CN112618254A - 一种上肢助力及康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗康复设备的领域，公开了一种上肢助力及康复训练机器人，包括支座，所述支座上固定连接有座椅，座椅的两侧均设有一组上肢锻炼组件，上肢锻炼组件均包括前臂固定板和上臂固定板，前臂固定板与上臂固定板铰接，支座内设有驱动前臂固定板上下摆动的驱动单元，驱动单元包括凸轮柱、升降杆以及驱动凸轮柱转动的动力件，升降杆与所述支座竖向滑动配合，升降杆的一端与前臂固定板铰接，升降杆的另一端穿过支座与凸轮柱的顶端相抵，凸轮柱的顶端为斜面，凸轮柱转动的同时驱动升降杆往复升降运动，前臂固定板和上臂固定板上分别设有用于固定前臂和上臂的固定件。本发明能够对自动对患者的上肢进行助力，使患者的上肢能够得到有效的锻炼。

Description

一种上肢助力及康复训练机器人

技术领域

本发明涉及医疗康复设备的领域，具体涉及一种上肢助力及康复训练机器人。

背景技术

当前我国由于脑卒中导致的偏瘫病人逐年增加，而康复治疗师紧缺。对于具有上肢运动功能的障碍患者需要在一定外界的辅助下就能自主完成某些动作，如在矢状面上给予患者一定的支撑，他就可以在水平方向上自主运动。同时，随着人们对生活水平质量的提高，患者都会选择去医院进行康复，这就导致康复医师与患者比例不平衡的矛盾增加。上肢康复机器人代替传统康复医师的工作，减轻医患矛盾就显得尤为重要。

然而现有技术中的上肢康复机器人需要借助患者自身的力量进行锻炼，然而对于体力较弱的患者，实用性较差。

发明内容

本发明提供了一种上肢助力及康复训练机器人，旨在能够对自动对患者的上肢进行助力，使患者的上肢能够得到有效的锻炼。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种上肢助力及康复训练机器人，包括支座，所述支座上固定连接有座椅，其特征在于：所述座椅的两侧均设有一组上肢锻炼组件，所述上肢锻炼组件均包括前臂固定板和上臂固定板，所述前臂固定板与所述上臂固定板铰接，所述上臂固定板与座椅连接，所述支座内设有驱动前臂固定板上下摆动的驱动单元，所述驱动单元包括凸轮柱、升降杆以及驱动凸轮柱转动的动力件，所述升降杆与所述支座竖向滑动配合，升降杆的一端与前臂固定板铰接，升降杆的另一端穿过支座与凸轮柱的顶端相抵，所述凸轮柱的顶端为斜面，所述凸轮柱转动的同时驱动升降杆往复升降运动，所述前臂固定板和上臂固定板上分别设有用于固定前臂和上臂的固定件。

本方案的原理及优点是：实际应用时，本方案中通过驱动单元自动驱动前臂固定板上下摆动，从而能够对患者的前臂起到助力的作用，避免像现有技术中的上肢康复训练机器人那样需要借助患者自身的力量，而导致对体弱的患者不适用，本方案中由于驱动单元的设置能够在患者不施力的作用下而顺利的对患者的上肢进行康复锻炼，实用性更强，适用范围更广。

本方案中的驱动单元中通过驱动凸轮柱转动，凸轮柱的顶端具有斜面，因此凸轮柱在转动的过程中，能够使凸轮柱的高点与低点依次且反复的与升降杆接触，从而驱动升降杆上下往复运动，而实现前臂固定板的上下摆动，进而实现自动对上肢进行助力及康复训练。

优选的，作为一种改进，所述凸轮柱的底端为斜面，且凸轮柱底端的斜面与凸轮柱顶端的斜面相互对称，所述支座底部固定连接有支杆，所述支杆与所述升降杆正对设置，所述凸轮柱位于支杆和升降杆之间，且支杆的端部能够与凸轮柱的底面相抵，所述动力件包括电机、主动齿轮和从动齿轮，所述凸轮柱同轴滑动连接有转轴，所述转轴的一端与所述支座转动连接，所述主动齿轮与所述电机的输出轴固定连接，所述从动齿轮与所述转轴同轴固定连接，所述主动齿轮和所述从动齿轮相互啮合。

