CN215132622U - 上肢康复用肩关节组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种上肢康复用肩关节组件，包括：内收/外展机构、内旋/外旋机构、前屈/后伸机构和平行四边形机构。本实用新型的上肢康复用肩关节组件能对上肢肩关节障碍或功能受限的患者辅助进行肩关节内收/外展、内旋/外旋、前屈/后伸三个自由度的被动康复训练；本实用新型中，通过平行四边形机构的设置能避免肩关节三个自由度之间驱动产生干涉的情况，保障了该肩关节可完成三个自由度的康复训练；本实用新型的限位装置还具有缓冲机构，能缓冲碰撞冲击力，减小对肩关节的冲击造成的伤害或不适感，能提高其使用的舒适性。

Description

上肢康复用肩关节组件

技术领域

本实用新型涉及康复医疗设备领域，特别涉及一种上肢康复用肩关节组件。

背景技术

对于脑卒中、中风和截瘫肢体残障患者，生活质量的高低取决于残障肢体功能的恢复程度。运用先进康复治疗技术，改善患者肢体运动功能，使患者在最短时间内达到最令人满意的康复治疗效果并最终脱离病残的折磨，一直是康复工作者的目标。

外骨骼康复机器人作为一种神经康复类高端医疗器械，可以帮助患者进行高强度、重复性、针对性和互动性的康复训练。上肢外骨骼康复机器人可用于对患者的肩关节、肘关节和腕关节进行康复训练。其中，肩关节具有内收/外展、内旋/外旋机构、前屈/后伸机构的自由度，肩关节康复训练组件需要能实现这几个自由度的训练。现有技术中，为了实现三个自由度的运动，容易出现各个运动之间存在干涉的现象，难以满足使用的需求。另外，为保证肩关节康复训练的安全，需要进行安全限位，但现在的机构中要么缺少相关限位机构，要么采用的是刚性限位机构，有一定的碰撞冲击力，降低了使用的舒适性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种上肢康复用肩关节组件。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种上肢康复用肩关节组件，包括：内收/外展机构、内旋/外旋机构、前屈/后伸机构和平行四边形机构；

所述内收/外展机构包括固定座、固接在所述固定座上的内收/外展电机以及与所述内收/外展电机的输出端驱动连接的第一旋转板；

所述内旋/外旋机构包括固接在所述第一旋转板的另一端的内旋/外旋电机和第一安装板；

所述平行四边形机构包括与第一端所述内旋/外旋电机的输出端驱动连接的第二旋转板、第一端与所述第二旋转板的第二端可转动连接的第一连杆以及第一端与所述第一安装板可转动连接且第二端与所述第一连杆可转动连接的第二连杆；

所述前屈/后伸机构包括固接在所述第一连杆的第二端的前屈/后伸电机、第一端与所述前屈/后伸电机的输出端驱动连接的第三旋转板以及固接在所述第三旋转板的第二端的连接机构；

所述连接机构用于与佩戴者的手臂连接，所述第三旋转板的第二端作为运动端并通过所述连接机构带动佩戴者的手臂运动，所述固定座作为固定端，所述内收/外展机构用于带动佩戴者的手臂进行内收/外展运动，所述内旋/外旋机构用于带动佩戴者的手臂进行内旋/外旋运动，所述前屈/后伸机构用于带动佩戴者的手臂进行前屈/后伸运动。

