CN212592982U - 一种面向肩关节康复的辅助装备 - Google Patents

Abstract

一种面向肩关节康复的辅助装备，包括肩部护板、上臂辅助机构、上臂前后摆动运动机构和上臂左右伸展机构，所述肩部护板扣接在使用者的肩部上，所述上臂辅助机构包括两根上臂辅助杆，两根上臂辅助杆之间通过固定套连接，所述上臂前后摆动运动机构包括仿生三角肌A、齿轮电机和齿轮，所述上臂左右伸展机构包括仿生三角肌B、卷线电机和滑轮，齿轮电机驱动齿轮转动，带动仿生三角肌A进行前后滑动，从而实现上臂的前后摆动；卷线电机驱动卷线轮转动，卷线带动仿生三角肌B左右运动，从而实现上臂的左右伸展运动。本实用新型提供了一种面向肩关节康复的辅助装备，可通过3D打印技术快速、低成本制造，有着重量轻、操作简易、灵活性好的特点。

Description

一种面向肩关节康复的辅助装备

技术领域

本实用新型涉及康复器械技术领域，尤其是涉及一种面向肩关节康复的辅助装备。

背景技术

随着我国经济的高速发展，产品更新换代变得越来越快，为了满足国内市场需要，所以缩短设计到产品生产的周期开发出更多的产品变得至关重要，与此同时提高生产的质量和设计创新思路，高速高效制造变成当今社会制造业的热点。

康复机器人是医学机器人的一个重要分支。康复医学、生物力学、力学、机械力学、电子、材料科学、计算机科学，如机器人，已成为许多领域的国际机器人领域之一。研究热点。在生物医学工程中，传统的机械、传感技术、生物制药、智能控制技术、新技术，如计算机技术、医疗机器人等，医疗设备的快速发展带来的快速发展机遇在现场得到了推广。自动化和机器人技术。该医疗机器人结合了许多领域的最新研究，并将其应用于医疗和康复领域。其中，人工假体、支架等康复机器人占相当大的比例，康复身体残疾和医疗设备。康复机器人可细分为辅助和治疗型。辅助康复机器人主要用于促进老年人和残疾人的生活和工作，部分弥补了身体功能的退化。许多国家已经开始老龄化。根据世界卫生组织(WHO)的数据，在未来50年里，60岁以上的人口数量将翻一番。疾病和灾害也会造成许多障碍。我们需要很多的照顾。康复机器人不仅能维持日常生活，还能恢复独立和自尊，从而回归社会。目前，康复机器人不仅能促进康复服务的发展，还能促进新技术和相关领域新理论的发展。

申请公布号为CN105520819A的发明专利申请提供了名为“一种外骨骼式肩脚带与上肢协同康复机器人”的设计。该发明涉及一种外骨骼式肩脚带与上肢协同康复机器人，包括轮子、电器柜、显示器、显示器托架、升降柱、外伸梁，还包括肩部的内外旋机构、肩部的外展内收机构、肩部的前屈后展机构、上臂的长度调节机构、上臂的内外旋机构、肘部的屈伸机构、前臂的内外旋机构、前臂的长度调节机构、腕部的屈伸机构、手部的抓握机构、助动肩脚骨机构；该发明针对肩脚带肌肉麻痹与上肢偏瘫实施主动或者被动康复，且能实现左右臂互换。该发明还解决一个重要问题，即左右机械臂互换后引起的运动范围受限所导致的患者不适问题，为此设计的机械臂结构是沿着中轴线左右完全对称的。该设计能够很好的还原肩部及上肢的运动，但体积重量过于庞大，不适合用户日常生活中的使用。

