CN212282096U - 一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术的不足，提供一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，采用了绳驱动的方式，装置惯性小，避免了对患者的二次伤害；空间利用率高，手臂装置内置硅胶，穿戴更舒适，更轻便，更符合人体手臂日常的运动状态，可以全方位的为上肢功能障碍及手术后恢复上肢功能的患者提供康复训练；本发明提供了一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其组成包括：腕部及肘部活动部分、手臂支撑部分和地面固定部分，其中腕部及肘部活动部分中的大臂穿戴装置与手臂支撑部分中弧形导轨模块连接，手臂支撑部分中的立柱与地面固定部分中的加强肋连接，地面固定部分中大底盘与地面连接。

Description

一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人

技术领域

本发明涉及康复机器人领域，尤其涉及一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人。

背景技术

对于脑血管疾病、严重脑外损伤或其它的神经系统疾病造成上肢功能障碍及手术后恢复上肢功能的患者，如脑卒中、帕金森、脑血栓等。有针对性的治疗是非常有效的，因此患者通常需要一些半助力的康复训练方法，但目前康复训练师较少，为了不增加医务人员的工作量，所以使用康复机器人来协助进行康复意义重大。

目前市面上有的康复机器人大致可以分为两类，一类是末端导引式康复机器人，它将患者手部处于运动装置上，由运动装置牵引患者手部运动，从而使臂部随着手部进行运动，来模拟日常生活中上肢的运动，使患者上肢各关节肌肉以及运动功能神经得到有效的物理刺激，达到康复的目的。这类康复机器人虽然装置相对较简单，但无法完全实现具有针对性的个性化康复训练路径，此外也无法精确地将牵引力施加到患肢各关节，有时甚至会造成二次伤害。另一类是外骨骼式康复机器人，它一般是通过助动装置带动患者的肢体运动，在每个关节处都有单独的助动装置，可以有效的克服末端导引式康复机器人存在的弊端。但是现有的骨骼式康复机器人达到助动的方式多为传动轮带动，轮盘重量大，惯性过大，不利于患者的穿戴与康复，无法达到良好的治疗效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，解决了现有末端导引式康复机器人无法精确地将牵引力施加到患肢各关节以达到刺激神经的目的，甚至对患者造成二次伤害的问题，同时解决了现有外骨骼式康复机器人关节处直接采用电机驱动的装置惯性大，穿戴不方便以及自由度不足等问题。从而使得该上肢康复训练机器人穿戴更舒适，更轻便，尺寸和重量更小，能使上肢各关节肌肉以及运动功能神经得到有效的物理刺激,能够更符合人手臂日常的运动状态，满足对上肢功能障碍人群的康复训练要求。

本发明提供了一种可穿戴柔性绳驱腕部康复训练机器人，其组成包括：腕部及肘部活动部分1、手臂支撑部分2和地面固定部分3，其中腕部及肘部活动部分1中的大臂穿戴装置107与手臂支撑部分2中弧形导轨模块212通过螺钉连接，手臂支撑部分2中的立柱201与地面固定部分3中的加强肋303通过螺钉连接，地面固定部分3中大底盘307与地面通过螺栓连接。

本发明优点在于采用了柔性绳驱动的方式，并且实现关节所需的自由度时未采用关节转盘等较大机构等的方案，因而本发明所提供的装置空间利用率高，穿戴更舒适，更轻便，能够对上肢各关节肌肉以及运动功能神经得到有效的物理刺激，更符合人体手臂日常的运动状态，避免了对患者造成二次伤害，本发明所提供的装置拥有六个主动自由度，可对上肢功能障碍及手术后恢复上肢功能的患者提供全方位安全可靠的康复训练。

