CN112983981A - 一种主被动双工位导轨及上肢康复训练仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于康复训练设备设计制造领域，具体涉及一种主被动双工位导轨及上肢康复训练仪，包括轨道和滑块，轨道与滑块之间设有平移驱动机构，以及阻尼调节驱动机构，还包括用于驱动平移驱动机构和阻尼调节驱动机构动作的驱动元件，还包括动力切换机构，动力切换机构被装配为能够使驱动元件、平移驱动机构和阻尼调节驱动机构在以下两工位件切换：工位一，驱动元件的动力单独专递给平移驱动机构，以及工位二，驱动元件的动力单独传递给阻尼调节驱动机构并将平移驱动机构中分置于滑块和轨道上的传动部件相互断开，以使滑块能够相对于轨道自由滑动。本发明采用一个动力元件实现了平移驱动和阻尼调节两个功能，简化了设备结构，降低了设备成本。

Description

一种主被动双工位导轨及上肢康复训练仪

技术领域

本发明属于康复训练设备设计制造领域，具体涉及一种主被动双工位导轨及上肢康复训练仪。

背景技术

康复训练设备主要用于引导患者进行低强度运动以达到锻炼关节、肌肉组织的目的，康复训练设备主要有主动和被动两种引导方式。所谓主动引导是指训练设备根据计算机程序预先设定的运动路径或者力学传感器检测到到人体运动趋势为患者肢体提供额外驱动力，其主要适用于无自主运动能力的重度运动障碍患者；所谓被动引导则是指患者自主运动，而训练设备为患者提供一定运动阻力以加强其运动强度，另一方面记录患者肢体运动轨迹以便患者实时了解自身康复情况。现有技术中的上肢康复训练设备在上述两种状态该下进行切换时主要存在以下缺陷：其一是在被动模式下设备主动驱动元件无法彻底断开，因此驱动元件必须跟随肢体同步运动，这样一方面产生了不必要的能耗，另一方面当患者运动方式突变时设备无法快速响应；其二是上肢康复训练设备的运动一般是由两个相互垂直方向上的直线运动合成的，因此要想让肢体沿任何方向运动时的阻力都保持大致恒定就需要根据瞬时运动的方向实时调节两个垂向上的阻尼大小，现有技术无法满足该需求，因此现有上肢康复训练设备在被动引导模式下的阻力存在较大波动。

发明内容

本发明的目的是提供一种主被动双工位导轨及上肢康复训练仪，能够实现主动引导和被动引导两种状态之间的切换，且结构简单、紧凑。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种主被动双工位导轨，包括轨道和滑块，滑块与轨道滑动连接，轨道与滑块之间设有用于驱动滑块沿轨道滑动的平移驱动机构，以及用于调节滑块与轨道间摩擦阻力的阻尼调节驱动机构，还包括用于驱动平移驱动机构和阻尼调节驱动机构动作的驱动元件，驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间设有动力切换机构，动力切换机构被装配为能够使驱动元件、平移驱动机构和阻尼调节驱动机构在以下两工位件切换：工位一，驱动元件的动力单独专递给平移驱动机构，以及工位二，驱动元件的动力单独传递给阻尼调节驱动机构并将平移驱动机构中分置于滑块和轨道上的传动部件相互断开，以使滑块能够相对于轨道自由滑动。

所述平移驱动机构包括与轨道平行设置的丝杠以及与滑块固接的齿板，所述丝杠与轨道转动连接，且丝杠沿径向与轨道活动连接，丝杠沿径向活动时能够使丝杠的外螺纹与齿板啮合或分离，所述阻尼调节驱动机构包括一根用于将动力由轨道端部传递到滑块上的花键轴，所述驱动元件为第一伺服电机，所述动力切换机构被装配为当其处于所述工位一时能够将第一伺服电机主轴的动力传递给丝杠并驱动丝杠沿径向与所述齿板啮合，当其处于所述工位二时能够将第一伺服电机主轴的动力传递给花键轴并驱动丝杠沿径向与所述齿板分离。

所述动力切换机构包括与第一伺服电机主轴直连或间接传动连接的第一同步轮，与花键轴固接的第二同步轮，与丝杠固接的第三同步轮以及与轨道端部支架活动连接的第四同步轮，其中第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮成三角形布置，第四同步轮和第一同步轮以第二同步轮和第三同步轮两者中心连线为界分置于该中心连线两侧，第四同步轮沿一曲线路径与轨道端部支架活动连接，第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮和第四同步轮上套设有一环形同步带，第四同步轮和第一同步轮与同步带始终属于啮合状态，当第四同步轮位于曲线路径一端时同步带与第二同步轮啮合并与第三同步轮分离，当第四同步轮位于曲线路径另一端时同步带与第三同步轮啮合并与第二同步轮分离，所述曲线路径的被设置为当第四同步轮沿曲线路径运动过程中同步带始终处于张紧状态。

