CN113069324A - 一种居家用上肢康复机器人 - Google Patents

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Abstract

一种居家用上肢康复机器人，属于智能康复机器人领域；解决了现有技术中上肢康复机器人底盘装置过大，不能放在居家桌子上使用，且主动训练时患者康复情绪不高的问题；所述居家用上肢康复机器人包括车体机构、移动机构、康复训练桌；所述车体机构包括车体、力传感器、臂托、牛津纺护带；所述移动机构包括移动传动机构和移动构件；所述康复训练桌包括可升降桌子、上位机控制系统、急停按钮和电源按钮；本发明能在居家桌子上对患者的肩部和肘部及相关肌肉群进行康复训练，当患者进行主动训练时，能调动患者的康复积极性。

Description

一种居家用上肢康复机器人
技术领域
本发明属于智能康复机器人领域，尤其涉及一种居家用上肢康复机器人。
背景技术
康复机器人的研究及应用为中风患者的康复提供了科学有效的康复训练方法，具有广阔的市场前景。机器人康复目的不是用机器人代替人类治疗师，而是辅助、增强、评估和记录康复运动。研究表明，机器人辅助治疗确实更能改善偏瘫肢体的运动功能。与传统治疗方法相比较，机器人辅助康复治疗的强度更大、持续时间更长、重复性更强，可以将康复医师从劳动量非常大的手把手康复训练中解放出来，并改善康复训练效果。
本发明应用于智能康复领域，目前先进而复杂的结构和技术把康复机器人的使用限制在研究机构和医院中，患者并没有充分的获得康复机器人技术带来的益处。患者离开医院以后，不能获得更多的康复训练机会。事实上，临床结果表明，患者接受到的运动训练与康复需要仍有很大差距。如果机器人技术能够提供家庭运动康复训练，将能使患者获得更加舒适的康复环境，增加运动训练时间。现有技术中上肢康复机器人底盘装置过大，不能放在居家桌子上使用，不能提供丰富多彩的康复训练方式和方法，进而激发患者主动参与康复训练的积极性，提高训练效果。
发明内容
目前上肢康复机器人底盘装置过大，不能放在居家桌子上使用，且主动训练时患者康复情绪不高，本发明克服了现有技术上的不足，提供一种居家用上肢康复机器人及训练方法，能在居家桌子上对患者的肩部和肘部及相关肌肉群进行康复训练，当患者进行主动训练时，能调动患者的康复积极性。
为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种居家用上肢康复机器人，第二目的在于提供多种康复训练模式。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种居家用上肢康复机器人，包括车体机构、移动机构、康复训练桌；
所述移动机构包括移动传动机构和移动构件；
进一步地，所述车体机构包括车体、力传感器、臂托和津纺护带；所述车体与力传感器固定连接，所述力传感器与臂托转动连接，所述臂托与牛津纺护带固定连接。
进一步地，所述移动传动机构包括第一皮带、第一带轮、第二带轮、第一电机安装架、第一电机、第三带轮、第二皮带、第二电机安装架、第四带轮、第二电机、第五带轮、第六带轮、第三皮带、第三电机安装架和第三电机；所述移动构件包括第一全向轮、第一全向轮安装座、第二全向轮安装座、第二全向轮、第三全向轮和第三全向轮安装座，所述车体与第一电机安装架固定连接，所述第一电机安装架与第一电机固定连接，所述第一电机的输出轴与第二带轮固定连接，所述第一带轮与第二带轮通过第一皮带传动连接，所述第一带轮与第一全向轮固定连接，所述第一全向轮与第一全向轮安装座转动连接，所述第一全向轮安装座与车体固定连接，所述车体与第二电机安装架固定连接，所述第二电机安装架与第二电机固定连接，所述第二电机的输出轴与第四带轮固定连接，所述第三带轮与第四带轮通过第二皮带传动连接，所述第三带轮与第二全向轮固定连接，所述第二全向轮与第二全向轮安装座转动连接，所述第二全向轮安装座与车体固定连接，所述车体与第三电机安装架固定连接，所述第三电机安装架与第三电机固定连接，所述第三电机的输出轴与第六带轮固定连接，所述第五带轮与第六带轮通过第三皮带传动连接，所述第五带轮与第三全向轮固定连接，所述第三全向轮与第三全向轮安装座转动连接，所述第三全向轮安装座与车体固定连接。