附图说明

图1是一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人的结构示意图；

图2是一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人中腕部及肘部活动部分1的结构示意图；

图3是一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人中手臂支撑部分2的结构示意图；

图4是一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人中地面固定部分3的结构示意图；

具体实施方式

1.参阅图1、图2、图3，图4，本发明提供的一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其组成包括：腕部及肘部活动部分1、手臂支撑部分2和地面固定部分3，其中腕部及肘部活动部分1中的大臂穿戴装置107与手臂支撑部分2中弧形导轨模块212通过螺钉连接，手臂支撑部分2中的立柱201与地面固定部分3中的加强肋303通过螺钉连接，地面固定部分3中大底盘307与地面通过螺栓连接。

2.参阅图2，腕部及肘部活动部分1由手部支架101、柔性绳固定块102、腕部姿态调节弹簧103、小臂穿戴装置104、肘关节旋转盘105、驱动绳限位固定块106、大臂穿戴装置107、防护硅胶108、腕部后位固定环109、腕部前位固定环110、限位滑动块111、手握柱112组成，其中手部支架101与腕部前位固定环110通过螺钉连接，手部支架101与手握柱112通过螺钉连接，手部支架101与限位滑动块111通过直线滑动连接，3个柔性绳固定块102与腕部前位固定环110通过推力轴承连接，腕部姿态调节弹簧103与腕部前位固定环110通过螺钉连接，腕部姿态调节弹簧103与腕部后位固定环109通过螺钉连接，腕部后位固定环109与小臂穿戴装置104通过螺钉连接，小臂穿戴装置104与大臂穿戴装置107通过螺钉连接，肘关节旋转盘105与大臂穿戴装置107通过螺钉连接，驱动绳限位固定块106与大臂穿戴装置107通过螺钉连接，防护硅胶108与小臂穿戴装置104通过固定连接，防护硅胶108与大臂穿戴装置107通过固定连接。

3.参阅图3，手臂支撑部分2由立柱201、高度调节装置202、角度调节装置203、横梁204、肩部向外扩张电机205、横梁前部连接块206、肩部横向连接件207、肩部纵向连接件208、肩部绕环运动电机209、前端连接件210、弧形导轨控制电机211、弧形导轨模块212组成，其中立柱201与高度调节装置202通过滑动连接，高度调节装置202与角度调节装置203通过周向连接，角度调节装置203与横梁204通过螺钉连接，横梁204与横梁前部连接块206通过螺钉连接，肩部向外扩张电机205与横梁前部连接块206通过螺钉连接，横梁前部连接块206与肩部横向连接件207通过周向连接，肩部横向连接件207与肩部纵向连接件208通过螺钉连接，肩部纵向连接件208与前端连接件210通过周向连接，肩部纵向连接件208与肩部绕环运动电机209通过螺钉连接，前端连接件210与弧形导轨模块212通过螺钉连接，弧形导轨控制电机211与弧形导轨模块212通过螺钉连接。

4.参阅图4，地面固定部分3由肘部电机301、肘部电机控制器302、加强肋303、腕部电机控制器Ⅰ304、腕部电机Ⅰ305、电机支架306、大底盘307、小底盘308、腕部电机Ⅱ309、腕部电机控制器Ⅱ310、腕部电机Ⅲ311、腕部电机控制器Ⅲ312和电机支柱313组成，其中肘部电机301与电机支架306通过固定连接，电机支架306与小底盘308通过螺钉连接，肘部电机控制器302与小底盘308通过螺钉连接，腕部电机控制器Ⅰ304与小底盘308通过螺钉连接，腕部电机Ⅰ305与电机支架306通过固定连接，腕部电机Ⅱ309与电机支架306通过固定连接，腕部电机控制器Ⅱ310与小底盘308通过螺钉连接，腕部电机控制器Ⅲ312与与电机支架306通过固定连接，腕部电机Ⅲ311与小底盘308通过螺钉连接，加强肋303与小底盘308通过螺钉连接，加强肋303与大底盘307通过螺钉连接，电机支柱313与大底盘307和小底盘308通过螺钉连接。