所述第四同步轮转动设置在一平移块上，平移块沿水平方向活动设置在一升降座上，所述升降座沿竖直方向与轨道端部支架活动连接，且支架上设有用于驱动升降座活动的升降驱动机构，所述支架上开设有一曲线槽，所述平移块上设有一销轴，销轴与曲线槽构成滑动配合，所述第四同步轮的曲线路径通过该曲线槽进行限制，当升降座上行至行程最高点时同步带与第二同步轮分离并与第三同步轮啮合，当升降座下行时行程最低点时同步带与第二同步轮啮合并与第三同步轮分离。

所述丝杠与轨道端部设置的活动轴承座转动连接，所述活动轴承座沿竖直方向与轨道端部支架活动连接，所述齿板位于滑块底部，丝杠位于齿板下方，活动轴承座与支架之间设有用于将活动轴承座向上抬升的第一弹性单元，所述升降座上设有与活动轴承座顶面挡接的挡接部，当升降座下行时挡接部能够向下挤压活动轴承座以使丝杠与齿板分离，当升降座上行时活动轴承座能够在第一弹性单元作用下上行以使丝杠与齿板啮合。

还包括花键轴锁止机构，花键轴锁止机构被装配为当升降座上行至行程最高点时能够将花键轴周向锁紧以避免其在滑块扰动下产生转动。

所述花键轴锁止机构包括沿花键轴径向活动设置在支架上的锁止块，锁止块与支架之间设有用于驱动锁止块远离花键轴的第二弹性单元，锁止块上与花键轴向背的一侧设有斜楔面，所述升降座上设有斜楔块，当升降座上行至行程最高点时斜楔块能够通过斜楔面挤压所述锁止块以使锁止块与花键轴端部外环面抵紧。

所述升降驱动机构包括沿竖直方向与支架转动连接的螺纹杆，螺纹杆与升降座上开设的螺纹孔构成螺纹配合，螺纹杆与第二伺服电机的主轴连接。

一种主被动上肢康复训练仪，包括所述的主被动双工位导轨，所述主被动双工位导轨设有两个，其中一个主被动双工位导轨沿x方向布置即第一导轨，另一主被动双工位导轨沿y方向布置即第二导轨，其中第一导轨的轨道一端位于第二导轨的滑块上，且第一导轨的轨道另一端位于一无动力滑轨上；第一导轨的滑块上设有握把和腕托，握把上设有用于检测外力大小和方向的力量传感器，力量传感器的检测信号输出端与主控制器相连，主控制器与主被动双工位导轨的驱动元件和动力切换机构的电连接，主控制器根据输入设备输入的功能选择指令控制两主被动双工位导轨的动力切换机构或驱动元件动作。

所述第一导轨的滑块上设有一回转支架，所述回转支架沿竖直轴线与第一导轨的滑块转动连接，所述握把和腕托安装在该回转支架上，所述第二导轨和无动力滑轨底部设有一路径检测面板，所述回转支架的回转轴正下方设有一路径检测笔，路径检测笔随第一导轨的滑块运动时能够与路径检测面板产生相对滑动，路径检测面板将滑动路径发送至主控制器，主控制器将滑动路径进行图形化处理并显示在显示屏上。

本发明取得的技术效果为：本发明利用动力切换机构实现了驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间的动力切换，采用一个动力元件实现了平移驱动和阻尼调节两个功能，简化了设备结构，降低了设备成本，且驱动元件单独驱动阻尼调节机构动作时能够使平移驱动机构的传动元件断开，避免平移驱动机构对滑块的运动产生干涉。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的上肢康复训练仪的立体图；

图2是本发明的实施例所提供的导轨的立体图；

图3是本发明的实施例所提供的导轨另一视角的立体图；

图4是本发明的实施例所提供的导轨的爆炸图；

图5是本发明的实施例所提供的阻尼调节驱动机构的立体图；

图6是本发明的实施例所提供的阻尼调节驱动机构的爆炸图；

图7是本发明的实施例所提供的阻尼调节驱动机构的剖视图；

图8是本发明的实施例所提供的动力切换机构的原理图；

图9是本发明的实施例所提供的动力切换机构的立体图；

图10是本发明的实施例所提供的动力切换机构的主视图。

在本本发明的附图中，为了突出关键结构特征，对部分结构进行了简化，例如隐去了丝杠和空心丝杆的的部分螺纹线条。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

