CN213465894U - 一种外骨骼机械臂及上肢康复训练装置 - Google Patents

Abstract

一种外骨骼机械臂及上肢康复训练装置，其外骨骼机械臂包括肩关节运动组件和肘关节运动组件，所述肩关节运动组件包括肩关节和肩关节驱动单元，所述肩关节可由所述肩关节驱动单元驱动；所述肘关节运动组件包括肘关节和肘关节驱动单元，所述肘关节可由所述肘关节驱动单元驱动。本实用新型的外骨骼机械臂，能够帮助患者实现单关节和多关节的康复运动，从而进行更好的肌力恢复训练；本实用新型的上肢康复训练装置包括外骨骼机械臂，使用时，将用户手臂放置于外骨骼机械臂内，能够实现多种康复训练模式，并可适应患者在不同康复阶段进行训练的需求，适用范围广。

Description

一种外骨骼机械臂及上肢康复训练装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种外骨骼机械臂及上肢康复训练装置。

背景技术

目前老龄化现象严重，中风用户数量增多，大都伴随上肢功能障碍。在对用户进行针对式的上肢康复训练时，早期的治疗方案一般是由医师掰动用户的手臂进行重复性的康复训练，先逐渐改善用户的肌力功能，康复到一定程度后再配合一些简单的辅具进行强化训练。

现有的这种上肢康复训练方式需要大量的医生体力投入，康复训练效率较低，在医患比例较为悬殊的背景下，患者很难得到充分的康复训练。

因此，有必要提供一种专门的辅助器具，能够有效地对患者的关节训练起到辅助作用，提高患者上肢肌力恢复训练的效率，减少医师的时间和体力投入。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种外骨骼机械臂及上肢康复训练装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型提供了一种外骨骼机械臂，所述外骨骼机械臂包括肩关节运动组件和肘关节运动组件，所述肩关节运动组件包括肩关节和肩关节驱动单元，所述肩关节可由所述肩关节驱动单元驱动运动；所述肘关节运动组件包括肘关节和肘关节驱动单元，所述肘关节可由所述肘关节驱动单元驱动运动。

优选地，所述肩关节包括肩关节第一关节、肩关节第二关节和肩关节第三被动关节，所述肩关节驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元；所述第一驱动单元驱动所述肩关节第一关节实现大臂的外展内收运动；所述第二驱动单元驱动所述肩关节第二关节实现大臂的上抬下降运动；所述肩关节第三被动关节实现小臂的被动调节旋转运动。

优选地，所述肘关节包括肘关节第一关节和肘关节第二被动关节，所述肘关节驱动单元包括第三驱动单元，所述第三驱动单元驱动所述肘关节第一关节实现小臂的弯曲运动。

优选地，所述外骨骼机械臂末端设有阻尼式腕关节和握力手柄，所述阻尼式腕关节与所述握力手柄通过手柄拉杆连接。

优选地，所述外骨骼机械臂还包括调节机构，用于调节所述肩关节第三被动关节、肘关节第二被动关节和所述阻尼式腕关节的间距。

优选地，所述外骨骼机械臂还包括大臂拉杆和小臂拉杆，所述大臂拉杆上设有大臂固定组件，所述小臂拉杆上设有小臂固定组件。

优选地，所述外骨骼机械臂的所述肩关节第三被动关节和所述肘关节第二被动关节采用包围式滑轨结构。

本实用新型还提供一种上肢康复训练装置，包括如前所述的外骨骼机械臂，还包括机身，所述外骨骼机械臂固定在所述机身上，所述机身上设有垂直升降模组、水平移动模组，所述垂直升降模组和所述水平移动模组分别用于驱动所述外骨骼机械臂进行升降、平移运动。

优选地，所述上肢康复训练装置还包括显示器，所述显示器用于显示示范动作。

优选地，所述机身上设有医用脚轮、急停开关、和/或推把手。

本实用新型提供的外骨骼机械臂，根据上肢主要关节的康复动作进行设计，能够帮助患者实现单关节和多关节的康复运动，从而进行更好的肌力恢复训练；且成本低，设计简单，安全系数高。本实用新型提供的上肢康复训练装置采用外骨骼机械臂，使用时，将用户手臂放置于外骨骼机械臂内，运动范围大，可实现各关节的动作，能够有效地进行关节康复训练，减少医师的体力和时间投入，提升康复训练效率；并可适应患者在不同康复阶段进行训练的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的外骨骼机械臂的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的上肢康复训练装置的结构示意图。

