CN113975093A

CN113975093A - 一种手腕转动康复器及上肢康复型外骨骼

Info

Publication number: CN113975093A
Application number: CN202111290423.8A
Authority: CN
Inventors: 唐晓璐; 高飞; 李娟�; 刘璇; 高聪颖; 徐欢欢
Original assignee: Luoyang Bearing Research Institute Co Ltd
Current assignee: Luoyang Bearing Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-01-28

Abstract

本发明提供一种手腕转动康复器及上肢康复型外骨骼，上肢康复型外骨骼上连接有手腕转动康复器，该手腕转动康复器包括固定座，所述固定座上设有手部固定部分和传动机构，所述传动机构用于带动手部固定部分绕第一轴线往复摆动，以使手部固定部分可带动手腕转动，所述固定座上还设有用于向传动机构提供驱动力的驱动装置。该上肢康复型外骨骼能够辅助患者的腕部进行转动康复训练，有效解决了现有技术中患者在手部康复训练时，没有相应的设备辅助患者做腕部转动康复训练的技术问题。

Description

一种手腕转动康复器及上肢康复型外骨骼

技术领域

本发明涉及一种手腕转动康复器及上肢康复型外骨骼。

背景技术

随着我国老龄化程度的增加，以及不良生活习惯、意外车祸等原因，运动功能受损的患者越来越多，治疗后期需通过康复训练的方式，恢复患者的运动功能。上肢康复型外骨骼应运而生，可代替传统康复医师对患者进行康复训练，为患者和临床医师提供一种更好的医疗康复设备，大大提升康复效率，实现康复训练的智能化。

根据医院、养老机构的康复医师临床试验反馈，人体腕关节旋内、旋外的能力对生活影响较大，例如：上肢“喝水”动作需人体腕关节配合才能有效完成，但目前市面上的上肢康复型外骨骼只有3到4个自由度，且大都集中在位于肩、肘关节处，无法满足患者做腕部转动康复训练的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手腕转动康复器，以解决现有技术中患者在手部康复训练时，没有相应的设备辅助患者做腕部转动康复训练的技术问题。同时，本发明还提供一种连接有上述手腕转动康复器的上肢康复型外骨骼。

为实现上述目的，本发明所提供的手腕转动康复器的技术方案是：

该手腕转动康复器包括固定座，所述固定座上设有手部固定部分和传动机构，所述传动机构用于带动手部固定部分绕第一轴线往复摆动，以使手部固定部分可带动手腕转动，所述固定座上还设有用于向传动机构提供驱动力的驱动装置。

有益效果是：本发明提供的手腕转动康复器在进行腕部转动康复训练时，首先将固定座固定在合适位置，然后将患者的手掌约束在手部固定部分中，启动驱动装置，驱动装置驱动传动机构动作，传动机构带动手部固定部分绕第一轴线往复摆动，此时患者的腕部也随着手部固定部分进行往复转动，达到腕部康复训练的效果，有效解决了现有技术中患者在手部康复训练时，没有相应的设备辅助患者做腕部转动康复训练的技术问题。

作为进一步地改进，所述固定座上设有用于和上肢康复型外骨骼连接的连接结构。

有益效果是：通过设置和上肢康复型外骨骼连接的连接结构，使得本发明提供的手腕转动康复器既可以单独使用，又可以连接上肢康复型外骨骼配套使用，提高了康复器的兼容性，扩大康复器的使用场景。

作为进一步地改进，所述连接结构为连接臂，所述连接臂的延伸方向与第一轴线平行，所述连接臂上设有在所述连接臂的延伸方向上调节与所述上肢康复型外骨骼连接位置的结构。

有益效果是：患者可根据自己的臂长调节与上肢康复型外骨骼的连接位置，使康复器适应不同臂长的患者。

作为进一步地改进，所述手部固定部分通过弧形导轨或弧形导轨组安装在固定座上。

有益效果是：利用弧形导轨结构对手部固定部分的摆动轨迹进行导向，一是弧形导轨的圆心在第一轴线上时，弧形导轨结构上的内凹侧能够避让开患者的手臂，避免转动时与患者的手臂造成伤害；二是导轨结构比较稳定，能够提高手部固定部分运动的精确性，在导向过程中不容易发生故障。

