CN112569084B - 一种上肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

一种上肢康复训练机器人，包括背板，背板与第一臂轴一端装配，第一臂轴另一端上安装有第一铰接块；第二臂轴分别安装有一个第二铰接球，第三臂轴两端分别安装有一个第三铰接块，两个第二铰接球分别与第一铰接块、其中一个第三铰接块装配，另一个第三铰接块与第四铰接球装配，第四铰接球安装在第四臂轴一端上，第四臂轴另一端与手掌组件的手掌壳装配；手掌组件包括手掌壳、第一手掌板、第二手掌板、第三手掌板，第一手掌板安装在手掌壳上，第一手掌板上安装有第一铰接板，第一铰接轴穿过第一铰接板、第二手掌板一端，从而使得第二手掌板与第一铰接板铰接；第二铰接轴穿过第二铰接板、第二手掌板另一端；第二铰接板安装在第三手掌板上。

Description

一种上肢康复训练机器人

技术领域

本发明涉及康复锻炼设备，特别是涉及一种上肢康复训练机器人。

背景技术

在恢复治疗中，对于病人的上肢康复锻炼是非常重要的方式。特别是对于具有上肢运动障碍的病人，坚持康复锻炼是十分重要的，但是目前的康复训练大多是机械性带动病人的上肢运动，从而达到康复的目的。这种方式非常枯燥，而且只能按照预定程序进行锻炼，无法自主选择、控制。

对此发明人设计了一种上肢康复训练机器人，其能够通过脚踩按钮控制上肢的运动，从而自由地实现康复锻炼。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种上肢康复训练机器人。

为实现上述目的，本发明提供了一种上肢康复训练机器人，包括底座、第二臂轴、第三臂轴、背板，背板与第一臂轴一端装配，第一臂轴另一端上安装有第一铰接块；所述第二臂轴分别安装有一个第二铰接球，所述第三臂轴两端分别安装有一个第三铰接块，两个第二铰接球分别与第一铰接块、其中一个第三铰接块装配并构成球形铰链，另一个第三铰接块与第四铰接球装配并构成球形铰链，所述第四铰接球安装在第四臂轴一端上，第四臂轴另一端与手掌组件的手掌壳装配；

手掌组件包括手掌壳、第一手掌板、第二手掌板、第三手掌板，所述第一手掌板安装在手掌壳上，所述第一手掌板上安装有第一铰接板，第一铰接轴穿过第一铰接板、第二手掌板一端，从而使得第二手掌板与第一铰接板铰接；第二铰接轴穿过第二铰接板、第二手掌板另一端，从而使得第二铰接板与第二手掌板铰接；

所述第二铰接板安装在第三手掌板上；所述第一手掌板、第二手掌板、第三手掌板上分别安装有第一手套、第二手套、第三手套，所述第一手套、第二手套、第三手套分别用于和使用者的手掌、第一节和第二节手指、第三节手指套装。

优选地，手掌壳内安装有第一齿条、第二齿条，所述第一齿条、第二齿条分别与手掌齿轮啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述手掌齿轮套装在手掌齿轴上，所述手掌齿轴与手掌壳可圆周转动、不可轴向移动装配，所述手掌齿轴一端与手掌电机的输出轴连接，手掌电机安装在手掌壳外；

所述第一齿条、第二齿条分别与第一软轴、第二软轴一端装配，所述第一软轴、第二软轴另一端分别穿出第一导管、第二导管，且第一软轴、第二软轴穿出第一导管、第二导管的一端分别与第二手掌板、第三手掌板装配，所述第一导管、第二导管分别安装在手掌壳上。

优选地，所述手掌壳内安装有滑块座，滑块座上安装有齿条滑块，齿条滑块与齿条滑槽卡合、可滑动装配，所述齿条滑槽设置在第一齿条或第二齿条上，每根第一齿条、第二齿条分别对应一块滑块座。