Claims (4)

1.一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，由腕部及肘部活动部分(1)、手臂支撑部分(2)和地面固定部分(3)组成，其特征是腕部及肘部活动部分(1)中的大臂穿戴装置(107)与手臂支撑部分(2)中的弧形导轨模块(212)连接,手臂支撑部分(2)中的立柱(201)与地面固定部分(3)中的加强肋(303)连接，地面固定部分(3)中的大底盘(307)与地面连接。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征是腕部及肘部活动部分(1)由手部支架(101)、柔性绳固定块(102)、腕部姿态调节弹簧(103)、小臂穿戴装置(104)、肘关节旋转盘(105)、驱动绳限位固定块(106)、大臂穿戴装置(107)、防护硅胶(108)、腕部后位固定环(109)、腕部前位固定环(110)、限位滑动块(111)、手握柱(112)组成，其中手部支架(101)与腕部前位固定环(110)连接，手部支架(101)与手握柱(112)连接，手部支架(101)与限位滑动块(111)连接，3个柔性绳固定块(102)与腕部前位固定环(110)连接，腕部姿态调节弹簧(103)与腕部前位固定环(110)连接，腕部姿态调节弹簧(103)与腕部后位固定环(109)连接，腕部后位固定环(109)与小臂穿戴装置(104)连接，小臂穿戴装置(104)与大臂穿戴装置(107)连接，肘关节旋转盘(105)与大臂穿戴装置(107)连接，驱动绳限位固定块(106)与大臂穿戴装置(107)连接，防护硅胶(108)与小臂穿戴装置(104)连接，防护硅胶(108)与大臂穿戴装置(107)连接。

3.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征是手臂支撑部分(2)由立柱(201)、高度调节装置(202)、角度调节装置(203)、横梁(204)、肩部向外扩张电机(205)、横梁前部连接块(206)、肩部横向连接件(207)、肩部纵向连接件(208)、肩部绕环运动电机(209)、前端连接件(210)、弧形导轨控制电机(211)、弧形导轨模块(212)组成，其中立柱(201)与高度调节装置(202)连接，高度调节装置(202)与角度调节装置(203)连接，角度调节装置(203)与横梁(204)连接，横梁(204)与横梁前部连接块(206)连接，肩部向外扩张电机(205)与横梁前部连接块(206)连接，横梁前部连接块(206)与肩部横向连接件(207)连接，肩部横向连接件(207)与肩部纵向连接件(208)连接，肩部纵向连接件(208)与前端连接件(210)连接，肩部纵向连接件(208)与肩部绕环运动电机(209)连接，前端连接件(210)与弧形导轨模块(212)连接，弧形导轨控制电机(211)与弧形导轨模块(212)连接。

4.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征是地面固定部分(3)由肘部电机(301)、肘部电机控制器(302)、加强肋(303)、腕部电机控制器Ⅰ(304)、腕部电机Ⅰ(305)、电机支架(306)、大底盘(307)、小底盘(308)、腕部电机Ⅱ(309)、腕部电机控制器Ⅱ(310)、腕部电机Ⅲ(311)、腕部电机控制器Ⅲ(312)和电机支柱(313)组成，其中肘部电机(301)与电机支架(306)连接，电机支架(306)与小底盘(308)连接，肘部电机控制器(302)与小底盘(308)连接，腕部电机控制器Ⅰ(304)与小底盘(308)连接，腕部电机Ⅰ(305)与电机支架(306)连接，腕部电机Ⅱ(309)与电机支架(306)连接，腕部电机控制器Ⅱ(310)与小底盘(308)连接，腕部电机控制器Ⅲ(312)与电机支架(306)连接，腕部电机Ⅲ(311)与小底盘(308)连接，加强肋(303)与小底盘(308)连接，加强肋(303)与大底盘(307)连接，电机支柱(313)与大底盘(307)和小底盘(308)连接。

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