Ⅰ2滑动连接；在所述底板Ⅰ2的两侧对称位置处分别连接一个上肢辅助运动装置；

所述上肢辅助运动装置包括上举板3、外展板4、固定轴9、转轴Ⅱ5；所述固定轴9的一端与底板Ⅰ2固定连接，另一端插入至上举板3的内部且通过轴承Ⅰ92和轴承Ⅱ93与上举板3连接；所述固定轴9上套设有失电制动器Ⅰ91，所述失电制动器Ⅰ91与上举板3的内壁固定连接；所述固定轴9上固定设有锥齿轮Ⅰ94；所述转轴Ⅱ5的一端与外展板4固定连接，另一端插入至上举板3的内部且通过轴承Ⅵ52和轴承Ⅶ54与外展板4连接，所述转轴Ⅱ5上套设有电制动器Ⅱ，所述失电制动器Ⅱ53与上举板3的内壁固定连接；所述转轴Ⅱ5上固定设有锥齿轮Ⅲ51；所述外展板4上设有2根弹性绑带23用于固定上肢；

所述上举板3的内部设有转轴Ⅲ81、转轴Ⅳ83、转轴Ⅰ85、电机Ⅰ87、电动推杆86、充电电源20、基于PLC建立的控制系统21、滑动板8；

所述转轴Ⅲ81、转轴Ⅳ83和转轴Ⅰ85的轴心位于同一水平线上；所述转轴Ⅳ83通过2个以上的轴承Ⅳ831与滑动板8连接，所述转轴Ⅳ83的一端与转轴Ⅲ81通过离合器Ⅰ82连接，另一端与转轴Ⅰ85通过离合器Ⅱ84连接，所述转轴Ⅳ83的中部固定设有齿轮Ⅰ871；所述转轴Ⅲ81通过轴承Ⅲ811与上举板3的内壁连接，所述转轴Ⅲ81远离转轴Ⅳ83的一端设有锥齿轮Ⅱ812，所述锥齿轮Ⅱ812与锥齿轮Ⅰ94相啮合；所述转轴Ⅰ85通过轴承Ⅴ851与上举板3的内壁连接，所述转轴Ⅰ85远离转轴Ⅳ83的一端设有锥齿轮Ⅳ852，所述锥齿轮Ⅳ852与锥齿轮Ⅲ51相啮合；

所述滑动板8的底部与上举板3的内壁滑动连接，所述电机Ⅰ87位于转轴Ⅳ83的一侧且固定安装在滑动板8上，所述电机Ⅰ87的电机轴上设有齿轮Ⅱ832，所述齿轮Ⅱ832与齿轮Ⅰ871相啮合；所述电动推杆86位于滑动板8的一侧且与上举板3的内壁固定连接，所述电动推杆86的推杆861的顶端与滑动板8固定连接；所述充电电源20和控制系统21分别与上举板3的内壁固定连接，所述充电电源20分别与电动推杆86、电机Ⅰ87、失电制动器Ⅰ91和失电制动器Ⅱ53电性连接，所述控制系统21分别与电动推杆86和电机Ⅰ87连接，所述控制系统21还分别与失电制动器Ⅰ91和失电制动器Ⅱ53连接，用于控制失电制动器Ⅰ91和失电制动器Ⅱ53的通电和断电；

所述底板Ⅰ2的两侧分别设有一个支撑板7用于支撑上肢辅助运动装置；所述外展板4的前端设有触摸屏22，所述触摸屏22与上举板3内的控制系统21通过无线通信的方式连接。；与外展板4旋转轴心相对的所述底板Ⅰ2的侧面上设有向内凹的弧面；与上举板3旋转轴心相对的所述支撑板7的表面上设有向内凹的弧面；所述离合器Ⅰ82和离合器Ⅱ84可以采用牙嵌式离合器；