如图2-4、8-10所示，一种主被动双工位导轨，包括轨道20和滑块10，滑块10与轨道20滑动连接，轨道20与滑块10之间设有用于驱动滑块10沿轨道20滑动的平移驱动机构，以及用于调节滑块10与轨道20间摩擦阻力的阻尼调节驱动机构，还包括用于驱动平移驱动机构和阻尼调节驱动机构动作的驱动元件，驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间设有动力切换机构，动力切换机构被装配为能够使驱动元件、平移驱动机构和阻尼调节驱动机构在以下两工位件切换：工位一，驱动元件的动力单独专递给平移驱动机构，以及工位二，驱动元件的动力单独传递给阻尼调节驱动机构并将平移驱动机构中分置于滑块10和轨道20上的传动部件相互断开，以使滑块10能够相对于轨道20自由滑动。本发明利用动力切换机构实现了驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间的动力切换，采用一个动力元件实现了平移驱动和阻尼调节两个功能，简化了设备结构，降低了设备成本，且驱动元件单独驱动阻尼调节机构动作时能够使平移驱动机构的传动元件断开，避免平移驱动机构对滑块10的运动产生干涉。

优选的，如图4、5、7所示，所述平移驱动机构包括与轨道20平行设置的丝杠24以及与滑块10固接的齿板14，所述丝杠24与轨道20转动连接，且丝杠24沿径向与轨道20活动连接，丝杠24沿径向活动时能够使丝杠24的外螺纹与齿板14啮合或分离，所述阻尼调节驱动机构包括一根用于将动力由轨道20端部传递到滑块10上的花键轴33，所述驱动元件为第一伺服电机50，所述动力切换机构被装配为当其处于所述工位一时能够将第一伺服电机50主轴的动力传递给丝杠24并驱动丝杠24沿径向与所述齿板14啮合，当其处于所述工位二时能够将第一伺服电机50主轴的动力传递给花键轴33并驱动丝杠24沿径向与所述齿板14分离。

进一步的，如图4、8所示，所述动力切换机构包括与第一伺服电机50主轴直连或间接传动连接的第一同步轮41，与花键轴33固接的第二同步轮42，与丝杠24固接的第三同步轮43以及与轨道20端部支架23活动连接的第四同步轮44，其中第一同步轮41、第二同步轮42、第三同步轮43成三角形布置，第四同步轮44和第一同步轮41以第二同步轮42和第三同步轮43两者中心连线为界分置于该中心连线两侧，第四同步轮44沿一曲线路径与轨道20端部支架23活动连接，第一同步轮41、第二同步轮42、第三同步轮43和第四同步轮44上套设有一环形同步带45，第四同步轮44和第一同步轮41与同步带始终属于啮合状态，当第四同步轮44位于曲线路径一端时同步带与第二同步轮42啮合并与第三同步轮43分离，当第四同步轮44位于曲线路径另一端时同步带与第三同步轮43啮合并与第二同步轮42分离，所述曲线路径的被设置为当第四同步轮44沿曲线路径运动过程中同步带始终处于张紧状态。本发明利用同步带轮机构来传递动力，最大限度降低了传动误差，同时本发明利用活动设置的第四同步轮44实现了动力在第二同步轮42和第三同步轮43之间的切换，传动结构简单、可靠。

优选的，如图8、9、10所示，所述第四同步轮44转动设置在一平移块471上，平移块471沿水平方向活动设置在一升降座47上，所述升降座47沿竖直方向与轨道20端部支架23活动连接，且支架23上设有用于驱动升降座47活动的升降驱动机构，所述支架23上开设有一曲线槽46，所述平移块471上设有一销轴，销轴与曲线槽46构成滑动配合，本实施例中销轴与第四同步轮44的转轴同轴，所述第四同步轮44的曲线路径通过该曲线槽46进行限制，当升降座47上行至行程最高点时同步带与第二同步轮42分离并与第三同步轮43啮合，当升降座47下行时行程最低点时同步带与第二同步轮42啮合并与第三同步轮43分离。本发明中的曲线槽46的路径可以通过模拟第四同步轮44的运动过程来得到，具体是由三段类似椭圆弧的曲线依次相连而成。