优选地，所述底座上安装有显示座、背板、支撑板、按钮，所述显示座上安装有显示器，显示器采用触摸屏，其用于显示画面、触摸输入；所述支撑板上安装有锻炼模块，锻炼模块用于携带患者上肢运动以进行康复锻炼。

优选地，所述显示座底部安装有显示铰接轴，所述显示铰接轴与设置在底座上的显示铰接孔铰接，所述底座上安装有限位块，限位块用于限制显示座向背板转动的最大角度。

优选地，所述锻炼模块包括锻炼底板，所述锻炼底板上安装有多个调位组件，所述调位组件包括两块相互平行的第一调位板，两块第一调位板分别与第一调位轴两端装配，所述第一调位轴穿过调位滑板且与之可轴向滑动装配，所述调位滑板安装在调位架板上，所述调位架板上安装有两块相互平行的第二调位板，两块第二调位板分别与第二调位轴两端装配，所述第二调位轴穿过调位滑块,且调位滑块可沿着第二调位轴轴向滑动，所述调位滑块上安装有调位立板；

所述调位立板上安装有推杆电机，推杆电机的推杆伸缩轴穿过调位立板后与调位升降架装配；所述调位升降架还与调位滑轴一端装配，所述调位滑轴另一端穿过调位立板且与之卡合、可轴向滑动装配；所述调位升降架上还安装有两块相互平行的升降架板，两块升降架板分别与升降导向轴两端装配，所述升降导向轴穿过升降动力板且与之可轴向滑动装配，所述升降动力板安装在升降安装板，所述升降动力板还套装在升降螺杆上，所述升降螺杆与升降动力板通过螺纹旋合装配，所述升降螺杆与升降电机的输出轴连接固定，所述升降电机安装在升降架板上。

优选地，所述调位组件有三个，其中两个分别与不同的旋转组件装配，第三个与手掌组件装配；

所述旋转组件包括旋转座、旋转卡套、旋转架，所述旋转架包括两块相互平行的旋转侧板，两块旋转侧板的上下两端分别与旋转底板、旋转顶板装配，两块旋转侧板一端与升降安装板装配，两块旋转侧板分别与第二臂轴或第三臂轴可圆周转动装配，所述旋转座与旋转环装配，旋转环套装在第二臂轴或第三臂轴上且与之不可相对圆周转动，所述第二臂轴或第三臂轴上不可相对圆周转动地套装有旋转齿，所述旋转齿与蜗轮啮合传动，蜗轮与蜗杆部分啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，所述蜗杆部分设置在旋转电机轴上，旋转电机轴一端穿出旋转顶板装入旋转电机内。

优选地，旋转卡套上设置有卡套槽，卡套槽用于套装在前臂、后臂上，从而将上肢与旋转组件安装。

本发明的有益效果是：

本发明能够通过脚踩按钮控制锻炼模块携带上肢运动，从而实现相对自由的康复锻炼。另外结合显示器显示游戏画面，从而可以让使用者沉浸在游戏中，以大大增加锻炼的主动性，从而提高锻炼效果。

附图说明

图1-图3是本发明的结构示意图。

图4-图6是锻炼模块的结构示意图。

图7-图8是第一调位轴、第二调位轴处结构示意图。

图9-图11是的旋转组件结构示意图。

图12是调位组件的结构示意图。

图13-图14是第二臂轴、第三臂轴处结构示意图。其中图14是第三臂轴轴线所在中心面处剖视图。

图15-图18是手掌组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

参见图1-图18，本实施例的上肢康复训练机器人，包括底座110、第二臂轴420、第三臂轴430、背板120，背板120与第一臂轴410一端装配，第一臂轴410另一端上安装有第一铰接块411；所述第二臂轴420两端分别安装有一个第二铰接球421，所述第三臂轴430两端分别安装有一个第三铰接块431，两个第二铰接球421分别与第一铰接块411、其中一个第三铰接块431装配并构成球形铰链，另一个第三铰接块431与第四铰接球441装配并构成球形铰链，所述第四铰接球441安装在第四臂轴440一端上，第四臂轴440另一端与手掌组件800的手掌壳810装配；