授权公告号为CN204293444U的实用新型专利，提供了了名为“一种外骨骼式肩脚带与上肢协同康复机器人”。该实用新型涉及一种外骨骼式肩脚带与上肢协同康复机器人，包括轮子、电器柜、显示器、显示器托架、升降柱、外伸梁，还包括肩部的内外旋机构、肩部的外展内收机构、肩部的前屈后展机构、上臂的长度调节机构、上臂的内外旋机构、肘部的屈伸机构、前臂的内外旋机构、前臂的长度调节机构、腕部的屈伸机构、手部的抓握机构、助动肩脚骨机构；该实用新型针对肩脚带肌肉麻痹与上肢偏瘫实施主动或者被动康复，且能实现左右臂互换。该实用新型还解决一个重要问题，即左右机械臂互换后引起的运动范围受限所导致的患者不适问题，为此设计的机械臂结构是沿着中轴线左右完全对称的。该设计能够很好的还原肩部及上肢的运动，但体积重量过于庞大，不适合用户日常生活中的使用。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种面向肩关节康复的辅助装备，可通过3D打印技术快速、低成本制造，有着重量轻、操作简易、灵活性好的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向肩关节康复的辅助装备，包括肩部护板、上臂辅助机构、上臂前后摆动运动机构和上臂左右伸展机构，所述肩部护板扣接在使用者的肩部上，并通过弹性带进行固定，所述上臂辅助机构包括两根上臂辅助杆，两根上臂辅助杆之间通过固定套连接，固定套扣接在上臂上，两根上臂辅助杆通过弹性带固定在上臂上，所述上臂前后摆动运动机构包括仿生三角肌A、齿轮电机和齿轮，所述仿生三角肌A为C型，并且开口朝下的安装在肩部护板的右端上，同时，仿生三角肌A与肩部护板形成前后滑动副，所述齿轮电机安装在肩部护板上，其输出轴上设有所述齿轮，所述仿生三角肌A的顶面上设有齿型结构，所述齿轮与该齿型结构啮合；

所述上臂左右伸展机构包括仿生三角肌B、卷线电机和滑轮，所述仿生三角肌B为C型，位于两根上臂辅助杆之间，并且开口朝向肩部护板设置，仿生三角肌A的两个端部分别通过安装钮和螺栓与两根上臂辅助杆的上端和仿生三角肌B的两个端部铰接，所述卷线电机安装在齿轮电机上，其输出轴上设有卷线轮，所述滑轮位于仿生三角肌A的右侧，并且通过滑轮凸台安装在肩部护板右端中部上，卷线的一端与卷线轮连接，另一端绕过滑轮与仿生三角肌B的中部连接，滑轮高于仿生三角肌A；

齿轮电机驱动齿轮转动，齿轮带动仿生三角肌A进行前后滑动，从而实现上臂的前后摆动；卷线电机驱动卷线轮转动，卷线带动仿生三角肌B左右运动，从而实现上臂的左右伸展运动。

进一步，所述肩部护板的右端设有圆弧板，该圆弧板的凹面朝下设置，圆弧板的外端设有弧形限位条，所述仿生三角肌A安装在该圆弧板上，并且在靠近齿轮电机的一侧设有挡片，用于对仿生三角肌A进行轴向定位；

所述肩部护板的中部设有电机安装凸台，所述齿轮电机安装在该电机安装凸台上；所述肩部护板的两侧翼上分别设有用于安装弹性带的槽口，所述滑轮凸台安装在弧形限位条的外侧中部上。

再进一步，所述仿生三角肌A的两个端部分别设有一个安装孔，仿生三角肌B的两个端部分别设有一个对位方凸台，每个对位方台的中心处设有安装孔，所述安装钮上设有沉头安装孔，上臂辅助杆的上端设有对位方孔，所述安装钮上的凸台与仿生三角肌A的安装孔间隙配合，仿生三角肌B的对位方凸台与上臂辅助杆的对位方孔配合，螺栓依次穿过安装钮的沉头安装孔、上臂辅助杆的对位方孔和对位方凸台上的安装孔，将仿生三角肌A、上臂辅助杆和仿生三角肌B连接。

再进一步，所述仿生三角肌B的中部上设有用于固定卷线另一端的卷线孔凸台。

再进一步，所述上臂辅助杆上设有用于安装弹性带的槽口。

更进一步，所述肩部护板的两侧翼上还设有用于安装弹性带的圆孔，该圆孔位于槽口的上方，在其中一侧翼上还设有凸台通孔。

本实用新型的有益效果主要表现在：可通过3D打印技术快速、低成本制造，有着重量轻、操作简易、灵活性好的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的另一角度的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为图2的俯视图。