进一步的，如图9、10所示，所述丝杠24与轨道20端部设置的活动轴承座241转动连接，所述活动轴承座241沿竖直方向与轨道20端部支架23活动连接，所述齿板14位于滑块10底部，丝杠24位于齿板14下方，活动轴承座241与支架23之间设有用于将活动轴承座241向上抬升的第一弹性单元242，所述升降座47上设有与活动轴承座241顶面挡接的挡接部472，当升降座47下行时挡接部472能够向下挤压活动轴承座241以使丝杠24与齿板14分离，当升降座47上行时活动轴承座241能够在第一弹性单元242作用下上行以使丝杠24与齿板14啮合。本发明通过升降座47的运动来驱动丝杠24与齿板14的分离，实现了丝杠24与动力切换机构之间的联动设计，进一步简化了设备机构。

进一步的，如图9、10所示，还包括花键轴锁止机构，花键轴锁止机构被装配为当升降座47上行至行程最高点时能够将花键轴33周向锁紧以避免其在滑块10扰动下产生转动。所述花键轴锁止机构包括沿花键轴33径向活动设置在支架23上的锁止块48，锁止块48与支架23之间设有用于驱动锁止块48远离花键轴33的第二弹性单元481，锁止块48上与花键轴33向背的一侧设有斜楔面，所述升降座47上设有斜楔块，当升降座47上行至行程最高点时斜楔块能够通过斜楔面挤压所述锁止块48以使锁止块48与花键轴33端部外环面抵紧。本发明的花键轴锁止机构能够在平移驱动机构动作时将花键轴33锁紧，避免花键轴33由于滑块10的扰动而出现旋转，进而避免主动模式下滑块10的阻力发生变化。

优选的，如图10所示，所述升降驱动机构包括沿竖直方向与支架23转动连接的螺纹杆49，螺纹杆49与升降座47上开设的螺纹孔构成螺纹配合，螺纹杆49与第二伺服电机49的主轴连接。

实施例2

如图1所示，一种上肢康复训练仪，包括第一导轨1、第二导轨2和无动力滑轨3，第一导轨1和第二导轨2结构相同，二者均包含轨道20和滑块10，其中第一导轨1沿x方向布置，第二导轨2沿y方向布置，x方向和y方向是水平面内两个相互垂直的方向，第一导轨1的轨道20一端位于第二导轨2的滑块10上，且第一导轨1的轨道20另一端位于无动力滑轨3上，无动力滑轨3与第二导轨2平行；第一导轨1的滑块10上设有握把5和腕托6，握把5上设有用于检测外力大小和方向的力量传感器，力量传感器的检测信号输出端与主控制器相连；滑块10与轨道20滑动连接，如图2-7所示，所述滑块10上设有阻尼块31，所述轨道20上设有沿轨道20长度方向设置的阻尼带32，阻尼块31与阻尼带32摩擦配合用于为滑块10提供滑动阻尼，所述阻尼块31与滑块10活动连接且阻尼块31被装配为其与阻尼带32的接触面积可调；本发明提供的可变阻尼导轨能够通过改变摩擦件之间的接触面积来改变滑块10和轨道20之间的摩擦阻力，这种调节方式能够使滑块10和轨道20之间的摩擦阻力在一定范围内进行线性调节，当两个轨道20沿相互垂直的方向进行组合使用时，分别调节两轨道20的阻力就能够使末端运动部件的阻力大小和方向得到实时可控的精准调节，例如无论末端运动部件往哪个方向运动都能够使总的阻力方向始终与末端运动部件的运动方向相反，且总的阻力大小始终保持在相对恒定的预设值附近。如图4、5所示，所述阻尼带32的截面为弧形，所述阻尼块31为扇形，阻尼块31与滑块10转动连接且回转中心为阻尼块31的扇心，阻尼块31的外弧面与阻尼带32的内弧面构成所述摩擦配合；还包括用于驱动阻尼块31转动的阻尼调节驱动机构；本发明采用回转运动方式来改变摩擦件之间的接触面积，使设备结构更加紧凑，且便于驱动元件的安装。如图2-4、8-10所示，轨道20与滑块10之间设有用于驱动滑块10沿轨道20滑动的平移驱动机构；还包括用于驱动平移驱动机构和阻尼调节驱动机构动作的驱动元件，驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间设有动力切换机构，动力切换机构被装配为能够使驱动元件、平移驱动机构和阻尼调节驱动机构在以下两工位件切换：工位一，驱动元件的动力单独专递给平移驱动机构，以及工位二，驱动元件的动力单独传递给阻尼调节驱动机构并将平移驱动机构中分置于滑块10和轨道20上的传动部件相互分离以使滑块10能够相对于轨道20自由滑动；本发明利用动力切换机构实现了驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间的动力切换，采用一个动力元件实现了平移驱动和阻尼调节两个功能，简化了设备结构，降低了设备成本，且驱动元件单独驱动阻尼调节机构动作时能够使平移驱动机构的传动元件断开，避免平移驱动机构对滑块10的运动产生干涉。主控制器与驱动元件和动力切换机构的电连接，主控制器根据输入设备输入的功能选择指令控制动力切换机构在工位一和工位二之间切换；当动力切换机构处于工位一时主控制器根据输入设备输入的训练参数控制平移驱动机构动作，当动力切换机构处于工位二时主控制器根据力量传感器检测的外力方向以及输入设备输入的预设阻力值计算第一导轨1和第二导轨2分别所需提供的阻力大小，并根据计算结果控制第一导轨1和第二导轨2的阻尼调节驱动机构动作，使两导轨产生的阻力的合力与握把5所受外力方向始终相反且该合力大小始终保持在预设阻力值附近。本发明通过调节两垂直导轨的阻力能够使肢体所受阻力始终保持在相对恒定的状态，且阻力方向始终与肢体运动方向保持相反，患者使用时手感更加平滑，同时本发明采用一个驱动元件来驱动平移驱动机构和阻尼调节驱动机构动作，简化了设备结构，降低了设备成本，另外驱动元件单独驱动阻尼调节机构动作时能够使平移驱动机构的传动元件断开，避免平移驱动机构在被动模式下对滑块10的运动造成干涉。

