CN113633520A - 一种用于手腕康复的六自由度平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，包括固定平台、活动平台、六根可由外部动力机构驱动伸缩的推杆、握柄、用于支撑用户小臂的手臂固定组件以及六维位姿传感器。本发明通过在固定平台上设置推杆带动活动平台实现六自由度运动，从而带动患者腕关节运动实现康复训练，并通过六维位姿传感器记录运动数据，实现康复评估。利用本发明能够给具有手腕运动障碍的患者进行康复训练：当患者手腕不能自主运动时，通过推杆带动活动平台，从而带动患者手腕，实现手腕的六个自由度的运动训练；当患者手腕可以运动时，由患者主动运动训练，由六维位姿传感器记录患者的运动数据，进行科学评估。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于手腕康复的六自由度平台，属于腕关节康复装置技术领域。
背景技术
在中老年人群中由脑卒中引发的手腕运动功能丧失对患者的生活质量产生了巨大影响，其主要原因是术后康复训练不及时，导致腕关节肌肉老化，从而错失最佳康复训练时期。因此有必要设计一款便捷、多自由度的腕关节康复训练设备用以协助患者进行术后康复训练。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于帮助用户进行腕关节康复训练的装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，包括固定平台、活动平台、六根可由外部动力机构驱动伸缩的推杆、握柄、用于支撑用户小臂的手臂固定组件以及六维位姿传感器，其中：
六根推杆设于固定平台与活动平台之间，推杆的两端分别与固定平台及活动平台铰接；六根推杆的不同组合运动可以带动活动平台实现相对于固定平台的六自由度运动；手臂固定组件、握柄及六维位姿传感器设于活动平台上，患者小臂固定在手臂固定组件上后，其手掌握住握柄；
当患者手腕不能自主运动时，所述六自由度平台工作于主动模式，由外部动力机构驱动六根推杆独立伸缩，从而带动活动平台在六个自由度上运动，由活动平台带动患者手腕同步运动，实现患者手腕的六个自由度的运动训练；当患者手腕可以运动时，所述六自由度平台工作于被动模式，患者手腕产生的主动力经由活动平台作用在六根推杆上，使得六根推杆在主动力作用下各自独立伸缩，实现活动平台在患者手腕产生的主动力的作用下在六个自由度上运动，进而实现患者手腕在六个自由度上的运动训练，在运动训练过程中，由六维位姿传感器同步记录患者的运动数据，基于该运动数据对患者的训练成效进行科学评估。
优选的，所述推杆的两端通过各自的球形关节分别与所述固定平台及所述活动平台铰接。
优选的，所述握柄位于所述活动平台的中心位置。
优选的，所述固定平台放置在高度合适的水平桌面或康复床上。
优选的，所述手臂固定组件包括固定在所述活动平台上的手臂固定支架及与手臂固定支架连接固定的缠绕带，用户的小臂通过缠绕带固定在手臂固定支架上。
优选的，所述手臂固定支架与所述握柄末端连接。
优选的，所述推杆为电驱动部件，当所述六自由度平台工作于主动模式时，实时检测每根所述推杆的驱动电流大小，若驱动电流大于预先设定的电流阈值，则所述六自由度平台由主动模式切换至被动模式。
优选的，所述六维位姿传感器用于检测所述活动平台相对所述固定平台在空间六维自由度上的运动量，该运动量即为手腕的运动量，通过记录的运动量实现对康复运动的定量记录与评估，从而实现科学的康复训练。
本发明通过在固定平台上设置推杆带动活动平台实现六自由度运动，从而带动患者腕关节运动实现康复训练，并通过六维位姿传感器记录运动数据，实现康复评估。利用本发明能够给具有手腕运动障碍的患者进行康复训练：当患者手腕不能自主运动时，通过推杆带动活动平台，从而带动患者手腕，实现手腕的六个自由度的运动训练；当患者手腕可以运动时，由患者主动运动训练，由六维位姿传感器记录患者的运动数据，进行科学评估。
附图说明
图1为本发明提出一种用于手腕康复的六自由度平台的结构示意图；
图2为本发明提出一种用于手腕康复的六自由度平台的轴测图。
附图标记说明：
1-固定平台；2-球形关节；3-推杆；4-活动平台；5-握柄；6-手臂固定支架；7-缠绕带；8-六维位姿传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
为解决患有腕关节运动功能障碍患者的康复训练的问题，本发明提出一种用于手腕康复的六自由度平台。如图1至图2所示，在本实施例中，用于手腕康复的六自由度平台包括：固定平台1、球形关节2、推杆3、活动平台4、握柄5、手臂固定支架6、缠绕带7、六维位姿传感器8。
如图1及图2所示，在本实施例中，固定平台1放置在高度合适的水平桌面或康复床上，用以为整个手腕康复装置提供水平稳定的平台。