优选的是，所述第二连杆与所述第一连杆的连接位置处于所述第一连杆的第一端和第二端之间。

优选的是，所述连接机构为可套设在手臂上的连接套环。

优选的是，所述第三旋转板包括与所述前屈/后伸电机的输出端驱动连接的圆形板以及与所述圆形板连接的矩形板；

所述前屈/后伸电机上间隔固接有第一限位挡块和第二限位挡块；

所述第一限位挡块通过对所述矩形板的第一侧进行阻挡，能够实现对所述第三旋转板朝第一方向转动的极限位置进行限位；

所述第二限位挡块通过对所述矩形板的第二侧进行阻挡，能够实现对所述第三旋转板朝第二方向转动的极限位置进行限位。

优选的是，所述第二旋转板包括位于中间的矩形部以及位于所述矩形部两端的两个半圆形部；

所述内旋/外旋电机上固接有第三限位挡块，

所述第三限位挡块通过对所述矩形部进行阻挡，能够实现对所述第二旋转板朝第三方向转动的极限位置进行限位；

所述第一安装板通过对所述矩形部进行阻挡，能够实现对所述第二旋转板朝第四方向转动的极限位置进行限位。

优选的是，所述第一限位挡块、第二限位挡块和第三限位挡块结构相同，均包括挡块本体、开设在所述挡块本体的内侧表面的弧形接触凹槽以及开设在所述挡块本体的第一端的固定孔；所述固定孔内设置有用于将所述挡块本体固接在所述第一电机或第二电机的外壁上的固定件；

所述弧形接触凹槽用于与所述前屈/后伸电机或内旋/外旋电机的柱状外壁接触，所述挡块本体的第二端用于阻挡所述矩形板或矩形部。

优选的是，所述固定孔为光孔，所述前屈/后伸电机和内旋/外旋电机的外壁上均开设有与所述固定孔位置对应的螺纹孔，所述固定件为可穿过所述光孔以螺纹连接在所述螺纹孔中的螺丝。

优选的是，所述挡块本体的第二端的中部开设有第一形变槽，沿所述挡块本体的第二端向所述挡块本体的第一端，所述第一形变槽的宽度逐渐变小；

所述第一形变槽沿长度方向不贯通所述挡块本体，所述第一形变槽沿厚度方向贯通所述挡块本体；

其中，沿所述挡块本体的第二端向所述挡块本体的第一端为所述挡块本体的长度方向，所述固定孔的开设方向为所述挡块本体的厚度方向。

优选的是，所述第一形变槽的两内壁之间连接有缓冲弹簧，所述第一形变槽的其中一个内壁上固接有限位柱。

优选的是，所述弧形接触凹槽中部朝向所述挡块本体的内部开设有第二形变槽。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的上肢康复用肩关节组件能对上肢肩关节障碍或功能受限的患者辅助进行肩关节内收/外展、内旋/外旋、前屈/后伸三个自由度的被动康复训练；

本实用新型中，通过平行四边形机构的设置能避免肩关节三个自由度之间驱动产生干涉的情况，保障了该肩关节可完成三个自由度的康复训练；

本实用新型的限位装置还具有缓冲机构，能缓冲碰撞冲击力，减小对肩关节的冲击造成的伤害或不适感，能提高其使用的舒适性。

附图说明

图1为本实用新型的上肢康复用肩关节组件在人体上佩戴的结构示意图；

图2为本实用新型的上肢康复用肩关节组件在人体上佩戴的另一个视角的结构示意图；

图3为本实用新型的上肢康复用肩关节组件的结构示意图；

图4为本实用新型的上肢康复用肩关节组件卸去内收/外展机构后的结构示意图；

图5-6为本实用新型的平行四边形机构原理示意图；

图7为本实用新型的前屈/后伸机构的结构示意图；

图8为本实用新型的第三旋转板处于一个极限旋转位置时的结构示意图；

图9为本实用新型的第三旋转板处于另一个极限旋转位置时的结构示意图；

图10为本实用新型的一种实施例中的挡块本体的结构示意图；

图11为本实用新型的另一种实施例中的挡块本体的结构示意图；

图12为本实用新型的另一种实施例中的挡块本体的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1—内收/外展机构；10—固定座；11—内收/外展电机；12—第一旋转板；

2—内旋/外旋机构；20—内旋/外旋电机；21—第一安装板；

3—平行四边形机构；30—第二旋转板；31—第一连杆；32—第二连杆；33—第三限位挡块；300—第二旋转板的第一端；301—第二旋转板的第二端；302—矩形部；303—半圆形部；310—第一连杆的第一端；311—第一连杆的第二端；320—第二连杆的第一端；321—第二连杆的第二端；

4—前屈/后伸机构；40—前屈/后伸电机；41—第三旋转板；42—连接机构；43—第一限位挡块；44—第二限位挡块；410—第三旋转板的第一端；411—第三旋转板的第二端；412—圆形板；413—矩形板；414—矩形板的第一侧；415—矩形板的第二侧；