图5为本实用新型前摆动运动示意图。

图6为图5的侧视图。

图7为图5的俯视图。

图8为后摆动运动示意图。

图9为图8的侧视图。

图10为图8的俯视图。

图11为伸展运动示意图。

图12为图11的侧视图。

图13为图11的俯视图。

图14为收缩运动示意图。

图15为图14的侧视图。

图16为图14的俯视图。

图17为肩部护板的结构示意图。

图18为图17的主视图。

图19为图17的右视图。

图20为图17的俯视图。

图21为挡片的结构示意图。

图22为图21的主视图。

图23为仿生三角肌A的结构示意图。

图24为图23的侧视图。

图25为图23的俯视图。

图26为仿生三角肌B的结构示意图。

图27为图26的主视图。

图28为图26的侧视图。

图29为图26的俯视图。

图30为上臂辅助杆的结构示意图。

图31为图1的平面图。

图32为固定套的结构示意图。

图33为图32的主视图。

图34为图32的侧视图。

图35为安装钮的结构示意图。

图36为图35的主视图。

图37为图35的剖视图。

图38为滑轮的结构示意图。

图39为图38的主视图。

图40为图38的侧视图。

图41为齿轮的结构示意图。

图42为图41的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图42，一种面向肩关节康复的辅助装备，包括肩部护板1、上臂辅助机构、上臂前后摆动运动机构和上臂左右伸展机构，所述肩部护板1扣接在使用者的肩部上，并通过弹性带进行固定，所述上臂辅助机构包括两根上臂辅助杆5，两根上臂辅助杆5之间通过固定套6连接，固定套6扣接在上臂上，两根上臂辅助杆5通过弹性带固定在上臂上，所述上臂前后摆动运动机构包括仿生三角肌A3、齿轮电机8和齿轮11，所述仿生三角肌A3为C型，并且开口朝下的安装在肩部护板1的右端上，同时，仿生三角肌A3与肩部护板1形成前后滑动副，所述齿轮电机8安装在肩部护板1上，其输出轴上设有所述齿轮11，所述仿生三角肌A3的顶面上设有齿型结构，所述齿轮11与该齿型结构啮合；

所述上臂左右伸展机构包括仿生三角肌B4、卷线电机9和滑轮10，所述仿生三角肌B4为C型，位于两根上臂辅助杆5之间，并且开口朝向肩部护板1设置，仿生三角肌A3的两个端部分别通过安装钮7和螺栓与两根上臂辅助杆5的上端和仿生三角肌B4的两个端部铰接，所述卷线电机9安装在齿轮电机8上，其输出轴上设有卷线轮，所述滑轮10位于仿生三角肌A的右侧，并且通过滑轮凸台1.6安装在肩部护板1右端中部上，卷线的一端与卷线轮连接，另一端绕过滑轮10与仿生三角肌B4的中部连接，滑轮10高于仿生三角肌A3；

齿轮电机8驱动齿轮11转动，齿轮11带动仿生三角肌A3进行前后滑动，从而实现上臂的前后摆动；卷线电机8驱动卷线轮转动，卷线带动仿生三角肌B4左右运动，从而实现上臂的左右伸展运动。

进一步，所述肩部护板1的右端设有圆弧板1.5，该圆弧板1.5的凹面朝下设置，圆弧板1.5的外端设有弧形限位条，所述仿生三角肌A3安装在该圆弧板1.5上，并且在靠近齿轮电机8的一侧设有挡片2，用于对仿生三角肌A3进行轴向定位；

所述肩部护板1的中部设有电机安装凸台1.4，所述齿轮电机8安装在该电机安装凸台1.4上；所述肩部护板1的两侧翼上分别设有用于安装弹性带的槽口1.1，所述滑轮凸台1.6安装在弧形限位条的外侧中部上。

再进一步，所述仿生三角肌A3的两个端部分别设有一个安装孔3.1，仿生三角肌B4的两个端部分别设有一个对位方凸台4.1，每个对位方台4.1的中心处设有安装孔4.2，所述安装钮7上设有沉头安装孔7.2，上臂辅助杆5的上端设有对位方孔5.1，所述安装钮7上的凸台7.1与仿生三角肌A3的安装孔3.1间隙配合，仿生三角肌B4的对位方凸台4.1与上臂辅助杆5的对位方孔5.1配合，螺栓依次穿过安装钮7的沉头安装孔7.2、上臂辅助杆5的对位方孔5.1和对位方凸台4.1上的安装孔4.2，将仿生三角肌A3、上臂辅助杆5和仿生三角肌B4连接。

再进一步，所述仿生三角肌B4的中部上设有用于固定卷线另一端的卷线孔凸台4.3。

再进一步，所述上臂辅助杆5上设有用于安装弹性带的槽口。

更进一步，所述肩部护板1的两侧翼上还设有用于安装弹性带的圆孔1.2，该圆孔1.2位于槽口1.1的上方，在其中一侧翼上还设有凸台通孔1.3。

本实用新型的目的在于模拟人肩部带动上臂运动包括两个旋转自由度，分别为前后摆动运动和左右伸展运动，前摆动运动如图5所示，后摆动运动如图8所示，伸展运动如图11所示，收缩运动如图14所示。