推杆3可以在外部动力机构驱动下伸缩。在本实施例中，沿周向均布的六根推杆3的上、下两端通过各自的球形关节2分别与固定平台1和活动平台4固定连接。球形关节2可以实现关节处的六自由度运动。六根推杆3的不同组合运动可以带动活动平台4实现相对于固定平台1的六自由度运动。
在本实施例中，握柄5通过螺钉固定在活动平台4中心，给康复患者的手提供抓握处。活动平台4上还固定有手臂固定支架6，手臂固定支架6与握柄5末端连接，给患者小臂提供支撑，减小在康复过程中由患者手臂自身重力给患者增加的负载。缠绕带7用以将小臂固定在手臂固定支架6上，防止患者的小臂在康复过程中与手臂固定支架6脱离，造成一定的伤害。患者的小臂固定在手臂固定支架6后，其手掌可以握住握柄5。
在本实施例中，活动平台4上固定有六维位姿传感器8，可以检测活动平台4相对固定平台1在空间六维自由度上的运动量，即患者手腕的运动量，实现对康复运动的定量记录与评估，从而实现科学的康复训练。
在本实施例中，推杆3为电驱动部件，可以通过检测驱动推杆3的电流的电流值来判断其是否超过正常阈值。当超过正常阈值时，判断患者发生痉挛，则暂停推杆3的主动运动，调至被动运动，保护患者。
本实例有两种康复训练模式：
第一种康复训练模式：推杆3由外部动力机构驱动伸缩，从而通过活动平台4带动患者腕关节进行六自由度的康复训练，增强其腕关节功能。
第二种康复训练模式：由患者腕关节主动带动活动平台4相对于固定平台1运动，由六维位姿传感器8记录运动量，从而对患者的运动进行科学合理的评估。
本发明能够给具有手腕运动障碍的患者进行康复训练：当患者手腕不能自主运动时，通过推杆3带动活动平台4，从而带动患者手腕，实现手腕的六个自由度的运动训练；当患者手腕可以运动时，由患者主动运动训练，由六维位姿传感器8记录患者的运动数据，进行科学评估。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
Claims (8)
1.一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，包括固定平台、活动平台、六根可由外部动力机构驱动伸缩的推杆、握柄、用于支撑用户小臂的手臂固定组件以及六维位姿传感器，其中：
六根推杆设于固定平台与活动平台之间，推杆的两端分别与固定平台及活动平台铰接；六根推杆的不同组合运动可以带动活动平台实现相对于固定平台的六自由度运动；手臂固定组件、握柄及六维位姿传感器设于活动平台上，患者小臂固定在手臂固定组件上后，其手掌握住握柄；
当患者手腕不能自主运动时，所述六自由度平台工作于主动模式，由外部动力机构驱动六根推杆独立伸缩，从而带动活动平台在六个自由度上运动，由活动平台带动患者手腕同步运动，实现患者手腕的六个自由度的运动训练；当患者手腕可以运动时，所述六自由度平台工作于被动模式，患者手腕产生的主动力经由活动平台作用在六根推杆上，使得六根推杆在主动力作用下各自独立伸缩，实现活动平台在患者手腕产生的主动力的作用下在六个自由度上运动，进而实现患者手腕在六个自由度上的运动训练，在运动训练过程中，由六维位姿传感器同步记录患者的运动数据，基于该运动数据对患者的训练成效进行科学评估。
2.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述推杆的两端通过各自的球形关节分别与所述固定平台及所述活动平台铰接。
3.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述握柄位于所述活动平台的中心位置。
4.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述固定平台放置在高度合适的水平桌面或康复床上。
5.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述手臂固定组件包括固定在所述活动平台上的手臂固定支架及与手臂固定支架连接固定的缠绕带，用户的小臂通过缠绕带固定在手臂固定支架上。
6.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述手臂固定支架与所述握柄末端连接。
7.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述推杆为电驱动部件，当所述六自由度平台工作于主动模式时，实时检测每根所述推杆的驱动电流大小，若驱动电流大于预先设定的电流阈值，则所述六自由度平台由主动模式切换至被动模式。
8.如权利要求1所述的一种用于手腕康复的六自由度平台，其特征在于，所述六维位姿传感器用于检测所述活动平台相对所述固定平台在空间六维自由度上的运动量，该运动量即为手腕的运动量，通过记录的运动量实现对康复运动的定量记录与评估，从而实现科学的康复训练。
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