进一步的，所述阻尼块31为多个并沿平行于阻尼带32长度的方向顺序布置，所述阻尼调节驱动机构被装配为能够驱动各阻尼块31依次与阻尼带32贴合及分离；本发明将阻尼块31设置为多个，在调节过程中各个阻尼块31能够独立运动，这样能够在保证阻尼变化阈值的前提下，减小单个阻尼块31提供的阻力，进而提高阻尼调节机构的阻尼控制精度。所述阻尼调节驱动机构包括沿轨道20长度方形设置的花键轴33，轨道20端部设有用于驱动花键轴33转动的驱动元件；所述滑块10上转动设有空心丝杆34，空心丝杆34的中心孔内设有花键槽，所述花键轴33与空心丝杆34构成轴向滑动、周向同步转动配合，所述空心丝杆34外部套设有一滑套35，滑套35上设有与空心丝杆34螺纹配合的螺母块352，滑套35外壁通过花键与滑块10构成轴向滑动、周向固定配合；所述各阻尼块31上分别连接有一回转套管36，所述回转套管36与滑块10转动连接，各回转套管36上设有引导槽361，所述引导槽361具有至少一平行于回转套管36轴线方向的直线段以及沿回转套管36轴向和周向同时延伸的螺旋段，所述滑套35外壁上设有沿径向向外凸伸设置的导销351，导销351为多个并与各阻尼块31上的各回转套管36一一对应设置，导销351与所述引导槽361构成滑动配合，且各导销351和各引导槽361被装配为当其中一个导销351位于螺旋段内时其余各导销351则全部位于直线段内即滑套35在任意瞬时位置仅驱动一个阻尼块31转动。本发明将阻尼调节机构的驱动元件设置在轨道20端部，并通过花键轴33将动力传递至滑块10上，无论滑块10运动到何种位置，动力都能够得到有效传递，简化了滑块10结构，降低了滑块10负载，使设备结构更加紧凑，便于导轨的组装使用。

优选的，如图4所示，为进一步提高滑块10稳定性同时确保设备结构紧凑，所述轨道20包括管状本体21，所述花键轴33、空心丝杆34、滑套35、阻尼块31和回转套管36均位于管状本体21内，其中空心丝杆34和滑块10安装在一筒形支架2311上，回转套管36上设有环槽362，该环槽362与筒形支架2311上设置的拨叉15构成轴向固定周向滑动配合，筒形支架2311通过立板12与管状本体21外部的滑块10本体固接，管状本体21上设有用于避让立板12滑动路径的缝隙，所述阻尼带32安装在管状本体21的内壁上；所述管状本体21下方设有底座22，位于管状本体21外侧的滑块10本体包括安装在立板12两侧的限位块13，限位块13上设有与管状本体21外壁配合的弧形槽，限位块13底部与底座22顶面贴合。