所述上举板内部还设有型号为DY-SV17F的语音模块和扬声器，所述语音模块与控制系统连接，所述扬声器与语音模块连接。

本实施例所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备的工作原理如下：

先给充电电源20进行充电，然后将患者平躺在底板Ⅰ2和底板Ⅱ1上，患者的上肢放在底板Ⅰ2两侧的上肢辅助运动装置上，用外展板4上的弹性绑带23将上肢与外展板4固定，然后使用电机Ⅱ15或是手动转动丝杠14，使得丝杠螺母13在丝杠14上移动，同时带动升降推杆12移动使底板Ⅰ2向上移动，将患者从睡姿扶到坐姿；接着使用触摸屏22向控制系统21输入指令，设定或选择上举板3和外展板4的运动模式，如上举板向上旋转90°，然后停止3秒后向下旋转90°回到初始位置，3秒后外展板向外旋转90°，然后停止3秒后向内旋转90°回到初始位置，重复上述循环10次；接着开启电源，控制系统21根据设定的模式向电机Ⅰ87和电动推杆86发送信号，定时启动或停止电机Ⅰ87和电动推杆86；当需要辅助患者的上肢做上举运动时，电动推杆86推动滑动板8移动使得在滑动板8上的转轴Ⅳ83可以与转轴Ⅲ81通过离合器Ⅰ82连接，然后电机Ⅰ87转动，通过相啮合的齿轮Ⅰ871和齿轮Ⅱ832带动转轴Ⅳ83转动，从而带动转轴Ⅲ81转动，同时转轴Ⅲ81上的锥齿轮Ⅱ812绕固定轴9上的锥齿轮Ⅰ94做圆周运动，即转轴Ⅲ81绕固定轴9旋转，因为转轴Ⅲ81与上举板3连接，所以可以带动上举板3绕固定轴9转动，从而实现患者上肢的上举运动，当达到设定的上举位置时，控制系统21停止电机Ⅰ87且将失电制动器Ⅰ91断电，使得上举板3停止在设定的位置上；当需要辅助患者的上肢做外展运动时，电动推杆86推动滑动板8移动使得在滑动板8上的转轴Ⅳ83可以与转轴Ⅰ85通过离合器Ⅱ84连接，然后电机Ⅰ87转动，通过相啮合的齿轮Ⅰ871和齿轮Ⅱ832带动转轴Ⅳ83转动，从而带动转轴Ⅰ85转动，同时通过相啮合的锥齿轮Ⅲ51和锥齿轮Ⅳ852带动转轴Ⅱ5转动，使得与转轴Ⅱ5固定连接的外展板4转动，从而实现患者上肢的外展运动，当达到设定的外展位置时，控制系统21停止电机Ⅰ87且将失电制动器Ⅱ53断电，使得外展板4停止在设定的位置上；控制系统21根据已经设定的模式调节上举板3和外展板4按设定的顺序进行运动，从而达到辅助患者上肢进行上举和外展运动；当上举板3或是外展板4带动患者上肢做上举或是外展运动时，控制系统21向语音模块发送指令，收到指令后语音模块通过扬声器发出预设的提示音“吸气”，当上举板3或是外展板4带动患者上肢回位时，控制系统21向语音模块发送指令，收到指令后语音模块通过扬声器发出预设的提示音“呼气”，使得患者配合呼吸来做上肢的上举或外展运动。

本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：包括底板Ⅰ（2）、底板Ⅱ（1）、上肢辅助运动装置；所述底板Ⅰ（2）和底板Ⅱ（1）连接，在所述底板Ⅰ（2）的两侧对称位置处分别连接一个上肢辅助运动装置；

所述上肢辅助运动装置包括上举板（3）、外展板（4）、固定轴（9）、转轴Ⅱ（5）；所述固定轴（9）的一端与底板Ⅰ（2）固定连接，另一端插入至上举板（3）的内部且通过轴承Ⅰ（92）和轴承Ⅱ（93）与上举板（3）连接；所述固定轴（9）上套设有失电制动器Ⅰ（91），所述失电制动器Ⅰ（91）与上举板（3）的内壁固定连接；所述固定轴（9）上固定设有锥齿轮Ⅰ（94）；所述转轴Ⅱ（5）的一端与外展板（4）固定连接，另一端插入至上举板（3）的内部且通过轴承Ⅵ（52）和轴承Ⅶ（54）与外展板（4）连接，所述转轴Ⅱ（5）上套设有失电制动器Ⅱ（53），所述失电制动器Ⅱ（53）与上举板（3）的内壁固定连接；所述转轴Ⅱ（5）上固定设有锥齿轮Ⅲ（51）；所述外展板（4）上设有若干根弹性绑带（23）用于固定上肢；

所述上举板（3）的内部设有转轴Ⅲ（81）、转轴Ⅳ（83）、转轴Ⅰ（85）、电机Ⅰ（87）、电动推杆（86）、充电电源（20）、基于PLC建立的控制系统（21）、滑动板（8）；