50—挡块本体；51—弧形接触凹槽；52—固定孔；53—第一形变槽；54—缓冲弹簧；55—限位柱；56—第二形变槽；57—安装槽；500—挡块本体的第一端；501—挡块本体的第二端。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-10所示，本实施例的一种上肢康复用肩关节组件，包括：内收/外展机构1、内旋/外旋机构2、前屈/后伸机构4和平行四边形机构3；

内收/外展机构1包括固定座10、固接在固定座10上的内收/外展电机11以及与内收/外展电机11的输出端驱动连接的第一旋转板12；

内旋/外旋机构2包括固接在第一旋转板12的另一端的内旋/外旋电机20和第一安装板21；第一安装板21与第一旋转板12的下端固接。

平行四边形机构3包括与第一端内旋/外旋电机20的输出端驱动连接的第二旋转板30、第一端与第二旋转板30的第二端301可转动连接的第一连杆31以及第一端与第一安装板21可转动连接且第二端与第一连杆31可转动连接的第二连杆32；其中，第二连杆32与第一连杆31的连接位置处于第一连杆31的第一端310和第二端之间。

第一安装板21固定在第一旋转板12的下端，第二旋转板30的第一端300与内旋/外旋电机20的输出端驱动连接，第一连杆31的第一端310与第二旋转板30的第二端301可转动连接，第二连杆32的两端分别与第一安装板21和第一连杆31的中部可转动连接，从而第二旋转板30转动时，第二旋转板30的第二端301带动第一连杆31、第二连杆32进行转动，使第一连杆31的第二端311作为转动的输出端；参照图5-6，为平行四边形机构3的原理示意，其形成远端虚拟旋转中心(第二旋转板30作为驱动端，第一安装板21作为固定端，第一连杆31的第二端311作为旋转点)，旋转点在驱动端的带动下将绕着旋转中心转动，通过该结构能避免肩关节三个自由度之间驱动产生干涉的情况，保障了该肩关节可完成三个自由度的康复训练。

前屈/后伸机构4包括固接在第一连杆31的第二端311的前屈/后伸电机40、第一端与前屈/后伸电机40的输出端驱动连接的第三旋转板41以及固接在第三旋转板41的第二端411的连接机构42。

连接机构42用于与佩戴者的手臂连接，第三旋转板41的第二端411作为运动端并通过连接机构42带动佩戴者的手臂运动，固定座10作为固定端，内收/外展机构1用于带动佩戴者的手臂进行内收/外展运动(即绕X轴旋转，在ZY平面内的来回摆动)，内旋/外旋机构2用于带动佩戴者的手臂进行内旋/外旋运动(即绕Z轴旋转，在XY平面内的来回转动)，前屈/后伸机构4用于带动佩戴者的手臂进行前屈/后伸运动(即绕Y轴旋转，在ZX平面内的来回摆动)。

本实用新型的上肢康复用肩关节组件可作为单独的模块使用，也可应用在上肢外骨骼中，用于对上肢肩关节障碍或功能受限的患者辅助进行肩关节内收/外展、内旋/外旋、前屈/后伸三个自由度的被动康复训练。

使用时，固定座10与外部的固定端固接，保持固定，连接机构42与佩戴者的手臂连接，工作原理为：

内收/外展电机11工作，使内收/外展电机11以及连接在其上的内旋/外旋机构2、平行四边形机构3、前屈/后伸机构4一起相对固定座10绕X轴转动，从而通过第三旋转板41的第二端411带动佩戴者的手臂进行内收/外展运动；

内旋/外旋电机20工作，第二旋转板30转动，第二旋转板30的第二端301与平行四边形机构3联动配合，使连接在第一连杆31的第二端311上的前屈/后伸机构4整体绕Z轴转动，从而通过第三旋转板41的第二端411带动佩戴者的手臂进行内旋/外旋运动；