如此设置，本方案中通过电机驱动主动齿轮转动，从而带动从动齿轮转动，从动齿轮转动的过程中将带动转轴转动，从而实现凸轮柱的转动，由于凸轮柱上具有两个相互对称的斜面，使得凸轮柱具有高低差，从而使升降杆具有上下移动的效果，其结构简单，本方案中支杆的设置能够对凸轮柱的转动起到导向和支撑的作用，且支杆的设置能够使凸轮柱的转动更加的平稳，凸轮柱与转轴滑动连接，这样既能够通过驱动转轴转动而驱动凸轮柱转动，同时还能够使凸轮柱产生竖向的位移，避免由于凸轮柱的底端与支杆的侧壁相抵而导致支杆对凸轮柱的转动产生阻碍，本方案中由于凸轮柱能够沿着转轴竖向滑动，这样能够顺利的越过支杆，且能够使凸轮柱的底端始终能够受到支杆的支撑，从而使凸轮柱的转动更加的平稳。

优选的，作为一种改进，所述支座的顶壁固定连接有固定块，所述转轴与所述固定块转动连接。

如此设置，本方案中固定块的设置方便与转轴实现连接。

优选的，作为一种改进，所述转轴的外侧固定连接有平键，转轴通过平键与凸轮柱的内侧壁连接，且平键与凸轮柱的内侧壁竖向滑动配合。

如此设置，本方案中转轴和凸轮柱之间通过平键实现限位，使转轴转动的同时带动凸轮柱转动，同时凸轮柱又能够沿着平键竖向滑动，从而确保凸轮柱能够顺利的驱动升降杆实现往复升降运动。

优选的，作为一种改进，所述座椅的顶部固定连接有两个对称设置的导向板，所述导向板内滑动配合滑动球，所述滑动球上固定连接有驱动板，所述上臂固定板与所述驱动板固定连接，所述座椅上固定连接有推动驱动板沿导向板滑动的推动单元。

如此设置，本方案中通过推动单元能够使驱动板通过滑动球沿着导向板滑动，从而实现上臂固定板的摆动，这样上臂固定板和前臂固定板均能够产生摆动，从而加强对上肢的康复训练效果。

优选的，作为一种改进，所述导向板呈弧形板状结构。

如此设置，弧形板状的导向板能够使上臂固定板的滑动轨迹呈弧形状，从而使上臂固定板能够产生前后摆动以及上下移动，这样能够对人体的上臂产生伸展运动，有助于加强人体上臂的锻炼效果。

优选的，作为一种改进，所述推动单元为气缸，所述驱动板呈圆形板状结构，所述驱动板上活动连接有连接板，所述气缸的输出轴与连接板固定连接。

如此设置，本方案中推动单元选用气缸，通过气缸的输出轴的伸缩运动能够驱动连接板带动驱动板沿着导向板滑动，本方案中连接板的设置能够对延长气缸的输出轴的伸出的行程，从而能够顺利推动导向板滑动。

优选的，作为一种改进，所述固定件为固定带，所述固定带的一端与前臂固定板或上臂固定板固定连接，固定带的另一端与前臂固定板或上臂固定板可拆卸连接。

如此设置，本方案中固定带的设置能够对人体的上臂和前臂起到固定的作用，避免上臂和前臂打滑，从而通过驱动上臂固定板和前臂固定板运动的时候能够带动人体的上臂和前臂进行运动。

优选的，作为一种改进，所述上臂固定板和前臂固定板球铰接。

将上臂固定板和前臂固定板球铰接，能够使上臂固定板和前臂固定板之间的转动更加的灵活。

附图说明

图1为本发明一种上肢助力及康复训练机器人实施例一中的纵截面剖视图。

图2为本发明一种上肢助力及康复训练机器人实施例一中凸轮柱推动升降杆上移的状态示意图。

图3为本发明一种上肢助力及康复训练机器人实施例二的局部剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包：支板1、支座2、靠背3、坐板4、前臂固定板5、上臂固定板6、导向板7、滑动球8、驱动板9、连接板10、气缸11、固定带12、升降杆13、固定块14、转轴15、支杆16、凸轮柱17、电机18、主动齿轮19、从动齿轮20。