作为进一步地改进，所述弧形导轨上导向滑动配合有传动滑块，所述手部固定部分连接在所传动滑块上，以随着所述传动滑块绕第一轴线摆动。

有益效果是：采用滑块与导轨配合，一是因为滑块的安装和更换比较方便，二是滑块方便与手部固定部分连接。

作为进一步地改进，所述弧形导轨组包括内导轨和外导轨，在所述内导轨和所述外导轨中的一个上滑动配合有传动滑块，另一个上设有与所述传动滑块同步动作的支撑滑块，所述手部固定部分连接在所传动滑块上，以随着所述传动滑块绕第一轴线摆动。

有益效果是：采用双导轨结构对手部固定部分的摆动轨迹进行导向，是为了提高导向过程精确性和稳定性，当传动滑块所在的导轨发生故障时，手部固定部分在另一导轨的导向下不会偏离运动轨迹，避免对患者的手部再次造成伤害。

作为进一步地改进，所述传动机构包括齿轮和与所述齿轮啮合的齿圈，所述齿圈与所述传动滑块之间为一体结构或分体连接，以使所述齿圈带动所述传动滑块同步动作。

有益效果是：利用齿轮和齿圈传动，一是齿轮和齿圈配合可形成减速器，可调节手部固定部分摆动速度，以适应在不同康复阶段的患者；二是啮合传动这种方式更加稳定。

作为进一步地改进，所述手部固定部分包括固定片和铰接在所述固定片上的活动片，所述固定片和所述活动片之间围成用于放置手部的空间。

有益效果是：由于大部分患者的手部存在运动功能缺失的情况，长期处于勾状抓握的不正常状态，采用固定片和活动片铰接在一起的结构，则可调整两者之间的敞口的大小，更方便将患者的手部放置在固定片和活动片之间。

作为进一步地改进，所述固定座为框架结构。

有益效果是：固定座为框架结构，一是为了减轻康复器的整体重量，使产品更加轻量化；二是康复器采用轻量化的设计，能够更方便和别的康复设备组装配套使用。

一种上肢康复型外骨骼，包括：

外骨骼主体，所述外骨骼主体上连接有手腕转动康复器；

有益效果是：本发明提供的上肢康复型外骨骼在进行腕部转动康复训练时，首先将将患者的手掌约束在手部固定部分中，启动驱动装置，驱动装置驱动传动机构动作，传动机构带动手部固定部分绕第一轴线往复摆动，此时患者的腕部也随着手部固定部分进行往复转动，达到腕部康复训练的效果，有效解决了现有技术中患者在手部康复训练时，没有相应的设备辅助患者做腕部转动康复训练的技术问题。

作为进一步地改进，所述固定座为框架结构。

附图说明

图1是本发明提供的手腕转动康复器的结构示意图；

图2是图1的齿轮与动力输出轴的结构示意图；

图3为图1中固定座主体的结构示意图；

图4为图1中弧形块的结构示意图；

图5为图1中传动件的结构示意图；

图6为图1中齿圈的结构示意图；

图7为图2中轴承端盖的结构示意图；

图8为图1中固定片和活动片的装配示意图；

图9为图1中连接臂的结构示意图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：

1、伺服电机；11、动力输出轴；12、联轴器；13、扭矩传感器；14、连接件；15、滚柱轴环；16、轴承端盖；17、连接板；2、固定座；21、固定座主体；22、齿轮避让处；23、弧形块；24、台阶面；25、外导轨；26、支撑滑块；27、传动件；28、弧形安装面；29、转动限位块；3、齿轮；4、齿圈；5、固定片；6、活动片；61、绑带穿孔；7、连接臂；71、安装孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中一种手腕转动康复器的实施例1：

如图1所示，本实施例提供的手腕转动康复器包括固定座22，固定座22上设有手部固定部分、传动机构和驱动装置，该手腕转动康复器在使用时，先将固定座22固定在合适位置，然后将患者的手掌约束在手部固定部分中，通过驱动装置驱动传动机构动作，传动机构则带动手部固定部分绕第一轴线转动，使的患者的腕部也随着手部固定部分进行往复转动，达到腕部转动的康复训练的效果。