肩部护板1，如图17所示，与使用者的肩部接触，依靠弹性带固定，作为其他结构部件的主要附着点。其包括：槽口1.1，用于安装弹性带；圆孔1.2，用于安装弹性带；凸台通孔1.3，用于提供额外的安装固定点；圆孔1.2的使用方法与槽口1.1类似，将弹性带从无凸台通孔1.3一侧的圆孔1.2中穿过。当用户仅单臂需要接受康复训练时，弹性带可由腋下绕过，后再从有凸台通孔1.3一侧的圆孔1.2中穿过系紧；当用户双臂均需要接受康复训练时，弹性带由一侧肩部护板1的圆孔1.2穿过，再穿过另一侧肩部护板1的对应侧的圆孔1.2，系紧弹性带。以上两种工况下，松紧带均可以使得肩部护板1向身体中心靠拢，更好地贴合用户的肩部，圆孔1.2的主要作用在于辅助槽孔1.1更好地使肩部护板1与用户肩部贴合，减少错位。凸台通孔1.3所在一侧为后侧(即用户背部一侧)，用来固定本实用新型的供能部分，如电池等。对双臂均进行康复训练的用户，通过在其中插入圆柱形连接杆，为不降低用户两肩之间相对运动的自由性，采用间隙配合，可以连接左右两个肩部护板1，除去作为功能部分的暗转点的作用外，还可以为两个肩部护板的连接提供一定的刚性支撑。电机安装凸台1.4，用于承载齿轮电机8与卷线电机9，作为齿轮电机8与卷线电机9的安装点；圆弧板1.5，用于承载仿生三角肌A3的周转运动；滑轮凸台1.6，用于安装滑轮10。

挡片2，如图21所示，固定于肩部护板1上，对三角肌A3进行轴向定位。其包括：安装孔2.1，通过螺钉固定于肩部护板1。盲孔1.7，共两个，通过螺钉与挡片2中2.1安装孔连接。

仿生三角肌A3，如图23所示，由齿轮电机8及齿轮11带动，完成绕肩部定轴的周转运动。其包括：安装孔3.1，通过安装钮7中沉头安装孔7.2和螺栓连接仿生三角肌B4和上臂辅助杆5；齿面3.2，模数为1与齿轮11配合传递动力，使仿生三角肌A3完成周转运动。

仿生三角肌B4，如图26所示，连接上臂辅助杆5安装于仿生三角肌A3上，完成绕仿生三角肌A3定轴的周转运动。其包括：对位方凸台4.1，与上臂辅助杆5中的对位方孔5.1配合，从而带动上臂辅助杆运动；安装孔4.2，通过安装钮7中7.2沉头安装孔和螺栓连接3三角肌A和上臂辅助杆5；卷线孔凸台4.3，用于固定卷线一端，承接由卷线电机9提供的拉力，完成绕仿生三角肌A3定轴的周转运动。

上臂辅助杆5，如图30所示，带动上臂运动。其包括：对位方孔5.1，与仿生三角肌B4中的对位方凸台4.1配合，从而带动上臂辅助杆5运动；安装孔5.2，通过螺栓与固定套6中安装孔6.1固定。

固定套6，如图32所示，与使用者上臂直接接触传递运动和力到使用者上臂。其包括：安装孔6.1，通过螺栓与上臂辅助杆5中安装孔5.2固定。

安装钮7，如图35所示，用于安装固定仿生三角肌A3、仿生三角肌B4和上臂辅助杆5。其包括：凸台7.1，与仿生三角肌A3中安装孔3.1间隙配合，定位仿生三角肌A3、仿生三角肌B4和上臂辅助杆5间的位置关系；沉头安装孔7.2，通过螺栓连接仿生三角肌A3、仿生三角肌B4和上臂辅助杆5。

齿轮电机8，安装于电机安装凸台1.4上，主轴与齿轮11中轴孔11.1形成过盈配合，提供动力。

卷线电机9，安装于电机安装凸台1.4上，主轴连接卷线轮，通过回收和释放卷线，带动仿生三角肌B4运动。

滑轮10，如图38所示，通过销安装于肩部护板1中滑轮凸台1.6上，作为定滑轮用于调整卷线角度。其包括：销孔10.1，通过销安装于肩部护板1中滑轮凸台1.6上；卷线凹槽10.2，容纳卷线。

齿轮11，如图41所示，用于传递动力。其包括：轴孔11.1与齿轮电机8的主轴形成过盈配合；齿面11.2，模数为1，与仿生三角肌A3中齿面3.2配合传递动力，使仿生三角肌A3完成周转运动。