优选的，如图4、5、7所示，所述平移驱动机构包括与轨道20平行设置的丝杠24以及与滑块10固接的齿板14，所述丝杠24与轨道20转动连接，且丝杠24沿径向与轨道20活动连接，丝杠24沿径向活动时能够使丝杠24的外螺纹与齿板14啮合或分离，所述驱动元件为第一伺服电机50，所述动力切换机构被装配为当其处于所述工位一时能够将第一伺服电机50主轴的动力传递给丝杠24并驱动丝杠24沿径向与所述齿板14啮合，当其处于所述工位二时能够将第一伺服电机50主轴的动力传递给花键轴33并驱动丝杠24沿径向与所述齿板14分离。

进一步的，如图4、8所示，所述动力切换机构包括与第一伺服电机50主轴直连或间接传动连接的第一同步轮41，与花键轴33固接的第二同步轮42，与丝杠24固接的第三同步轮43以及与轨道20端部支架23活动连接的第四同步轮44，其中第一同步轮41、第二同步轮42、第三同步轮43成三角形布置，第四同步轮44和第一同步轮41以第二同步轮42和第三同步轮43两者中心连线为界分置于该中心连线两侧，第四同步轮44沿一曲线路径与轨道20端部支架23活动连接，第一同步轮41、第二同步轮42、第三同步轮43和第四同步轮44上套设有一环形同步带45，第四同步轮44和第一同步轮41与同步带始终属于啮合状态，当第四同步轮44位于曲线路径一端时同步带与第二同步轮42啮合并与第三同步轮43分离，当第四同步轮44位于曲线路径另一端时同步带与第三同步轮43啮合并与第二同步轮42分离，所述曲线路径的被设置为当第四同步轮44沿曲线路径运动过程中同步带始终处于张紧状态。本发明利用同步带轮机构来传递动力，最大限度降低了传动误差，同时本发明利用活动设置的第四同步轮44实现了动力在第二同步轮42和第三同步轮43之间的切换，传动结构简单、可靠。

优选的，如图8、9、10所示，所述第四同步轮44转动设置在一平移块471上，平移块471沿水平方向活动设置在一升降座47上，所述升降座47沿竖直方向与轨道20端部支架23活动连接，且支架23上设有用于驱动升降座47活动的升降驱动机构，所述支架23上开设有一曲线槽46，所述平移块471上设有一销轴，本实施例中销轴与第四同步轮44的转轴同轴，销轴与曲线槽46构成滑动配合，所述第四同步轮44的曲线路径通过该曲线槽46进行限制，当升降座47上行至行程最高点时同步带与第二同步轮42分离并与第三同步轮43啮合，当升降座47下行时行程最低点时同步带与第二同步轮42啮合并与第三同步轮43分离。本发明中的曲线槽46的路径可以通过模拟第四同步轮44的运动过程来得到，具体是由三段类似椭圆弧的曲线依次相连而成。

进一步的，如图9、10所示，所述丝杠24与轨道20端部设置的活动轴承座241转动连接，所述活动轴承座241沿竖直方向与轨道20端部支架23活动连接，所述齿板14位于滑块10底部，丝杠24位于齿板14下方，活动轴承座241与支架23之间设有用于将活动轴承座241向上抬升的第一弹性单元242，所述升降座47上设有与活动轴承座241顶面挡接的挡接部472，当升降座47下行时挡接部472能够向下挤压活动轴承座241以使丝杠24与齿板14分离，当升降座47上行时活动轴承座241能够在第一弹性单元242作用下上行以使丝杠24与齿板14啮合。本发明通过升降座47的运动来驱动丝杠24与齿板14的分离，实现了丝杠24与动力切换机构之间的联动设计，进一步简化了设备机构。

进一步的，如图9、10所示，还包括花键轴锁止机构，花键轴锁止机构被装配为当升降座47上行至行程最高点时能够将花键轴33周向锁紧以避免其在滑块10扰动下产生转动；所述花键轴锁止机构包括沿花键轴33径向活动设置在支架23上的锁止块48，锁止块48与支架23之间设有用于驱动锁止块48远离花键轴33的第二弹性单元481，锁止块48上与花键轴33向背的一侧设有斜楔面，所述升降座47上设有斜楔块，当升降座47上行至行程最高点时斜楔块能够通过斜楔面挤压所述锁止块48以使锁止块48与花键轴33端部外环面抵紧；所述升降驱动机构包括沿竖直方向与支架23转动连接的螺纹杆49，螺纹杆49与升降座47上开设的螺纹孔构成螺纹配合，螺纹杆49与第二伺服电机49的主轴连接。本发明的花键轴锁止机构能够在平移驱动机构动作时将花键轴33锁紧，避免花键轴33由于滑块10的扰动而出现旋转，进而避免主动模式下滑块10的阻力发生变化。