附图标记：

1.医用脚轮；2.机身；3.急停开关；4.推把手；5.垂直升降模组；6.水平移动模组；71.第一驱动单元；72.第二驱动单元；73.第三驱动单元；8.肩关节第三被动关节；9.肘关节第二被动关节；10.显示器；13.握力手柄；14.手柄拉杆；15.大臂拉杆；16.小臂拉杆；17.阻尼式腕关节；20.柱塞；101.大臂绑带；102.小臂绑带。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本实用新型的一个方面，提供一种外骨骼机械臂，如图1所示，外骨骼机械臂包括肩关节运动组件和肘关节运动组件，其中，肩关节运动组件包括肩关节和肩关节驱动单元，肩关节可由肩关节驱动单元驱动运动；肘关节运动组件包括肘关节和肘关节驱动单元，肘关节可由肘关节驱动单元驱动运动。

具体地，本实施例提供的外骨骼机械臂中，肩关节包括肩关节第一关节、肩关节第二关节和肩关节第三被动关节8；肩关节驱动单元包括对应于肩关节第一关节的第一驱动单元71、对应于肩关节第二关节的第二驱动单元72；第一驱动单元71可驱动肩关节第一关节实现大臂的外展内收运动，第二驱动单元72可驱动肩关节第二关节实现大臂的上抬下降运动。即，本实施例中，通过肩关节第一关节、肩关节第二关节和肩关节第三被动关节8的运动可分别实现大臂的外展/内收，大臂的上抬下降以及小臂的被动调节旋转。

本实施例提供的外骨骼机械臂中，肘关节包括肘关节第一关节和肘关节第二被动关节9，肘关节驱动单元包括对应于肘关节第一关节的第三驱动单元73，第三驱动单元73可驱动肘关节第一关节实现小臂的弯曲。本实施例中，通过肘关节运动组件可实现小臂的弯曲等运动。

此外，本实施例的外骨骼机械臂末端还设有阻尼式腕关节17和握力手柄13，可实现用户手腕和握力的测量和康复训练。握力手柄13与阻尼式腕关节17通过手柄拉杆14连接。

本实施例提供的外骨骼机械臂，使用时，将手臂放置于外骨骼机械臂内，运动范围大，可实现各大关节的动作，能够有效的进行关节训练和康复。本实施例中的外骨骼机械臂针对上肢主要关节的康复动作，成本低，设计简单，安全系数高。此外，本实施例能够通过肩关节驱动单元和肘关节驱动单元带动用户的上肢运动，可以解决早期用户的肌力恢复训练问题，对于早期较为严重的用户起到训练作用。降低医生的体力投入，提升康复训练效率。

优选地，外骨骼机械臂的第三个自由度(实现小臂绕大臂轴的旋转)为被动式调节。

如图1所示，三个驱动单元的中轴正交，两两相互垂直。各个驱动单元均包括伺服电机、减速箱、抱闸等，系一体化驱动单元，功能全、空间紧凑、方便布线。

优选地，外骨骼机械臂的肩关节第三被动关节8和肘关节第二被动关节9采用包围式滑轨结构。外骨骼机械臂可实现左右手互换，在外骨骼机械臂互换的过程中，可实现快速定位、切换和固定，只需拔出柱塞20，切换后自动定位固定。

如图1所示，外骨骼机械臂还包括大臂拉杆15和小臂拉杆16，大臂拉杆15和小臂拉杆16可通过手动或者电动来调节长短，来适应不同长短手臂的用户。用户的肩关节、肘关节分别和外骨骼机械臂的肩关节、肘关节位置对应。本实施例采用手动调节机构用于调节肩关节8第三被动关节、肘关节第二被动关节9和阻尼式腕关节17的间距。

优选地，大臂拉杆15上设置有大臂固定组件，例如大臂绑带101，小臂拉杆16上设置有小臂固定组件，例如小臂绑带102，用于将用户的大臂和小臂与外骨骼机械臂固定。

根据本实用新型的另一个方面，还提供一种上肢康复训练装置，如图2所示，本实施例中的上肢康复训练装置包括前述实施例中的外骨骼机械臂，还包括机身2，外骨骼机械臂固定在机身2上，机身2上设有垂直升降模组5、水平移动模组6。垂直升降模组5、水平移动模组6，分别用于驱动外骨骼机械臂进行升降、平移等运动。优选地，机身2上还设有医用脚轮1、急停开关3、推把手4等等，此外，还可包括座椅，患者在进行康复训练时，可坐在座椅上。

本实用新型中的上肢康复训练装置中设置有电源、主机等硬件设备。优选地，上肢康复训练装置还可包括显示器10，在康复训练的过程中，主机与显示器10通过动画、图像、声音等方式显示示范动作，提示用户完成各种训练动作。