手掌组件800包括手掌壳810、第一手掌板821、第二手掌板822、第三手掌板823，所述第一手掌板821安装在手掌壳810上，所述第一手掌板821上安装有第一铰接板8211，第一铰接轴892穿过第一铰接板8211、第二手掌板822一端，从而使得第二手掌板822与第一铰接板8211铰接；第二铰接轴893穿过第二铰接板8231、第二手掌板822另一端，从而使得第二铰接板8231与第二手掌板822铰接，所述第二铰接板8231安装在第三手掌板823上；所述第一手掌板821、第二手掌板822、第三手掌板823上分别安装有第一手套831、第二手套832、第三手套833，所述第一手套831、第二手套832、第三手套833分别用于和使用者的手掌、第一节和第二节手指、第三节手指套装，从而在第一手掌板821、第二手掌板822、第三手掌板823之间相对转动时，能够带动手指活动，以对手指进行康复锻炼。

所述手掌壳810内安装有滑块座880，滑块座880上安装有齿条滑块881，齿条滑块881与齿条滑槽801卡合、可滑动装配，所述齿条滑槽801设置在第一齿条871或第二齿条872上，每根第一齿条871、第二齿条872分别对应一块滑块座880，所述第一齿条871、第二齿条872分别与手掌齿轮860啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述手掌齿轮860套装在手掌齿轴891上，所述手掌齿轴891与手掌壳810可圆周转动、不可轴向移动装配，所述手掌齿轴891一端与手掌电机（未画出）的输出轴通过联轴器连接，手掌电机安装在手掌壳810外且手掌电机启动后能够驱动手掌齿轮860圆周转动。

所述第一齿条871、第二齿条872分别与第一软轴851、第二软轴852一端装配，所述第一软轴851、第二软轴852另一端分别穿出第一导管841、第二导管842，且第一软轴851、第二软轴852穿出第一导管841、第二导管842的一端分别与第二手掌板822、第三手掌板823装配，所述第一导管841、第二导管842分别安装在手掌壳810上。使用时，手掌齿轮860转动从而驱动第一齿条871、第二齿条872沿着齿条滑块881往复移动（手掌电机周期性正反转），第一齿条871、第二齿条872分别带动第一软轴851、第二软轴852在第一导管841、第二导管842内滑动，从而驱动第二手掌板822、第三手掌板823分别以第一铰接轴892、第二铰接轴893为中心转动，从而带动手掌不断屈伸抓握以实现康复锻炼治疗。

所述底座110上安装有显示座130、背板120、支撑板111、按钮250，所述显示座130上安装有显示器210，显示器210采用触摸屏，其用于显示画面、触摸输入；所述支撑板111上安装有锻炼模块300，锻炼模块300用于携带患者上肢运动以进行康复锻炼。

所述锻炼模块包括锻炼底板310，所述锻炼底板310上安装有多个调位组件，所述调位组件包括两块相互平行的第一调位板311，两块第一调位板311分别与第一调位轴470两端装配，所述第一调位轴470穿过调位滑板322且与之可轴向滑动装配，所述调位滑板322安装在调位架板320上，所述调位架板320上安装有两块相互平行的第二调位板321，两块第二调位板321分别与第二调位轴480两端装配，所述第二调位轴480穿过调位滑块330,且调位滑块330可沿着第二调位轴480轴向滑动，所述调位滑块330上安装有调位立板331；

所述调位立板331上安装有推杆电机240，推杆电机240的推杆伸缩轴241穿过调位立板331后与调位升降架340装配，推杆电机240可驱动推杆伸缩轴241轴向移动；所述调位升降架340还与调位滑轴450一端装配，所述调位滑轴450另一端穿过调位立板331且与之卡合、可轴向滑动装配；所述调位升降架340上还安装有两块相互平行的升降架板341，两块升降架板341分别与升降导向轴460两端装配，所述升降导向轴460穿过升降动力板351且与之可轴向滑动装配，所述升降动力板351安装在升降安装板350，所述升降动力板351还套装在升降螺杆231上，所述升降螺杆231与升降动力板351通过螺纹旋合装配，所述升降螺杆231与升降电机230的输出轴通过联轴器连接固定，所述升降电机230安装在升降架板341上。所述升降电机230启动后能够驱动升降螺杆231圆周转动，从而驱动升降动力板351沿着其轴向移动。