具体来讲，固定座2包括固定座主体21，如图3所示，固定座主体21为圆弧形的框架结构，固定座主体21上固定安装有伺服电机1，伺服电机1通过轴承端盖16上的连接板17与固定座主体21连接，轴承端盖16具体结构如图7所示，伺服电机1为传动装置，伺服电机1的动力输出轴11沿上下方向延伸，如图2所示，该动力输出轴11通过联轴器12、扭矩传感器13、连接件14、滚柱轴环15和轴承端盖16与齿轮3同轴连接，齿轮3和动力输出轴11具有相同的转速和转矩，为调整转速和转矩，固定座2上还安装有一个与齿轮3啮合传动的齿圈4，如图6所示，该齿圈4为四分之一的圆弧形齿圈4，为方便齿轮3与齿圈4的啮合，固定座主体21的弧形位置处设有齿轮避让处22，齿轮3凸出齿轮避让处22布置，以此减小固定座主体21的径向尺寸。

本实施例中，固定座主体21上连接有弧形块23，如图4所示，弧形块23上设有圆弧形的台阶面24，该台阶面24的圆心过第一轴线，齿圈4的弧形滑动面41与台阶面24与紧密贴合，当齿轮3转动时会带动齿圈4贴着上述台阶面24绕第一轴线转动。本实施例中，弧形块23上的台阶面24为内导轨，齿圈4既是传动机构，用于传递齿轮3输出的力矩，齿圈4又作为在内导轨上进行滑动的传动滑块。

本实施例中，为保证传动过程的精确和稳定，固定座2下侧还连接安装有外导轨25，外导轨25为横截面是“工”字型的弧形导轨，外导轨25的圆心同样过第一轴线，外导轨25上滑动配合有支撑滑块26，支撑滑块26与传动滑块之间通过传动件27连接，传动件27的结构如图5所示，当传动滑块通过传动件27带动支撑滑块26同步转动时，支撑滑块26与传动滑块均绕第一轴线转动。

本实施例中，上述内导轨和外导轨25属于弧形导轨组件的一部分，用于将手部固定部分安装在固定座2上，如图8所示，手部固定部分包括固定片5和铰接在固定片5上的活动片6，固定片5固定连接在传动件27的弧形安装面28上，该弧形安装面28的圆心经过第一轴线，固定片5安装完成后固定片5延伸方向与第一轴线平行，且第一轴线位于固定片5和活动片6之间，当齿圈4绕第一轴线转动时，通过传动件27会带动固定片5和活动片6同时绕第一轴线转动，当患者的手掌约束在固定片5和活动片6之间时，患者的手掌能够绕第一轴线摆动，实现手腕的摆动。同时活动片6上还设有绑带穿孔61，配合手部绑带（图中未示出）可将手掌约束在固定片5和活动片6之间。

本实施例中，固定座2上还设有连接臂7，连接臂7的延伸方向与第一轴线平行，连接臂7作为和上肢康复型外骨骼连接的连接结构，如图9所示，连接臂7上设有多个安装孔71，这些安装孔71沿连接臂7的延伸方向排列布置在连接臂7上，当固定座2需要和上肢康复型外骨骼连接时，可根据患者的手臂长度选择相应的安装孔71，通过布置多个安装孔71，在连接臂7的延伸方向上实现了与上肢康复型外骨骼连接位置的调节。

本实施例中，为保证腕部转动康复的训练效果，控制伺服电机1的正转和反转角度均为45度，并借助扭矩传感器13进行检测，使得齿轮3可带动齿圈4绕第一轴线在顺时针和逆时针的转动幅度均为45度，同时为防止齿圈4出现过度转动现象，内导轨的对应位置处设有转动限位块29。再此需要特别说明的是，在其他实施例中，根据患者的训练需要，也可控制伺服电机11的正转和反转角度为其他值。

当患者需要腕部转动康复训练时，先将固定座2固定在合适位置处，打开活动片6，将患者的手掌放置在活动片6和固定片5之间，配合手部绑带进行约束，将患者的手掌约束在活动片6和固定片5之间，此时患者手臂与手掌的延伸方向与第一轴线重合，启动伺服电机1，在伺服电机1的驱动下，齿轮3和齿圈4会带动活动片6和固定片5绕第一轴线往复摆动，患者的手掌也会随着活动片6和固定片5同步摆动，以此达到转动手腕的康复训练效果，解决了现有技术中患者在手部康复训练时，没有相应的设备辅助患者做腕部转动康复训练的技术问题。

本发明中手腕转动康复器的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于驱动装置不同，实施例1中，驱动装置为伺服电机。而本实施例中，驱动装置为气动马达，气动马达的输出轴与齿轮传动连接，通过电磁阀控制气流的流动方向，以使气动马达在一定的角度范围内进行自转和翻转。

