CN113476270B - 可折叠腕关节并联康复装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可折叠腕关节并联康复装置，其包括动平台、定平台、第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支、手持组件、放置结构件和夹紧组件。第一运动分支、第二运动分支和第三运动分支的第一端与定平台连接。手持组件和第一转动副位于动平台的同一侧，滑轨的第一端和动平台的第四端固连，滑轨的第二端和滑块滑动连接；放置结构件和第五转动副均位于定平台的第一侧，并和定平台的第四端固连，夹紧组件位于定平台的第二侧，固定块的第一端和定平台的第五端固连，固定块的第二端和夹持棒连接。本发明不仅可以使用户手腕轴线与装置运动轴线重合，避免二次伤害，而且具有可折叠性、占地面积小和移动方便的优点。

Description

可折叠腕关节并联康复装置

技术领域

本发明涉及医疗仪器领域，特别涉及一种可折叠腕关节并联康复装置。

背景技术

腕关节是人体上肢最灵活的关节，能够完成各种复杂而精准的动作，在我们的日常生活中发挥着不可或缺的作用，目前针对腕关节的康复机器人还停留在简单的单自由度康复训练上，现有的康复机器人一般体积大、重量重、自由度低，使用和携带不方便。

本发明作为一种针对腕关节进行稳定、舒适和安全的康复训练机器人，装置运动轴线与腕关节运动轴线重合，避免造成二次伤害，可实现反复训练、方便携带、占用空间少、多自由度康复训练等优点，在未来的医疗行业具有重要的学术价值和广泛的应用场景。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可折叠腕关节并联康复装置，主要是通过将并联机构的运动轴线与腕关节运动轴线重合，使其具有折叠、占用空间少的特点，从而在作业时具有较大的转动角度，能够满足腕关节较大的运动。

本发明提供了一种可折叠腕关节并联康复装置，其包括动平台、定平台、第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支、手持组件、放置结构件和夹紧组件。所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支的结构相同，其包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副和第五转动副，所述第一转动副的第一端和所述动平台连接，所述第一连杆的第一端和所述第一转动副的第二端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端和所述第四转动副的第一端连接，所述第四转动副的第二端和所述第四连杆的第一端连接，所述第四连杆的第二端和所述第五转动副的第一端连接，所述第五转动副的第二端和所述定平台连接；所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的输出轴分别与所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支中的第五转动副的第三端连接。所述定平台和所述动平台均为等边三角形结构，所述定平台的中心设有圆孔，所述第一转动副的轴线和所述动平台的邻边垂直，所述第二转动副的轴线与所述第一连杆的轴线重合，所述第三转动副的轴线分别与所述第二连杆和所述第三连杆的轴线垂直，所述第四转动副的轴线和所述第四连杆的轴线重合，所述第五转动副的轴线和所述定平台的邻边垂直，所述第五转动副的轴线和所述第一转动副的轴线平行。所述手持组件和所述第一转动副位于所述动平台的同一侧，所述手持组件，其包括滑轨和滑块，所述滑轨的第一端和所述动平台的第四端固定连接，所述滑轨的第二端和所述滑块滑动连接；所述放置结构件和所述第五转动副均位于所述定平台的第一侧，并和所述定平台的第四端固定连接，所述夹紧组件位于所述定平台的第二侧，其包括固定块和夹持棒，所述固定块的第一端和所述定平台的第五端固定连接，所述固定块的第二端和所述夹持棒连接。

可优选的是，在所述手持组件中，所述滑轨的轴线和所述动平台垂直，所述滑块和所述动平台平行，所述滑轨的轴线和所述动平台的中心线重合。

可优选的是，所述放置结构件的整体结构为Y型，所述放置结构件靠近圆孔的一端为圆弧状。

可优选的是，所述夹紧组件的数量为三，所述夹持棒的整体结构为Y型，所述夹紧组件以120度均匀分布在所述定平台的三个顶点处，三个夹紧组件的轴线和所述定平台的中心重合。

可优选的是，所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支的第一端分别与所述定平台的第一端、第二端和第三端连接，所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支的第二端分别与所述动平台的第一端、第二端和第三端连接，所述第一转动副的轴线和所述动平台平行，所述第五转动副的轴线和所述定平台平行，所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支中的第三转动副的中心点构成运动平面。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明结构合理，装置的运动轴线能够与手腕的运动轴线重合，完成掌屈/背屈运动和挠曲/尺屈运动，康复效果好，避免造成二次损伤。