进一步地，所述康复训练桌包括上位机控制系统、可升降桌子、急停按钮和电源按钮；所述上位机控制系统与可升降桌子固定连接，所述急停按钮与可升降桌子固定连接，所述电源按钮与可升降桌子固定连接。
本发明所采取的第二技术方案是：
上肢康复系统的具体操作过程为：
第一步：调节可升降桌子高度，将患者患肢通过牛津纺护带固定在臂托上并调好松紧度。
第二步：按下电源按钮使整个系统通电，在上位机控制系统输入患者的编号，读取患者的病情信息，接着进行模式选择，开始康复训练。
训练模式包括：被动训练模式、助力训练模式、主动训练模式；
被动训练模式：被动训练适用于软瘫期和痉挛期的患者。此时患者上肢肌力基本为零，无法运动，需要靠上肢康复机器人带动患者患肢做相应的康复训练，从而防止关节僵化，增强手臂的肌肉力量。此时上肢康复机器人按照患者的病情信息选择康复轨迹和康复周期，上肢康复机器人通过电机上自带的编码器对上肢康复机器人进行位置控制，使上肢康复机器人严格按照康复轨迹带着患者患肢进行康复运动。
助力训练模式：助力训练适用于相对恢复期前期的患者，此时患肢肌力已经有所恢复，但仍然无法完成自主运动，此时需要上肢康复机器人提供较小的助力，使其能够尽可能的通过发挥手臂自身力量完成运动，从而锻炼肌肉的收缩伸张能力，逐渐转向主动运动。此时上肢康复机器人实时采集力传感器信息，判断患者的主动训练意图，上肢康复机器人通过导纳控制，使上肢康复器人顺应患者手臂移动。
主动训练模式：主动训练适用于相对恢复期后期的患者，此时患肢肌力已经恢复，主要增强运动的速度和协调性。此时需要患者克服上肢康复机器人的自身重力，带着上肢康复机器人进行运动。此时在上位机控制系统上选择康复训练场景（捕鱼、天天跑酷、日常生活活动），上位机控制系统屏幕显示训练场景，上肢康复机器人实时采集力传感器信息，患者通过力传感器拖动上肢康复机器人在游戏界面内移动，完成游戏的同时，进行主动训练。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明提供一种居家用上肢康复机器人，能放在居家桌子上使用，解决了现有技术中上肢康复机器人底盘装置过大，不能放在居家桌子上使用的问题；
2、本发明根据患者不同康复阶段，提供多种训练模式，通过做游戏实现主动训练，提高了患者康复的积极性，使患者康复训练时，感到心情愉悦。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明移动平台结构示意图；
图3是本发明移动传动机构结构示意图；
图4是本发明移动构件结构示意图；
图中：车体机构1、移动机构2、康复训练桌3、车体1-1、力传感器1-2、臂托1-3、牛津纺护带1-4、移动传动机构2-1、移动构件2-2、第一皮带2-1A、第一带轮2-1B、第二带轮2-1C、第一电机安装架2-1D、第一电机2-1E、第三带轮2-1F、第二皮带2-1G、第二电机安装架2-1H、第四带轮2-1I、第二电机2-1J、第五带轮2-1K、第六带轮2-1L、第三皮带2-1M、第三电机安装架2-1N、第三电机2-1O、第一全向轮2-2A、第一全向轮安装座2-2B、第二全向轮安装座2-2C、第二全向轮2-2D、第三全向轮2-2E、第三全向轮安装座2-2F、上位机控制系统3-1、可升降桌子3-2、急停按钮3-3、电源按钮3-4。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
具体实施方式一
一种居家用上肢康复机器人，如图1、图2所示，包括车体机构1、移动机构2、康复训练桌3；
所述移动机构2包括移动传动机构2-1和移动构件2-2；
具体实施方式二