本发明中手腕转动康复器的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，传动机构包括齿轮和齿圈。而本实施例中，传动机构包括传动杆，传动杆的一端连接驱动装置，传动杆的一端传动杆的另一端与手部固定部分连接，同样可实现手部固定部分绕第一轴线摆动，在此需要特别说明的是，手部固定部分需要自转才能达到转动腕部的目的，所以必须保证第一轴线必须布置在活动板和固定板之间，当患者的手掌放置在活动片和固定片之间时，患者手臂与手掌的延伸方向与第一轴线的延伸方向一致。

本发明中手腕转动康复器的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，康复器和上肢康复型外骨骼连接的连接结构为连接臂。而本实施例中，康复器和上肢康复型外骨骼连接的连接结构为圆柱形连接座，连接座的侧面上布置有多个安装孔，可在连接座的延伸方向和径向方向上调节与上肢康复型外骨骼的连接位置。

本发明中手腕转动康复器的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，手部固定部分通过弧形导轨组安装在固定座上。而本实施例中，手部固定部分通过弧形导轨安装在固定座上，弧形导轨上滑动配合有传动滑块，手部固定部分与传动滑块连接。

本发明中手腕转动康复器的实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，内导轨上设有传动滑块，外导轨上设有支撑滑块。而本实施例中，内导轨上设有支撑滑块，外导轨上设有传动滑块。

本发明中手腕转动康复器的实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，手部固定部分通过传动滑块与内导轨连接。而本实施例中，手部固定部分通过滚轮与内导轨连接。

本发明中手腕转动康复器的实施例8：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，传动滑块与齿圈为一体结构。本实施例中，传动滑块与齿圈之间通过焊接连接。

本发明所提供的上肢康复型外骨骼的具体实施例1：

本实施例提供的上肢康复型外骨骼包括外骨骼主体，外骨骼主体上连接有手腕转动康复器，本实施例中的手腕转动康复器与上述实施例1中手腕转动康复器的结构相同，在此不再赘述。

在其他实施例中，手腕转动康复器的结构也可采用上述手腕转动康复器实施例2至8中任一实施例中的结构，在此也不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种手腕转动康复器，其特征在于，包括固定座（2），所述固定座（2）上设有手部固定部分和传动机构，所述传动机构用于带动手部固定部分绕第一轴线往复摆动，以使手部固定部分可带动手腕转动，所述固定座（2）上还设有用于向传动机构提供驱动力的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述固定座（2）上设有用于和上肢康复型外骨骼连接的连接结构。

3.根据权利要求2所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述连接结构为连接臂（7），所述连接臂（7）的延伸方向与第一轴线平行，所述连接臂（7）上设有在所述连接臂（7）的延伸方向上调节与所述上肢康复型外骨骼连接位置的结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述手部固定部分通过弧形导轨或弧形导轨组安装在固定座（2）上。

5.根据权利要求4所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述弧形导轨上导向滑动配合有传动滑块，所述手部固定部分连接在所传动滑块上，以随着所述传动滑块绕第一轴线摆动。

6.根据权利要求4所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述弧形导轨组包括内导轨和外导轨（25），在所述内导轨和所述外导轨（25）中的一个上滑动配合有传动滑块，另一个上设有与所述传动滑块同步动作的支撑滑块（26），所述手部固定部分连接在所传动滑块上，以随着所述传动滑块绕第一轴线摆动。

7.根据权利要求5或6所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述传动机构包括齿轮（3）和与所述齿轮（3）啮合的齿圈（4），所述齿圈（4）与所述传动滑块之间为一体结构或分体连接，以使所述齿圈（4）带动所述传动滑块同步动作。

8.根据权利要求1或2或3所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述手部固定部分包括固定片（5）和铰接在所述固定片（5）上的活动片（6），所述固定片（5）和所述活动片（6）之间围成用于放置手部的空间。

9.根据权利要求1或2或3所述的手腕转动康复器，其特征在于，所述固定座（2）为框架结构。

10.一种上肢康复型外骨骼，包括：

外骨骼主体，所述外骨骼主体上连接有手腕转动康复器；

其特征在于，所述手腕转动康复器采用权利要求1至9中任意一项所述的手腕转动康复器。