(2)本发明的运动轴线所在的平面可以调节，可以适应不同用户。

(3)本发明结构紧凑，具有可折叠性，在不作业时占地面积小，节省空间，在作业时具有较大的转动角度，能够满足腕关节较大的运动。

(4)本发明可便携移动，增加装置的灵活性，使用户可以在家训练。

附图说明

图1为本发明中可折叠腕关节并联康复装置的整体结构示意图；

图2为本发明中可折叠腕关节并联康复装置中动平台结构示意图；

图3为本发明中可折叠腕关节并联康复装置中定平台结构示意图；

图4为本发明中可折叠腕关节并联康复装置中运动分支的结构示意图；

图5为本发明中可折叠腕关节并联康复装置中夹紧组件的结构示意图；

图6为本发明中可折叠腕关节并联康复装置的初始折叠状态示意图；

图7为本发明中可折叠腕关节并联康复装置的展开状态示意图；

图8为本发明中可折叠腕关节并联康复装置的掌屈/背屈运动示意图；

图9为本发明中可折叠腕关节并联康复装置的挠曲/尺屈运动示意图。

主要附图标记：

动平台1，定平台2，第一运动分支3，手持组件4，滑轨41，滑块42，放置结构件5，夹紧组件6，固定块61，夹持棒62，第一连杆7，第二连杆8，第三连杆9，第四连杆10，第一转动副11，第二转动副12，第三转动副13，第四转动副14，第五转动副15，第二运动分支16，第三运动分支17，第一电机18，第二电机19，第三电机20，运动平面21。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

可折叠腕关节并联康复装置，如图1所示，包括动平台1、定平台2、设置在动平台1与定平台2之间的第一运动分支3、设置在动平台1与定平台2之间的第二运动分支16、设置在动平台1与定平台2之间的第三运动分支17、手持组件4、放置结构件5和夹紧组件6，具有便携式、可携带和占用空间少等优点。

如图5所示，第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17的结构相同，其分别包括第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9、第四连杆10、第一转动副11、第二转动副12、第三转动副13、第四转动副14和第五转动副15，第一转动副11的第一端和动平台1连接，第一连杆7的第一端和第一转动副11的第二端连接，第一连杆7的第二端和第二转动副12的第一端连接，第二转动副12的第二端和第二连杆8的第一端连接，第二连杆8的第二端和第三转动副13的第一端连接，第三转动副13的第二端和第三连杆9的第一端连接，第三连杆9的第二端和第四转动副14的第一端连接，第四转动副14的第二端和第四连杆10的第一端连接，第四连杆10的第二端和第五转动副15的第一端连接，第五转动副15的第二端和定平台2连接；第一电机18、第二电机19和第三电机20的输出轴分别与第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17中的第五转动副15的第三端连接。

如图2和图3所示，定平台2和动平台1均为等边三角形结构，定平台2的中心设有圆孔，第一转动副11的轴线和动平台2的邻边垂直，第二转动副12的轴线与第一连杆7的轴线重合，第三转动副13的轴线分别与第二连杆8和第三连杆9的轴线垂直，第四转动副14的轴线和第四连杆10的轴线重合，第五转动副15的轴线和定平台2的邻边垂直，第五转动副15的轴线和第一转动副11的轴线平行。

如图2所示，手持组件4和第一转动副11位于动平台1的同一侧，手持组件4，其包括滑轨41和滑块42，滑轨41的第一端和动平台1的第四端固定连接，滑轨41的第二端和滑块42滑动连接；滑轨41的轴线和动平台1垂直，滑块42和动平台1平行，滑轨41的轴线和动平台1的中心线重合，滑块42可以沿着滑轨41移动，以适用于不同人的不同手臂长短。

如图3所示，放置结构件5和第五转动副15均位于定平台2的第一侧，并和定平台2的第四端固定连接；放置结构件5的整体结构为Y型，放置结构件5靠近定平台2圆孔的一端为圆弧状，以便手臂放置时的舒适性和支撑手臂。

如图4所示，夹紧组件6位于定平台2的第二侧，包括固定块61和夹持棒62，固定块61的第一端和定平台2的第五端固定连接，固定块61的第二端和夹持棒62连接。

夹紧组件6的数量为三，夹持棒62的整体结构为Y型，夹持端为圆弧状用以适配人体手臂，夹紧组件6以120度均匀分布在定平台的三个顶点处，三个夹紧组件的轴线和定平台的中心重合；且夹持棒62可沿固定块61与定平台2中心连线移动，用以适应不同粗细大小手臂。

第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17的第一端分别与定平台2的第一端、第二端和第三端连接，第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17的第二端分别与动平台1的第一端、第二端和第三端连接，第一转动副11的轴线和动平台1平行，第五转动副15的轴线和定平台2平行，第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17中的第三转动副15的中心点构成运动平面21。

以下结合实施例对本发明的可折叠腕关节并联康复装置做进一步描述：

本装置的具体操作步骤如下：

分别控制第一运动分支3中与第五转动副15连接的第一电机18、第二运动分支16中与第五转动副15连接的第二电机19和第三运动分支17中与第五转动副15连接的第三电机20，使动平台1在三维空间中实现腕关节的康复动作，主要动作为：掌屈/背屈运动和挠曲/尺屈运动。其中掌屈为向手掌掌心方向的运动，背屈为向手背方向的运动；挠曲为垂直掌屈/背屈方向，向大拇指方向的运动，尺屈为垂直掌屈/背屈方向，向小拇指方向的运动。