所述调位组件有三个，其中两个分别与不同的旋转组件900装配，第三个与手掌组件800装配。所述旋转组件900包括旋转座910、旋转卡套920、旋转架930，所述旋转架930包括两块相互平行的旋转侧板932，两块旋转侧板932的上下两端分别与旋转底板931、旋转顶板933装配，两块旋转侧板932一端与升降安装板350装配，两块旋转侧板932分别与第二臂轴420或第三臂轴430可圆周转动装配，所述旋转座910与旋转环941装配，旋转环941套装在第二臂轴420或第三臂轴430上且与之不可相对圆周转动，所述第二臂轴420或第三臂轴430上不可相对圆周转动地套装有旋转齿942，所述旋转齿942与蜗轮943啮合传动，蜗轮943与蜗杆部分944啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，所述蜗杆部分944设置在旋转电机轴221上，旋转电机轴221一端穿出旋转顶板933装入旋转电机220内，旋转电机220启动后能够驱动旋转电机轴221圆周转动，从而驱动第二臂轴420或第三臂轴430转动。这种设计主要是为了实现第二臂轴420或第三臂轴430带动手臂、手肘处转动以锻炼肘关节、肩关节。

旋转卡套920上设置有卡套槽921，卡套槽921用于套装在前臂、后臂上，从而将上肢与旋转组件900安装。

调节升降电机、推杆电机、旋转电机、手掌电机分别通过不同的按钮250控制其启停、正反转，从而控制与之对应的第二轴臂、第三轴臂、手掌组件做出相应动作以携带上肢同步运动以实现康复锻炼。而本实施例中显示器210显示游戏画面，然后操作者通过脚踩按钮250实现对游戏的操控且同时驱动调节升降电机、推杆电机、旋转电机、手掌电机的运行，这样能够使得使用者沉浸在游戏中，增加锻炼的积极性，提高锻炼效果。

优选地，所述显示座130底部安装有显示铰接轴131，所述显示铰接轴131与设置在底座110上的显示铰接孔113铰接，所述底座110上安装有限位块112，限位块112用于限制显示座130向背板转动的最大角度。这种设计主要是为了方便操作者上下，使得擦作者需要上下时直接像门一样打开显示座130即可。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种上肢康复训练机器人，其特征是：包括底座、第二臂轴、第三臂轴、背板，背板与第一臂轴一端装配，第一臂轴另一端上安装有第一铰接块；所述第二臂轴分别安装有一个第二铰接球，所述第三臂轴两端分别安装有一个第三铰接块，两个第二铰接球分别与第一铰接块、其中一个第三铰接块装配并构成球形铰链，另一个第三铰接块与第四铰接球装配并构成球形铰链，所述第四铰接球安装在第四臂轴一端上，第四臂轴另一端与手掌组件的手掌壳装配；

手掌组件包括手掌壳、第一手掌板、第二手掌板、第三手掌板，所述第一手掌板安装在手掌壳上，所述第一手掌板上安装有第一铰接板，第一铰接轴穿过第一铰接板、第二手掌板一端，从而使得第二手掌板与第一铰接板铰接；第二铰接轴穿过第二铰接板、第二手掌板另一端，从而使得第二铰接板与第二手掌板铰接；

所述第二铰接板安装在第三手掌板上；所述第一手掌板、第二手掌板、第三手掌板上分别安装有第一手套、第二手套、第三手套，所述第一手套、第二手套、第三手套分别用于和使用者的手掌、第一节和第二节手指、第三节手指套装；

