CN114948588A - 一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于上肢小臂和手腕康复训练的柔性变阻尼装置，属于医疗保健器械技术领域。通过摆动气缸驱动齿轮减速摆动实现小臂的旋内、旋外被动康复训练。本装置中的球铰部件的球铰连接又可以实现患者手腕在球面体内的三维主动康复训练，并且调节气囊内部的不同气体压力，得到不同的球铰球头摆动的阻尼力，实现不同难易程度的主动康复训练，增加训练的多样性，提升康复效果。另外整个装置各个零件连接紧凑，降低了训练装置的整体外轮廓尺寸且重心集中，不仅可以单独使用，也可以安装在其他康复训练设备上扩展原有设备的功能。

Description

一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置
技术领域
本发明涉及一种用于上肢小臂手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，属于医疗保健器械技术领域。
背景技术
针对早期的脑卒中患者，有效的患肢康复运动训练对神经重塑和患肢运动功能的恢复至关重要。随着社会老龄化的加剧，脑卒中患者的比例也在攀升，医院里康复训练理疗师的工作强度也随之加大。所以针对康复训练的机器人得到迅速的发展，市场上出现了各种各样的上肢康复训练机器人。
现在市场上的上肢康复训练机器人大体包括外骨骼形式的和末端牵引形式两种，大多数都是针对上肢的肩关节和肘关节进行的康复训练，无法对小臂和腕关节康复训练；同时，市面上具有小臂和腕关节康复训练的机器人或者结构复杂，或者采用电机驱动而柔性低。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种结构紧凑且安全的用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本装置零件安装采用垂直结构，整体可以分为三层，最底层为本装置的固定底座，可以将本装置安装在桌面或者其他固定体上，也可以安装在某些上肢康复机器人的末端扩展康复训练功能。中间层为驱动小臂旋转的摆动气缸和小齿轮。摆动气缸刚性固定在底座上，然后小齿轮安装在摆动气缸的伸出轴上。最上层包括球铰部件及其固定架，大齿轮，手柄和臂托。首先是球铰部件固定架刚性连接到中间层的摆动气缸缸体上，然后将球铰部件安装在固定架上，其中球铰部件的球头部分连接手柄，手柄带动球头相对于球窝转动，两者的相对运动阻尼由球窝后面的气囊调节，当给气囊充气时，气囊推动球窝，然后球窝零件将球头压紧在球铰部件外壳的内壁上，从而增大球头转动的阻力。球铰部件尾部是可以绕其轴线转动的连接盘，连接盘上有螺纹孔，使用螺钉将大齿轮固定在连接盘上。臂托使用单个螺栓连接在大齿轮上，并可以绕着铰接轴相对于大齿轮摆动。
进一步的，所述装置底座的下表面设置有桌台，桌台的上安装有高度可调支腿。
具体的，可以根据具体用户的身高调节固定底座的升降。
进一步的，所述固定架的上表面通过螺纹连接有压板，压板设置在球铰部件的外侧面上端，球铰部件外壳通过设置在其外壳上的一圈凸起卡在固定架的凹槽中。
具体的，整个球铰部件外壳通过其外壳上的一圈凸起卡在固定架的凹槽中防止轴向的移动，然后通过压板和固定架之间的螺栓连接限制球铰部件的径向移动。
进一步的，所述大齿轮的外侧面上端设有安装平台。
具体的，安装平台的设置用于臂托的固定。
进一步的，所述臂托的内侧面设有弧形手臂体合槽，弧形槽内侧面设有采用抗菌内涂层。
具体的，弧形手臂体合槽更能贴合用户的手臂，抗菌内涂层采用CBC塑料。
进一步的，所述大齿轮的右侧面与臂托的下表面之间设有扭簧。
具体的，通过扭簧防止空载时臂托的一端下栽，从而可以起到支撑小臂的作用。
进一步的，所述小齿轮通过盖板与摆动气缸的输出轴固定连接。
具体的，小齿轮盖板的设置，方便了小齿轮与大齿轮的啮合调节后的固定。
进一步的，所述气囊气管穿过堵头设置，气囊气管连接气压控制回路。
具体的，通过气压控制回路可以对球囊进行充放气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本结构紧凑且安全的用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，操作简单，在使用时，首先通过调整移动球铰部件的安装固定高度来调整大小齿轮的啮合度，确保传动的精确性，然后将患者小臂放在臂托之上并用绷带固定，手握手柄即可；
2、本装置结构紧凑，重心集中且传动链简单；小臂的旋转和手腕的主动训练阻尼都是由气压驱动实现的，柔性驱动方式安全，且训练难度等级调节方便；本装置可以单独使用，也可以作为部件装配到其他设备上扩展功能。
附图说明
图1为本发明主视图；
图2为本发明爆炸图；
图3为本发明使用模拟图。