所述转轴Ⅲ（81）、转轴Ⅳ（83）和转轴Ⅰ（85）的轴心位于同一水平线上；所述转轴Ⅳ（83）通过2个以上的轴承Ⅳ（831）与滑动板（8）连接，所述转轴Ⅳ（83）的一端与转轴Ⅲ（81）通过离合器Ⅰ（82）连接，另一端与转轴Ⅰ（85）通过离合器Ⅱ（84）连接，所述转轴Ⅳ（83）的中部固定设有齿轮Ⅰ（871）；所述转轴Ⅲ（81）通过轴承Ⅲ（811）与上举板（3）的内壁连接，所述转轴Ⅲ（81）远离转轴Ⅳ（83）的一端设有锥齿轮Ⅱ（812），所述锥齿轮Ⅱ（812）与锥齿轮Ⅰ（94）相啮合；所述转轴Ⅰ（85）通过轴承Ⅴ（851）与上举板（3）的内壁连接，所述转轴Ⅰ（85）远离转轴Ⅳ（83）的一端设有锥齿轮Ⅳ（852），所述锥齿轮Ⅳ（852）与锥齿轮Ⅲ（51）相啮合；

所述滑动板（8）的底部与上举板（3）的内壁滑动连接，所述电机Ⅰ（87）位于转轴Ⅳ（83）的一侧且固定安装在滑动板（8）上，所述电机Ⅰ（87）的电机轴上设有齿轮Ⅱ（832），所述齿轮Ⅱ（832）与齿轮Ⅰ（871）相啮合；所述电动推杆（86）位于滑动板（8）的一侧且与上举板（3）的内壁固定连接，所述电动推杆（86）的推杆（861）的顶端与滑动板（8）固定连接；所述充电电源（20）和控制系统（21）分别与上举板（3）的内壁固定连接，所述充电电源（20）分别与电动推杆（86）、电机Ⅰ（87）、失电制动器Ⅰ（91）和失电制动器Ⅱ（53）电性连接，所述控制系统（21）分别与电动推杆（86）和电机Ⅰ（87）连接，所述控制系统（21）还分别与失电制动器Ⅰ（91）和失电制动器Ⅱ（53）连接，用于控制失电制动器Ⅰ（91）和失电制动器Ⅱ（53）的通电和断电。

2.根据权利要求1所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：所述用于呼吸康复的智能化手臂运动设备还包括支撑结构，所述支撑结构设有一个矩形框架（19），所述矩形框架（19）的底部四角处分别设有一个支撑柱（18）；所述矩形框架（19）中设有若干个横向肋板（10），所述底板Ⅰ（2）和底板Ⅱ（1）放置在所述矩形框架（19）上。

3.根据权利要求2所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：所述底板Ⅰ（2）和底板Ⅱ（1）通过销轴（6）铰接，所述矩形框架（19）在靠近两端的位置各设有1个横向肋板（10），所述矩形框架（19）的中间位置也设有1个横向肋板（10）；所述用于呼吸康复的智能化手臂运动设备还包括底板升降机构，所述底板升降机构包括相匹配的丝杠（14）和丝杠螺母（13）、电机Ⅱ（15）、升降推杆（12）、滑块（11）、手动摇杆（16），所述丝杠（14）位于所述矩形框架（19）的中部下方且通过轴承Ⅷ（17）与所述矩形框架（19）的横向肋板（10）固定连接，所述电机Ⅱ（15）位于丝杠（14）的一侧且固定连接在所述矩形框架（19）的下部；所述丝杠（14）的一端与电机Ⅱ（15）的转轴固定连接，另一端与手动摇杆（16）固定连接；所述升降推杆（12）一端与丝杠螺母（13）固定连接，另一端与滑块（11）固定连接；所述滑块（11）与底板Ⅰ（2）滑动连接。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：所述底板Ⅰ（2）的两侧分别设有一个支撑板（7）用于支撑上肢辅助运动装置。

5.根据权利要求4所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：所述外展板（4）的前端设有触摸屏（22），所述触摸屏（22）与上举板（3）内的控制系统（21）通过无线通信的方式连接。

6.根据权利要求1所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：与外展板（4）旋转轴心相对的所述底板Ⅰ（2）的侧面上设有向内凹的弧面。

7.根据权利要求4所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：与上举板（3）旋转轴心相对的所述支撑板（7）的表面上设有向内凹的弧面。

8.根据权利要求1所述的用于呼吸康复的智能化手臂运动设备，其特征在于：所述上举板（3）内部还设有语音模块和扬声器，所述语音模块与控制系统（21）连接，所述扬声器与语音模块连接。

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