所述底座上安装有显示座、背板、支撑板、按钮，所述显示座上安装有显示器，显示器采用触摸屏，其用于显示画面、触摸输入；所述支撑板上安装有锻炼模块，锻炼模块用于携带患者上肢运动以进行康复锻炼；

所述锻炼模块包括锻炼底板，所述锻炼底板上安装有多个调位组件，所述调位组件包括两块相互平行的第一调位板，两块第一调位板分别与第一调位轴两端装配，所述第一调位轴穿过调位滑板且与之可轴向滑动装配，所述调位滑板安装在调位架板上，所述调位架板上安装有两块相互平行的第二调位板，两块第二调位板分别与第二调位轴两端装配，所述第二调位轴穿过调位滑块,且调位滑块可沿着第二调位轴轴向滑动，所述调位滑块上安装有调位立板；

所述调位立板上安装有推杆电机，推杆电机的推杆伸缩轴穿过调位立板后与调位升降架装配；所述调位升降架还与调位滑轴一端装配，所述调位滑轴另一端穿过调位立板且与之卡合、可轴向滑动装配；所述调位升降架上还安装有两块相互平行的升降架板，两块升降架板分别与升降导向轴两端装配，所述升降导向轴穿过升降动力板且与之可轴向滑动装配，所述升降动力板安装在升降安装板，所述升降动力板还套装在升降螺杆上，所述升降螺杆与升降动力板通过螺纹旋合装配，所述升降螺杆与升降电机的输出轴连接固定，所述升降电机安装在升降架板上；

所述调位组件有三个，其中两个分别与不同的旋转组件装配，第三个与手掌组件装配；

所述旋转组件包括旋转座、旋转卡套、旋转架，所述旋转架包括两块相互平行的旋转侧板，两块旋转侧板的上下两端分别与旋转底板、旋转顶板装配，两块旋转侧板一端与升降安装板装配，两块旋转侧板分别与第二臂轴或第三臂轴可圆周转动装配，所述旋转座与旋转环装配，旋转环套装在第二臂轴或第三臂轴上且与之不可相对圆周转动，所述第二臂轴或第三臂轴上不可相对圆周转动地套装有旋转齿，所述旋转齿与蜗轮啮合传动，蜗轮与蜗杆部分啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，所述蜗杆部分设置在旋转电机轴上，旋转电机轴一端穿出旋转顶板装入旋转电机内。

2.如权利要求1所述的上肢康复训练机器人，其特征是：手掌壳内安装有第一齿条、第二齿条，所述第一齿条、第二齿条分别与手掌齿轮啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述手掌齿轮套装在手掌齿轴上，所述手掌齿轴与手掌壳可圆周转动、不可轴向移动装配，所述手掌齿轴一端与手掌电机的输出轴连接，手掌电机安装在手掌壳外；

所述第一齿条、第二齿条分别与第一软轴、第二软轴一端装配，所述第一软轴、第二软轴另一端分别穿出第一导管、第二导管，且第一软轴、第二软轴穿出第一导管、第二导管的一端分别与第二手掌板、第三手掌板装配，所述第一导管、第二导管分别安装在手掌壳上。

3.如权利要求2所述的上肢康复训练机器人，其特征是：所述手掌壳内安装有滑块座，滑块座上安装有齿条滑块，齿条滑块与齿条滑槽卡合、可滑动装配，所述齿条滑槽设置在第一齿条或第二齿条上，每根第一齿条、第二齿条分别对应一块滑块座。

4.如权利要求1所述的上肢康复训练机器人，其特征是：所述显示座底部安装有显示铰接轴，所述显示铰接轴与设置在底座上的显示铰接孔铰接，所述底座上安装有限位块，限位块用于限制显示座向背板转动的最大角度。

5.如权利要求1所述的上肢康复训练机器人，其特征是：旋转卡套上设置有卡套槽，卡套槽用于套装在前臂、后臂上，从而将上肢与旋转组件安装。

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