图中：1桌台、2装置底座、3摆动气缸、4固定架、5手柄、6球铰部件、61球头、62球铰部件外壳、63球窝、64转盘、65堵头、66气囊气管、7压板、8臂托、9扭簧、10大齿轮、11盖板、12小齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。当某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接在另一个特征上。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于上肢小臂手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，包括安装固定的桌台1，装置底座2，用于旋转驱动的摆动气缸3，连接固定球铰部件6的固定架4，摆动气缸3和固定架4通过螺栓和底座2连接固定。小齿轮12安装在摆动气缸3的轴向上并用盖板11通过螺钉固定。手柄5用于康复训练的病人抓握。球铰部件6可以细分为：和手柄5螺纹连接的球头61，球铰部件外壳62是用于球铰部件6安装固定的外壳体，球头61露出的一端是锥形的收缩口；和球头61相配合的球窝63，球窝63后面是气囊气管66，堵头65与球铰部件外壳62通过螺纹连接将球窝63和气囊都封装在球铰部件外壳62里面，通过对气囊充气使气囊膨胀，因为气囊的后面是螺纹连接的堵头65不可移动，所以气囊会推着球窝63零件移动将球头61压紧在球铰部件外壳62上，此时便增大了球头61相对于球窝63的转动阻尼。转盘64是相对于球铰部件外壳62可以相对转动的旋转盘。整个球铰部件6通过外壳上的一圈凸起卡在固定架4的凹槽中防止轴向的移动，然后通过压板7和固定架4之间的螺栓连接限制球铰部件6的径向移动。然后将大齿轮10通过螺钉固定在球铰转盘64上，然后将臂托8和大齿轮10铰接装配，并通过扭簧9防止空载时臂托的一端下栽，从而可以起到支撑小臂的作用。大齿轮10和小齿轮12的啮合精度可以用一些垫片改变球铰部件6的安装高度以及小齿轮12在摆动气缸3轴上的轴向位置来调整。
在使用时：使用中人体上肢小臂放在臂托8上，可以使用绑带将小臂和臂托8固定。给摆动气缸3通气旋转，由小齿轮12驱动大齿轮10摆动实现小臂的旋内和旋外。对于肌力比较弱的患者，球铰的阻尼应该设置的小一些，便于小臂的旋转康复训练。当患者的肌力恢复到一定程度后，可以适当给气囊充气而增加球铰的转动阻尼，实现患者的手腕主动训练和小臂的旋转的协同训练。调节气囊内部的不同气体压力，得到不同的球铰球头61摆动的阻尼力，适应患者不同程度的肌力进行训练。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：包括装置底座（2），底座（2）的上表面安装有摆动气缸（3），摆动气缸（3）的输出轴连接有小齿轮（12），摆动气缸（3）通过设置在其外侧面上端的固定架（4）连接有球铰部件（6）；
球铰部件（6）包括球头（61）、球铰部件外壳（62）、球窝（63）、转盘（64）、堵头（65）和气囊气管（66），其中球头（61）的外侧面左端中部设有手柄（5），球头（61）套接在的球铰部件外壳（62）内侧面左端，球铰部件外壳（62）的外侧面靠近球头（61）露出的一端设有锥形的收缩口，球铰部件外壳（62）的内侧面设有与球头（61）相配合的球窝（63），球窝（63）的右端面设有气囊，气囊上连接有气囊气管（66），堵头（65）与球铰部件外壳（62）通过螺纹连接将球窝（63）和气囊都封装在球铰部件外壳（62）内，球铰部件外壳（62）的外侧面端设有转盘（64）；
转盘（64）的左侧面设有有大齿轮（10），大齿轮（10）上设有臂托（8），大齿轮（10）与小齿轮（12）啮合设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述装置底座（2）的下表面设置有桌台（1），桌台（1）上安装有高度可调支腿。
3.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述固定架（4）的上表面通过设有压板（7），压板（7）设置在球铰部件（6）的外侧面上端，球铰部件外壳（62）通过设置在其外壳上的一圈凸起卡在固定架（4）的凹槽中。
4.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述大齿轮（10）的外侧面上端设有安装平台。
5.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述臂托（8）的内侧面设有弧形手臂体合槽，弧形槽内侧面采用抗菌内涂层。
6.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述大齿轮（10）的右侧面与臂托（8）的下表面之间设有扭簧（9）。
7.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述小齿轮（12）通过盖板（11）与摆动气缸（3）的输出轴固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于上肢小臂和手腕协调康复训练的柔性变阻尼装置，其特征在于：所述气囊气管（66）穿过堵头（65）设置，气囊气管（66）连接气压控制回路。
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