实施例一

实施例基本如附图1所示：一种上肢助力及康复训练机器人，包括支座2，支座2内部中空，支座2上固定连接有座椅，座椅包括坐板4和靠背3，本实施例中在支座2的右侧通过螺钉固定连接有支板1，支板1的左侧为斜面，靠背3与支板1左侧的斜面相抵。

座椅的两侧均设有一组上肢锻炼组件，上肢锻炼组件均包括前臂固定板5和上臂固定板6，前臂固定板5与上臂固定板6铰接，本实施例中前臂固定板5和上臂固定板6的铰接采用球铰接的连接方式。

上臂固定板6的上部与座椅的靠背3铰接，支座2内设有驱动前臂固定板5上下摆动的驱动单元，本实施例中驱动单元包括凸轮柱17、升降杆13以及驱动凸轮柱17转动的动力件，升降杆13与支座2竖向滑动配合，且升降杆13的一端与前臂固定板5铰接，升降杆13的另一端穿过支座2与凸轮柱17的顶端相抵，凸轮柱17的顶端和底端均为相互对称的斜面，本实施例中凸轮柱17整体呈圆柱状，在圆柱的顶端和底端斜向切除而使圆柱的两端形成两个相互对称的斜面。

本实施例中动力件包括电机18、主动齿轮19和从动齿轮20，凸轮柱17上通过平键同轴连接有转轴15，平键焊接固定在转轴15外侧，且凸轮柱17的内侧壁竖向开设有通槽，平键插入凸轮柱17内侧的通槽内，平键的两端均能够伸出凸轮柱17内侧的通槽，且凸轮柱17能够沿着平键竖向滑动。

支座2的顶壁通过螺钉固定连接有固定块14，转轴15的顶端与支座2上的固定块14通过轴承转动连接。电机18位于支座2内且与支座2的底壁通过螺栓固定，主动齿轮19与电机18输出轴通过平键固定连接，从动齿轮20与转轴15的下部通过平键同轴固定连接，主动齿轮19和从动齿轮20相互啮合，这样电机18输出的扭矩通过主动齿轮19和从动齿轮20传递给转轴15，使转轴15转动，从而带动凸轮柱17转动。

支座2底部焊接固定连接有支杆16，支杆16与升降杆13上下正对设置，支杆16的顶端为球面，升降杆13的底端也为球面，凸轮柱17位于支杆16和升降杆13之间，且支杆16的端部能够与凸轮柱17的底面相抵。本实施例中支杆16和升降杆13位于转轴15的右侧，且支杆16和升降杆13与凸轮柱17的左部相抵。

前臂固定板5和上臂固定板6上分别设有用于固定前臂和上臂的固定件，本实施例中的固定件为固定带12，固定带12的一端与前臂固定板5或上臂固定板6通过螺钉固定连接，固定带12的另一端与前臂固定板5或上臂固定板6可拆卸连接，本实施例中固定带12采用具有弹性的弹力带，这样能够便于对具有不同粗细上肢的患者使用，固定带12的端部设有多个扣眼，前臂固定板5和上臂固定板6上固定连接有纽扣，固定带12通过扣眼和纽扣的相互配合实现对人体上肢的前臂和上臂的固定。

具体实施过程如下：使用时，患者坐在坐板4上，背部靠在靠背3上，然后将上臂和前臂分别放置在上臂固定板6和前臂固定板5上，然后通过固定带12将上臂和前臂固定在上臂固定板6和前臂固定板5上。

通过启动电机18，使电机18输出扭矩带动转轴15转动，从而带动凸轮柱17转动，由于凸轮柱17上具有两个相互对称的斜面，使得凸轮柱17具有高低差，凸轮柱17转动的过程中，结合图2所示，当凸轮柱17的高点与升降杆13相抵时将使升降杆13向上伸出，结合图1所示，当凸轮柱17的低点与升降杆13相抵时将使升降杆13向下移动，与此同时，凸轮柱17将沿着转轴15上的平键往复竖向滑动，且凸轮柱17的底端始终与支杆16相抵，这样通过驱动凸轮柱17不断的转动将驱动升降杆13做往复升降运动，升降杆13往复升降的过程中将带动前臂固定板5上下摆动，从而对患者的上肢起到助力的作用，进而对患者起到康复训练的效果。