优选的，如图1、2、3所示，所述第一导轨1的滑块10上设有一回转支架7，所述回转支架7沿竖直轴线与第一导轨1的滑块10转动连接，所述握把5和腕托6安装在该回转支架7上，所述第二导轨2和无动力滑轨3底部设有一路径检测面板9，所述回转支架7的回转轴正下方设有一路径检测笔8，路径检测笔8随第一导轨1的滑块10运动时能够与路径检测面板9产生相对滑动，路径检测面板9将滑动路径发送至主控制器，主控制器将滑动路径进行图形化处理并显示在显示屏4上。所述路径检测面板9可以是电容触控板或数位板，与之匹配的路径检测笔8可以是电容笔或电磁感应笔。

优选的，所述输入设备为键盘、鼠标或触控面板；所述握把5和腕托6上设有用于固定上肢的绑带结构。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种主被动双工位导轨，其特征在于：包括轨道（20）和滑块（10），滑块（10）与轨道（20）滑动连接，轨道（20）与滑块（10）之间设有用于驱动滑块（10）沿轨道（20）滑动的平移驱动机构，以及用于调节滑块（10）与轨道（20）间摩擦阻力的阻尼调节驱动机构，还包括用于驱动平移驱动机构和阻尼调节驱动机构动作的驱动元件，驱动元件与平移驱动机构和阻尼调节驱动机构之间设有动力切换机构，动力切换机构被装配为能够使驱动元件、平移驱动机构和阻尼调节驱动机构在以下两工位件切换：工位一，驱动元件的动力单独专递给平移驱动机构，以及工位二，驱动元件的动力单独传递给阻尼调节驱动机构并将平移驱动机构中分置于滑块（10）和轨道（20）上的传动部件相互断开，以使滑块（10）能够相对于轨道（20）自由滑动。

2.根据权利要求1所述的主被动双工位导轨，其特征在于：所述平移驱动机构包括与轨道（20）平行设置的丝杠（24）以及与滑块（10）固接的齿板（14），所述丝杠（24）与轨道（20）转动连接，且丝杠（24）沿径向与轨道（20）活动连接，丝杠（24）沿径向活动时能够使丝杠（24）的外螺纹与齿板（14）啮合或分离，所述阻尼调节驱动机构包括一根用于将动力由轨道（20）端部传递到滑块（10）上的花键轴（33），所述驱动元件为第一伺服电机（50），所述动力切换机构被装配为当其处于所述工位一时能够将第一伺服电机（50）主轴的动力传递给丝杠（24）并驱动丝杠（24）沿径向与所述齿板（14）啮合，当其处于所述工位二时能够将第一伺服电机（50）主轴的动力传递给花键轴（33）并驱动丝杠（24）沿径向与所述齿板（14）分离。

3.根据权利要求2所述的主被动双工位导轨，其特征在于：所述动力切换机构包括与第一伺服电机（50）主轴直连或间接传动连接的第一同步轮（41），与花键轴（33）固接的第二同步轮（42），与丝杠（24）固接的第三同步轮（43）以及与轨道（20）端部支架（23）活动连接的第四同步轮（44），其中第一同步轮（41）、第二同步轮（42）、第三同步轮（43）成三角形布置，第四同步轮（44）和第一同步轮（41）以第二同步轮（42）和第三同步轮（43）两者中心连线为界分置于该中心连线两侧，第四同步轮（44）沿一曲线路径与轨道（20）端部支架（23）活动连接，第一同步轮（41）、第二同步轮（42）、第三同步轮（43）和第四同步轮（44）上套设有一环形同步带（45），第四同步轮（44）和第一同步轮（41）与同步带始终属于啮合状态，当第四同步轮（44）位于曲线路径一端时同步带与第二同步轮（42）啮合并与第三同步轮（43）分离，当第四同步轮（44）位于曲线路径另一端时同步带与第三同步轮（43）啮合并与第二同步轮（42）分离，所述曲线路径的被设置为当第四同步轮（44）沿曲线路径运动过程中同步带始终处于张紧状态。