本实用新型的工作过程为：使用时，将肩部护板1通过弹性带安装在肩部，将上臂辅助机构通过弹性带安装在上臂上，齿轮电机8驱动齿轮11转动，齿轮11带动仿生三角肌A3进行前后滑动，仿生三角肌A3带动上臂辅助机构进行前后摆动，从而实现上臂的前后摆动；卷线电机9驱动卷线轮转动，卷线带动仿生三角肌B4左右运动，仿生三角肌B4带动上臂辅助机构进行左右运动，从而实现上臂的左右伸展运动。

本实用新型可以通过3D打印技术低成本且快速地获得，且有较强的灵活性和易操作性,共计有两个自由度可以很好地模拟人类肩部的动作，使肩部带动上臂完成空间运动，实现对患者的神经及肌肉的运动刺激，辅助进行康复训练。

Claims (6)

1.一种面向肩关节康复的辅助装备，其特征在于：包括肩部护板、上臂辅助机构、上臂前后摆动运动机构和上臂左右伸展机构，所述肩部护板扣接在使用者的肩部上，并通过弹性带进行固定，所述上臂辅助机构包括两根上臂辅助杆，两根上臂辅助杆之间通过固定套连接，固定套扣接在上臂上，两根上臂辅助杆通过弹性带固定在上臂上，所述上臂前后摆动运动机构包括仿生三角肌A、齿轮电机和齿轮，所述仿生三角肌A为C型，并且开口朝下的安装在肩部护板的右端上，同时，仿生三角肌A与肩部护板形成前后滑动副，所述齿轮电机安装在肩部护板上，其输出轴上设有所述齿轮，所述仿生三角肌A的顶面上设有齿型结构，所述齿轮与该齿型结构啮合；

所述上臂左右伸展机构包括仿生三角肌B、卷线电机和滑轮，所述仿生三角肌B为C型，位于两根上臂辅助杆之间，并且开口朝向肩部护板设置，仿生三角肌A的两个端部分别通过安装钮和螺栓与两根上臂辅助杆的上端和仿生三角肌B的两个端部铰接，所述卷线电机安装在齿轮电机上，其输出轴上设有卷线轮，所述滑轮位于仿生三角肌A的右侧，并且通过滑轮凸台安装在肩部护板右端中部上，卷线的一端与卷线轮连接，另一端绕过滑轮与仿生三角肌B的中部连接，滑轮高于仿生三角肌A；

齿轮电机驱动齿轮转动，齿轮带动仿生三角肌A进行前后滑动，从而实现上臂的前后摆动；卷线电机驱动卷线轮转动，卷线带动仿生三角肌B左右运动，从而实现上臂的左右伸展运动。

2.如权利要求1所述的一种面向肩关节康复的辅助装备，其特征在于：所述肩部护板的右端设有圆弧板，该圆弧板的凹面朝下设置，圆弧板的外端设有弧形限位条，所述仿生三角肌A安装在该圆弧板上，并且在靠近齿轮电机的一侧设有挡片，用于对仿生三角肌A进行轴向定位；

所述肩部护板的中部设有电机安装凸台，所述齿轮电机安装在该电机安装凸台上；所述肩部护板的两侧翼上分别设有用于安装弹性带的槽口，所述滑轮凸台安装在弧形限位条的外侧中部上。

3.如权利要求1或2所述的一种面向肩关节康复的辅助装备，其特征在于：所述仿生三角肌A的两个端部分别设有一个安装孔，仿生三角肌B的两个端部分别设有一个对位方凸台，每个对位方台的中心处设有安装孔，所述安装钮上设有沉头安装孔，上臂辅助杆的上端设有对位方孔，所述安装钮上的凸台与仿生三角肌A的安装孔间隙配合，仿生三角肌B的对位方凸台与上臂辅助杆的对位方孔配合，螺栓依次穿过安装钮的沉头安装孔、上臂辅助杆的对位方孔和对位方凸台上的安装孔，将仿生三角肌A、上臂辅助杆和仿生三角肌B连接。

4.如权利要求1或2所述的一种面向肩关节康复的辅助装备，其特征在于：所述仿生三角肌B的中部上设有用于固定卷线另一端的卷线孔凸台。

5.如权利要求1或2所述的一种面向肩关节康复的辅助装备，其特征在于：所述上臂辅助杆上设有用于安装弹性带的槽口。

6.如权利要求2所述的一种面向肩关节康复的辅助装备，其特征在于：所述肩部护板的两侧翼上还设有用于安装弹性带的圆孔，该圆孔位于槽口的上方，在其中一侧翼上还设有凸台通孔。

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