如图1、图2、图3、图4所示，在具体实施方式一的基础上，车体机构1包括车体1-1、力传感器1-2、臂托1-3和牛津纺护带1-4；所述车体1-1与力传感器1-2固定连接，所述力传感器1-2与臂托1-3转动连接，所述臂托1-3与牛津纺护带1-4固定连接。
所述移动传动机构2-1包括第一皮带2-1A、第一带轮2-1B、第二带轮2-1C、第一电机安装架2-1D、第一电机2-1E、第三带轮2-1F、第二皮带2-1G、第二电机安装架2-1H、第四带轮2-1I、第二电机2-1J、第五带轮2-1K、第六带轮2-1L、第三皮带2-1M、第三电机安装架2-1N和第三电机2-1O；所述移动构件2-2包括第一全向轮2-2A、第一全向轮安装座2-2B、第二全向轮安装座2-2C、第二全向轮2-2D、第三全向轮2-2E和第三全向轮安装座2-2F，所述车体1-1与第一电机安装架2-1D固定连接，所述第一电机安装架2-1D与第一电机2-1E固定连接，所述第一电机2-1E的输出轴与第二带轮2-1C固定连接，所述第一带轮2-1B与第二带轮2-1C通过第一皮带2-1A传动连接，所述第一带轮2-1B与第一全向轮2-2A固定连接，所述第一全向轮2-2A与第一全向轮安装座2-2B转动连接，所述第一全向轮安装座2-2B与车体1-1固定连接，所述车体1-1与第二电机安装架2-1H固定连接，所述第二电机安装架2-1H与第二电机2-1J固定连接，所述第二电机2-1J的输出轴与第四带轮2-1I固定连接，所述第三带轮2-1F与第四带轮2-1I通过第二皮带2-1G传动连接，所述第三带轮2-1F与第二全向轮2-2D固定连接，所述第二全向轮2-2D与第二全向轮安装座2-2C转动连接，所述第二全向轮安装座2-2C与车体1-1固定连接，所述车体1-1与第三电机安装架2-1N固定连接，所述第三电机安装架2-1N与第三电机2-1O固定连接，所述第三电机2-1O的输出轴与第六带轮2-1L固定连接，所述第五带轮2-1K与第六带轮2-1L通过第三皮带2-1M传动连接，所述第五带轮2-1K与第三全向轮2-2E固定连接，所述第三全向轮2-2E与第三全向轮安装座2-2F转动连接，所述第三全向轮安装座2-2F与车体1-1固定连接。
本实施方式中第一电机2-1E为现有技术，生产厂家为温州恒捷电机有限公司，型号为HJX42RL-SC。
本实施方式中第二电机2-1J为现有技术，生产厂家为温州恒捷电机有限公司，型号为HJX42RL-SC。
本实施方式中第三电机2-1O为现有技术，生产厂家为温州恒捷电机有限公司，型号为HJX42RL-SC。
所述康复训练桌3包括上位机控制系统3-1、可升降桌子3-2、急停按钮3-3和电源按钮3-4；所述上位机控制系统3-1与可升降桌子3-2固定连接，所述急停按钮3-3与可升降桌子3-2固定连接，所述电源按钮3-4与可升降桌子3-2固定连接。
具体实施方式三
上肢康复系统的具体操作过程为：
第一步：调节可升降桌子3-2高度，将患者患肢通过牛津纺护带1-4固定在臂托1-3上并调好松紧度。
第二步：按下电源按钮3-4使整个系统通电，在上位机控制系统3-1输入患者的编号，读取患者的病情信息，接着进行训练模式选择，开始康复训练。
训练模式包括：被动训练模式、助力训练模式、主动训练模式；
被动训练模式：被动训练适用于软瘫期和痉挛期的患者。此时患者上肢肌力基本为零，无法运动，需要靠上肢康复机器人带动患者患肢做相应的康复训练，从而防止关节僵化，增强手臂的肌肉力量。此时上肢康复机器人按照患者的病情信息选择康复轨迹和康复周期，上肢康复机器人通过电机上自带的编码器对上肢康复机器人进行位置控制，使上肢康复机器人严格按照康复轨迹带着患者患肢进行康复运动。
助力训练模式：助力训练适用于相对恢复期前期的患者，此时患肢肌力已经有所恢复，但仍然无法完成自主运动，此时需要上肢康复机器人提供较小的助力，使其能够尽可能的通过发挥手臂自身力量完成运动，从而锻炼肌肉的收缩伸张能力，逐渐转向主动运动。此时上肢康复机器人实时采集力传感器1-2信息，判断患者的主动训练意图，上肢康复机器人通过导纳控制，使上肢康复器人顺应患者手臂移动。