本实用新型提供的上肢康复训练装置，通过采用外骨骼机械臂执行康复训练的各种关节运动动作，能够让患者进行被动式的康复训练，这种康复训练方法可以帮助早期严重的上肢功能障碍的用户进行更好的康复。

被动康复训练主要针对早期严重的上肢残障用户，更好地恢复肌力训练，实现单关节和多关节的康复运动，并且配合吃饭、抓取物品、擦桌子等视觉应用场景。

具体地，在被动康复训练模式中，由三个驱动单元带动大臂拉杆15和小臂拉杆16运动，来带动手臂进行对应动作。可分为单关节康复训练和多关节联动康复训练。动作的同时，显示器10可显示丰富的动作场景，如配合吃饭、抓取、擦玻璃等动作场景，来对用户进行视觉刺激。

本实用新型提供的上肢康复训练装置，不仅可以实现用户的被动康复训练(外骨骼机械臂带动手臂运动)，还可以用于实现被动辅助康复训练(手臂主动，外骨骼机械臂助力辅助)和主动康复训练(手拖动外骨骼机械臂运动)等多种康复训练模式。

被动辅助康复训练适用于进行一定康复训练，肌力恢复一定程度或者是轻度残障用户，由用户手臂带动外骨骼机械臂运动，外骨骼机械臂配合给与助力，给与一定的补偿运动。还可以配合一定的视觉刺激，达到更好的康复效果。并可配合多种康复方案，提供对应的视觉康复场景，从而在康复训练的过程中提供更好的视觉刺激。

主动康复训练适用于康复效果较好的用户，用户可以实现大幅度快捷地动作，通过设定一系列不同难度的游戏，用户根据显示器中显示的内容通过摆动手臂完成游戏动作。通过配合设定的多种动画场景，用户可进行互动类的康复训练游戏。

主动康复训练还具有阻尼式训练方式，通过设定各个关节的阻力大小，将阻尼式训练分为多个不同等级，用户可以进行由零阻力到重阻力之前不同程度的力量训练和游戏互动。

综上，本实用新型提供的上肢康复训练装置能够实现被动、被动辅助、主动等多种康复训练模式，适合不同康复阶段的用户进行上肢康复训练，适应范围广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种外骨骼机械臂，其特征在于，所述外骨骼机械臂包括肩关节运动组件和肘关节运动组件，所述肩关节运动组件包括肩关节和肩关节驱动单元，所述肩关节可由所述肩关节驱动单元驱动运动；所述肘关节运动组件包括肘关节和肘关节驱动单元，所述肘关节可由所述肘关节驱动单元驱动运动;

其中，所述肩关节包括肩关节第一关节、肩关节第二关节和肩关节第三被动关节，所述肩关节驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元；所述第一驱动单元驱动所述肩关节第一关节实现大臂的外展内收运动；所述第二驱动单元驱动所述肩关节第二关节实现大臂的上抬下降运动；所述肩关节第三被动关节实现小臂的被动调节旋转运动。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机械臂，其特征在于，所述肘关节包括肘关节第一关节和肘关节第二被动关节，所述肘关节驱动单元包括第三驱动单元，所述第三驱动单元驱动所述肘关节第一关节实现小臂的弯曲运动。

3.根据权利要求2所述的外骨骼机械臂，其特征在于，所述外骨骼机械臂末端设有阻尼式腕关节和握力手柄，所述阻尼式腕关节与所述握力手柄通过手柄拉杆连接。

4.根据权利要求3所述的外骨骼机械臂，其特征在于，所述外骨骼机械臂还包括调节机构，用于调节所述肩关节第三被动关节、肘关节第二被动关节和所述阻尼式腕关节的间距。

5.根据权利要求1所述的外骨骼机械臂，其特征在于，所述外骨骼机械臂还包括大臂拉杆和小臂拉杆，所述大臂拉杆上设有大臂固定组件，所述小臂拉杆上设有小臂固定组件。

6.根据权利要求2-4之任一项所述的外骨骼机械臂，其特征在于，所述外骨骼机械臂的所述肩关节第三被动关节和所述肘关节第二被动关节采用包围式滑轨结构。

7.一种上肢康复训练装置，其特征在于，包括如权利要求1-6之任一项所述的外骨骼机械臂，还包括机身，所述外骨骼机械臂固定在所述机身上，所述机身上设有垂直升降模组、水平移动模组，所述垂直升降模组和所述水平移动模组分别用于驱动所述外骨骼机械臂进行升降、平移运动。

8.根据权利要求7所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述上肢康复训练装置还包括显示器，所述显示器用于显示示范动作。

9.根据权利要求7或8所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述机身上设有医用脚轮、急停开关、和/或推把手。

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