前屈/后伸电机40工作，第三旋转板41转动，通过第三旋转板41的第二端411带动佩戴者的手臂绕Y轴转动，从而实现手臂的前屈/后伸运动。

在一种实施例中，连接机构42为可套设在手臂上的连接套环。

在一种实施例中，第三旋转板41包括与前屈/后伸电机40的输出端驱动连接的圆形板412以及与圆形板412连接的矩形板413；

前屈/后伸电机40上间隔固接有第一限位挡块43和第二限位挡块44；

第一限位挡块43通过对矩形板413的第一侧414进行阻挡，能够实现对第三旋转板41朝第一方向转动的极限位置进行限位；

第二限位挡块44通过对矩形板413的第二侧415进行阻挡，能够实现对第三旋转板41朝第二方向转动的极限位置进行限位。

第一限位挡块43和第二限位挡块44用于为肩关节的前屈/后伸运动提供安全限位，以防止转动角度过度而造成肩关节损伤。

第二旋转板30包括位于中间的矩形部302以及位于矩形部302两端的两个半圆形部303；

内旋/外旋电机20上固接有第三限位挡块33，

第三限位挡块33通过对矩形部302进行阻挡，能够实现对第二旋转板30朝第三方向转动的极限位置进行限位；

第一安装板21通过对矩形部302进行阻挡，能够实现对第二旋转板30朝第四方向转动的极限位置进行限位。

第三限位挡块33和第一安装板21对第二旋转板30的阻挡作用能为肩关节的内旋/外旋运动提供安全限位，以防止转动角度过度而造成肩关节损伤。

在一种实施例中，第一限位挡块43、第二限位挡块44和第三限位挡块33结构相同，均包括挡块本体50、开设在挡块本体50的内侧表面的弧形接触凹槽51以及开设在挡块本体50的第一端500的固定孔52；固定孔52内设置有用于将挡块本体50固接在第一电机或第二电机的外壁上的固定件；

弧形接触凹槽51用于与前屈/后伸电机40或内旋/外旋电机20的柱状外壁接触，挡块本体50的第二端501用于阻挡矩形板413或矩形部302。

固定孔52为光孔，前屈/后伸电机40和内旋/外旋电机20的外壁上均开设有与固定孔52位置对应的螺纹孔，固定件为可穿过光孔以螺纹连接在螺纹孔中的螺丝。

即挡块本体50的第一端500固接在相应电机的柱状外壁上，通过设置弧形接触凹槽51，使挡块本体50能贴合电机的柱状外壁连接；螺丝穿过固定孔52后与螺纹孔螺纹连接，从而使挡块本体50固定连接在电机上。挡块本体50的第二端501则用于对第三旋转板41的2个极限旋转位置和第二旋转板30的1个极限旋转位置进行限位(第二旋转板30的另一个极限旋转位置通过第一安装板21进行限位)，具体的以第三旋转板41的限位为例进行详细说明。参照图7-9，图7中，第三旋转板41处于竖直状态，其逆时针旋转时，挡块本体50的弧形接触凹槽51与第三旋转板41的圆形板412之间具有间隙，挡块本体50对圆形板412无阻挡作用，圆形板412可相对挡块本体50进行旋转，参照图8，当圆形板412左端与矩形板413的连接位置旋转至第一限位挡块43的挡块本体50处时，矩形板413被第一限位挡块43的挡块本体50阻挡而无法转动，从而限制第三旋转板41逆时针旋转的最大角度为α；同理，第三旋转板41顺时针旋转时，参照图9，当圆形板412右端与矩形板413的连接位置旋转至第二限位挡块44的挡块本体50处时，矩形板413被第二限位挡块44的挡块本体50阻挡而无法转动，从而限制第三旋转板41顺时针旋转的最大角度为β。

而对于第二旋转板30，当第二旋转板30顺时针旋转到极限位置时，第二旋转板30的矩形部302与挡块本体50接触而被阻挡，实现限位；当当第二旋转板30逆时针旋转到极限位置时，第二旋转板30的矩形部302与第一安装板21的侧部接触而被阻挡，实现限位。

在另一种实施例中，参照图11-12，挡块本体50具有缓冲机构，能够缓冲工作时其与阻挡面之间的碰撞冲击力，即能减小机构旋转至某一极限位置时的刚性碰撞对肩关节的冲击造成的伤害或不适感，同时也能减小因刚性碰撞而对机构造成的损害。具体的，本实施例中，挡块本体50的第二端501的中部开设有第一形变槽53，沿挡块本体50的第二端501向挡块本体50的第一端500，第一形变槽53的宽度逐渐变小；