4.根据权利要求3所述的主被动双工位导轨，其特征在于：所述第四同步轮（44）转动设置在一平移块（471）上，平移块（471）沿水平方向活动设置在一升降座（47）上，所述升降座（47）沿竖直方向与轨道（20）端部支架（23）活动连接，且支架（23）上设有用于驱动升降座（47）活动的升降驱动机构，所述支架（23）上开设有一曲线槽（46），所述平移块（471）上设有一销轴，销轴与曲线槽（46）构成滑动配合，所述第四同步轮（44）的曲线路径通过该曲线槽（46）进行限制，当升降座（47）上行至行程最高点时同步带与第二同步轮（42）分离并与第三同步轮（43）啮合，当升降座（47）下行时行程最低点时同步带与第二同步轮（42）啮合并与第三同步轮（43）分离。

5.根据权利要求4所述的主被动双工位导轨，其特征在于：所述丝杠（24）与轨道（20）端部设置的活动轴承座（241）转动连接，所述活动轴承座（241）沿竖直方向与轨道（20）端部支架（23）活动连接，所述齿板（14）位于滑块（10）底部，丝杠（24）位于齿板（14）下方，活动轴承座（241）与支架（23）之间设有用于将活动轴承座（241）向上抬升的第一弹性单元（242），所述升降座（47）上设有与活动轴承座（241）顶面挡接的挡接部（472），当升降座（47）下行时挡接部（472）能够向下挤压活动轴承座（241）以使丝杠（24）与齿板（14）分离，当升降座（47）上行时活动轴承座（241）能够在第一弹性单元（242）作用下上行以使丝杠（24）与齿板（14）啮合。

6.根据权利要求4所述的主被动双工位导轨，其特征在于：还包括花键轴锁止机构，花键轴锁止机构被装配为当升降座（47）上行至行程最高点时能够将花键轴（33）周向锁紧以避免其在滑块（10）扰动下产生转动。

7.根据权利要求6所述的主被动双工位导轨，其特征在于：所述花键轴锁止机构包括沿花键轴（33）径向活动设置在支架（23）上的锁止块（48），锁止块（48）与支架（23）之间设有用于驱动锁止块（48）远离花键轴（33）的第二弹性单元（481），锁止块（48）上与花键轴（33）向背的一侧设有斜楔面，所述升降座（47）上设有斜楔块，当升降座（47）上行至行程最高点时斜楔块能够通过斜楔面挤压所述锁止块（48）以使锁止块（48）与花键轴（33）端部外环面抵紧。

8.根据权利要求4所述的主被动双工位导轨，其特征在于：所述升降驱动机构包括沿竖直方向与支架（23）转动连接的螺纹杆（49），螺纹杆（49）与升降座（47）上开设的螺纹孔构成螺纹配合，螺纹杆（49）与第二伺服电机（49）的主轴连接。

9.一种主被动上肢康复训练仪，其特征在于：包括权利要求1至8任意一项所述的主被动双工位导轨，所述主被动双工位导轨设有两个，其中一个主被动双工位导轨沿x方向布置即第一导轨（1），另一主被动双工位导轨沿y方向布置即第二导轨（2），其中第一导轨（1）的轨道（20）一端位于第二导轨（2）的滑块（10）上，且第一导轨（1）的轨道（20）另一端位于一无动力滑轨（3）上；第一导轨（1）的滑块（10）上设有握把（5）和腕托（6），握把（5）上设有用于检测外力大小和方向的力量传感器，力量传感器的检测信号输出端与主控制器相连，主控制器与主被动双工位导轨的驱动元件和动力切换机构的电连接，主控制器根据输入设备输入的功能选择指令控制两主被动双工位导轨的动力切换机构或驱动元件动作。

10.根据权利要求9所述的主被动上肢康复训练仪，其特征在于：所述第一导轨（1）的滑块（10）上设有一回转支架（7），所述回转支架（7）沿竖直轴线与第一导轨（1）的滑块（10）转动连接，所述握把（5）和腕托（6）安装在该回转支架（7）上，所述第二导轨（2）和无动力滑轨（3）底部设有一路径检测面板（9），所述回转支架（7）的回转轴正下方设有一路径检测笔（8），路径检测笔（8）随第一导轨（1）的滑块（10）运动时能够与路径检测面板（9）产生相对滑动，路径检测面板（9）将滑动路径发送至主控制器，主控制器将滑动路径进行图形化处理并显示在显示屏（4）上。

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