主动训练模式：主动训练适用于相对恢复期后期的患者，此时患肢肌力已经恢复，主要增强运动的速度和协调性。此时需要患者克服上肢康复机器人的自身重力，带着上肢康复机器人进行运动。此时在上位机控制系统3-1上选择康复训练场景（捕鱼、天天跑酷、日常生活活动），上位机控制系统3-1屏幕显示训练场景，上肢康复机器人实时采集力传感器1-2信息，患者通过力传感器1-2拖动上肢康复机器人在游戏界面内移动，完成游戏的同时，进行主动训练。

Claims (4)

1.一种居家用上肢康复机器人，其特征在于，包括车体机构（1）、移动机构（2）、康复训练桌（3）；
所述移动机构（2）包括移动传动机构（2-1）和移动构件（2-2）。
2.根据权利要求1所述一种居家用上肢康复机器人，其特征在于，所述车体机构（1）包括车体（1-1）、力传感器（1-2）、臂托（1-3）和牛津纺护带（1-4）；所述车体（1-1）与力传感器（1-2）固定连接，所述力传感器（1-2）与臂托（1-3）转动连接，所述臂托（1-3）与牛津纺护带（1-4）固定连接。
3.根据权利要求1所述一种居家用上肢康复机器人，其特征在于，所述移动传动机构（2-1）包括第一皮带（2-1A）、第一带轮（2-1B）、第二带轮（2-1C）、第一电机安装架（2-1D）、第一电机（2-1E）、第三带轮（2-1F）、第二皮带（2-1G）、第二电机安装架（2-1H）、第四带轮（2-1I）、第二电机（2-1J）、第五带轮（2-1K）、第六带轮（2-1L）、第三皮带（2-1M）、第三电机安装架（2-1N）和第三电机（2-1O）；所述移动构件（2-2）包括第一全向轮（2-2A）、第一全向轮安装座（2-2B）、第二全向轮安装座（2-2C）、第二全向轮（2-2D）、第三全向轮（2-2E）和第三全向轮安装座（2-2F），所述车体（1-1）与第一电机安装架（2-1D）固定连接，所述第一电机安装架（2-1D）与第一电机（2-1E）固定连接，所述第一电机（2-1E）的输出轴与第二带轮（2-1C）固定连接，所述第一带轮（2-1B）与第二带轮（2-1C）通过第一皮带（2-1A）传动连接，所述第一带轮（2-1B）与第一全向轮（2-2A）固定连接，所述第一全向轮（2-2A）与第一全向轮安装座（2-2B）转动连接，所述第一全向轮安装座（2-2B）与车体（1-1）固定连接，所述车体（1-1）与第二电机安装架（2-1H）固定连接，所述第二电机安装架（2-1H）与第二电机（2-1J）固定连接，所述第二电机（2-1J）的输出轴与第四带轮（2-1I）固定连接，所述第三带轮（2-1F）与第四带轮（2-1I）通过第二皮带（2-1G）传动连接，所述第三带轮（2-1F）与第二全向轮（2-2D）固定连接，所述第二全向轮（2-2D）与第二全向轮安装座（2-2C）转动连接，所述第二全向轮安装座（2-2C）与车体（1-1）固定连接，所述车体（1-1）与第三电机安装架（2-1N）固定连接，所述第三电机安装架（2-1N）与第三电机（2-1O）固定连接，所述第三电机（2-1O）的输出轴与第六带轮（2-1L）固定连接，所述第五带轮（2-1K）与第六带轮（2-1L）通过第三皮带（2-1M）传动连接，所述第五带轮（2-1K）与第三全向轮（2-2E）固定连接，所述第三全向轮（2-2E）与第三全向轮安装座（2-2F）转动连接，所述第三全向轮安装座（2-2F）与车体（1-1）固定连接。
4.根据权利要求1所述一种居家用上肢康复机器人，其特征在于，所述康复训练桌（3）包括上位机控制系统（3-1）、可升降桌子（3-2）、急停按钮（3-3）和电源按钮（3-4）；所述上位机控制系统（3-1）与可升降桌子（3-2）固定连接，所述急停按钮（3-3）与可升降桌子（3-2）固定连接，所述电源按钮（3-4）与可升降桌子（3-2）固定连接。
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