本装置在康复训练的初始状态时，动平台1平行于定平台2，且第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17分别处于最小的压缩状态，如图6所示；展开状态时，动平台1平行于定平台2，且第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17分别处于最大的展开状态用于康复，如图7所示。

在进行背屈/掌屈的康复运动时，如图8所示，由于背屈/掌屈为水平面的运动，因此通过等速等角度转动第一电机18、第二电机19和第三电机20，分别使第一运动分支3，第二运动分支16和第三运动分支17中的第五转动副15转动，进而带动第一运动分支3，第二运动分支16和第三运动分支17中的第四转动副14、第三转动副13、第二转动副12和第一转动副11运动，使动平台1沿着水平面转动，用户手握手持组件4，手腕始终在由第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17中的第三转动副15的中心点构成的转动平面21上，动平台1带动手腕转动，实现背屈/掌屈康复运动。

在进行挠曲/尺屈康复运动时，如图9所示，由于挠曲/尺屈为垂直面的运动，因此等速等角度转动第一电机18、第二电机19和第三电机20，分别使第一运动分支3，第二运动分支16和第三运动分支17中的第五转动副15转动，进而带动第一运动分支3，第二运动分支16和第三运动分支17中的第四转动副14、第三转动副13、第二转动副12和第一转动副11运动，使动平台1沿着垂直面转动，用户手握手持组件4，手腕始终在由第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17中的第三转动副15的中心点构成的转动平面21上，动平台1带动手腕转动，实现挠曲/尺屈康复运动。

本装置在康复训练结束后，等速等角度反向转动第一电机18、第二电机19和第三电机20，使第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17向相反的方向，从而使动平台1平行靠近定平台2，整个装置达到最大压缩的状态。

如图8和图9所示，由于第一运动分支3、第二运动分支16和第三运动分支17上下对称，环周均布，控制简单且控制效果好。本装置的便携、可携带、占用空间少等性能，主要通过第一电机18、第二电机19和第三电机20驱动定平台2的三个第五转动副15，使动平台1与定平台2平行并垂直于定平台2移动，从而达到腕关节康复装置的折叠状态。这样便缩小了占用空间，利于使用者携带，用户腕关节的运动轴线始终与装置运动的轴线重合，康复效果好，避免造成二次损伤。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种可折叠腕关节并联康复装置，其包括动平台、定平台、第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支、手持组件、放置结构件和夹紧组件，其特征在于，

所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支的结构相同，分别包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副和第五转动副，所述第一转动副的第一端和所述动平台连接，所述第一连杆的第一端和所述第一转动副的第二端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端和所述第四转动副的第一端连接，所述第四转动副的第二端和所述第四连杆的第一端连接，所述第四连杆的第二端和所述第五转动副的第一端连接，所述第五转动副的第二端和所述定平台连接；第一电机、第二电机和第三电机的输出轴分别与所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支中的第五转动副的第三端连接；

所述定平台和所述动平台均为等边三角形结构，所述定平台的中心设有圆孔，所述第一转动副的轴线和所述动平台的邻边垂直，所述第二转动副的轴线与所述第一连杆的轴线重合，所述第三转动副的轴线分别与所述第二连杆和所述第三连杆的轴线垂直，所述第四转动副的轴线和所述第四连杆的轴线重合，所述第五转动副的轴线和所述定平台的邻边垂直，所述第五转动副的轴线和所述第一转动副的轴线平行；

所述手持组件和所述第一转动副位于所述动平台的同一侧，所述手持组件，其包括滑轨和滑块，所述滑轨的第一端和所述动平台的第四端固定连接，所述滑轨的第二端和所述滑块滑动连接；所述放置结构件和所述第五转动副均位于所述定平台的第一侧，并和所述定平台的第四端固定连接，所述夹紧组件位于所述定平台的第二侧，其包括固定块和夹持棒，所述固定块的第一端和所述定平台的第五端固定连接，所述固定块的第二端和所述夹持棒连接；

所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支的第一端分别与所述定平台的第一端、第二端和第三端连接，所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支的第二端分别与所述动平台的第一端、第二端和第三端连接，所述第一转动副的轴线和所述动平台平行，所述第五转动副的轴线和所述定平台平行，所述第一运动分支、所述第二运动分支和所述第三运动分支中的第三转动副的中心点构成运动平面。

2.根据权利要求1所述的可折叠腕关节并联康复装置，其特征在于，在所述手持组件中，所述滑轨的轴线和所述动平台垂直，所述滑块和所述动平台平行，所述滑轨的轴线和所述动平台的中心线重合。

3.根据权利要求1所述的可折叠腕关节并联康复装置，其特征在于，所述放置结构件的整体结构为Y型，所述放置结构件靠近圆孔的一端为圆弧状。

4.根据权利要求1所述的可折叠腕关节并联康复装置，其特征在于，所述夹紧组件的数量为三，所述夹持棒的整体结构为Y型，所述夹紧组件以120度均匀分布在所述定平台的三个顶点处，三个夹紧组件的轴线和所述定平台的中心重合。

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