实施例二

如图3所示，一种上肢助力及康复训练机器人，与实施例一的区别在于：座椅的顶部固定连接有两个对称设置的导向板7，导向板7内滑动配合滑动球8，本实施例中导向板7呈弧形板状结构，滑动球8上焊接固定有驱动板9，驱动板9呈圆形板状结构，上臂固定板6与驱动板9焊接固定，座椅上固定连接有推动驱动板9沿导向板7滑动的推动单元，本实施例中推动单元为气缸11，驱动板9上活动连接有连接板10，本实施例中驱动板9与连接板10铰接，且连接板10远离驱动板9的一端与气缸11的输出轴固定连接。

使用时，通过气缸11的输出轴的伸缩运动能够驱动连接板10带动驱动板9沿着导向板7滑动，本方案中连接板10的设置能够对延长气缸11的输出轴的伸出的行程，从而能够顺利的推动导向板7沿着导向板7滑动，驱动板9沿着导向板7滑动的过程中能够使上臂固定板6产生前后摆动以及上下移动的效果，本实施例中上臂固定板6摆动的方向以人体坐在座椅上的视角进行说明，上臂固定板6沿人体的前后方向产生摆动，从而带动人体上臂产生前后的摆动而得到康复训练的效果。

本实施例中不仅能够实现对人体前臂的康复训练，还能够提高对上体上臂的康复训练效果，并且本方案中无需借助患者的力量，就能够对患者的上肢进行助力，使上肢得到训练，能够适用于体力较弱的患者使用，实用性更强。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种上肢助力及康复训练机器人，包括支座，所述支座上固定连接有座椅，其特征在于：所述座椅的两侧均设有一组上肢锻炼组件，所述上肢锻炼组件均包括前臂固定板和上臂固定板，所述前臂固定板与所述上臂固定板铰接，所述上臂固定板与座椅连接，所述支座内设有驱动前臂固定板上下摆动的驱动单元，所述驱动单元包括凸轮柱、升降杆以及驱动凸轮柱转动的动力件，所述升降杆与所述支座竖向滑动配合，升降杆的一端与前臂固定板铰接，升降杆的另一端穿过支座与凸轮柱的顶端相抵，所述凸轮柱的顶端为斜面，所述凸轮柱转动的同时驱动升降杆往复升降运动，所述前臂固定板和上臂固定板上分别设有用于固定前臂和上臂的固定件。

2.根据权利要求1所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述凸轮柱的底端为斜面，且凸轮柱底端的斜面与凸轮柱顶端的斜面相互对称，所述支座底部固定连接有支杆，所述支杆与所述升降杆正对设置，所述凸轮柱位于支杆和升降杆之间，且支杆的端部能够与凸轮柱的底面相抵，所述动力件包括电机、主动齿轮和从动齿轮，所述凸轮柱同轴滑动连接有转轴，所述转轴的一端与所述支座转动连接，所述主动齿轮与所述电机的输出轴固定连接，所述从动齿轮与所述转轴同轴固定连接，所述主动齿轮和所述从动齿轮相互啮合。

3.根据权利要求2所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述支座的顶壁固定连接有固定块，所述转轴与所述固定块转动连接。

4.根据权利要求2所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述转轴的外侧固定连接有平键，转轴通过平键与凸轮柱的内侧壁连接，且平键与凸轮柱的内侧壁竖向滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述座椅的顶部固定连接有两个对称设置的导向板，所述导向板内滑动配合滑动球，所述滑动球上固定连接有驱动板，所述上臂固定板与所述驱动板固定连接，所述座椅上固定连接有推动驱动板沿导向板滑动的推动单元。

6.根据权利要求5所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述导向板呈弧形板状结构。

7.根据权利要求6所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述推动单元为气缸，所述驱动板呈圆形板状结构，所述驱动板上活动连接有连接板，所述气缸的输出轴与连接板固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述固定件为固定带，所述固定带的一端与前臂固定板或上臂固定板固定连接，固定带的另一端与前臂固定板或上臂固定板可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的一种上肢助力及康复训练机器人，其特征在于：所述上臂固定板和前臂固定板球铰接。

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