第一形变槽53沿长度方向不贯通挡块本体50，第一形变槽53沿厚度方向贯通挡块本体50；

其中，沿挡块本体50的第二端501向挡块本体50的第一端500为挡块本体50的长度方向，固定孔52的开设方向为挡块本体50的厚度方向。

进一步的，第一形变槽53的两内壁之间连接有缓冲弹簧54，第一形变槽53的其中一个内壁上固接有限位柱55。第一形变槽53的两内壁上还设置有安装槽57，缓冲弹簧54连接在安装槽57内。

挡块本体50受到外力作用时会向中间的第一形变槽53收拢，压缩缓冲弹簧54，收缩至极限位置时，第一形变槽53的一个内壁上的限位柱55与第一形变槽53的另一个内壁接触。

下面以挡块本体50与阻挡部的接触为例说明本实施例中的挡块本体50中的缓冲机构的工作原理。例如，当第三旋转板41旋转至一个极限位置时，挡块本体50的第二端501的右侧与阻挡部接触，由于挡块本体50的第二端501中间开设有第一形变槽53，且第一形变槽53的宽度向挡块本体50的内部是逐渐减小的，所以第一形变槽53两侧的挡块本体50具有一定的弹性，受力时会向中间弯曲收拢；所以此时，第一形变槽53右侧的挡块本体50因受到阻挡部的阻挡力而向中间弯曲收拢，直至限位柱55的右侧顶住第一形变槽53右侧的内壁，从而通过弹性形变缓冲掉两者之间的冲击力；进一步的，此时缓冲弹簧54还被压缩，提供进一步的缓冲作用。当阻挡部的阻挡力消失后，第一形变槽53右侧的挡块本体50向右复位，此时，由于缓冲弹簧54还对第一形变槽53右侧的挡块本体50也具有向右的弹力作用，故能辅助挡块本体50的复位，使挡块本体50恢复弹性形变，从而使挡块本体50能长期维持很好的冲击缓冲效果。本实施例中，限位柱55的设置是用于将第一形变槽53两侧的挡块本体50的弯曲形变控制在一定的允许范围内，且要保证在允许的弯曲形变范围内，旋转板不会超过安全限位的范围。

在进一步的实施例中，弧形接触凹槽51中部朝向挡块本体50的内部开设有第二形变槽56。第二形变槽56的设，使第二形变槽56两端的挡块本体50能向中间或背向中间的第二形变槽56有一定的形变弯曲，从而使弧形接触凹槽51能在一定范围内适应不同曲率的圆柱面。例如，当安装的电机的柱状外壁表面曲率稍变大时，由于第二形变槽56两端的挡块本体50能背向中间的第二形变槽56弯曲，从而使弧形接触凹槽51的曲率变大，仍能贴合连接在电机的柱状外壁上。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种上肢康复用肩关节组件，其特征在于，包括：内收/外展机构、内旋/外旋机构、前屈/后伸机构和平行四边形机构；

所述内收/外展机构包括固定座、固接在所述固定座上的内收/外展电机以及与所述内收/外展电机的输出端驱动连接的第一旋转板；

所述内旋/外旋机构包括固接在所述第一旋转板的另一端的内旋/外旋电机和第一安装板；

所述平行四边形机构包括与第一端所述内旋/外旋电机的输出端驱动连接的第二旋转板、第一端与所述第二旋转板的第二端可转动连接的第一连杆以及第一端与所述第一安装板可转动连接且第二端与所述第一连杆可转动连接的第二连杆；

所述前屈/后伸机构包括固接在所述第一连杆的第二端的前屈/后伸电机、第一端与所述前屈/后伸电机的输出端驱动连接的第三旋转板以及固接在所述第三旋转板的第二端的连接机构；

所述连接机构用于与佩戴者的手臂连接，所述第三旋转板的第二端作为运动端并通过所述连接机构带动佩戴者的手臂运动，所述固定座作为固定端，所述内收/外展机构用于带动佩戴者的手臂进行内收/外展运动，所述内旋/外旋机构用于带动佩戴者的手臂进行内旋/外旋运动，所述前屈/后伸机构用于带动佩戴者的手臂进行前屈/后伸运动。

2.根据权利要求1所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述第二连杆与所述第一连杆的连接位置处于所述第一连杆的第一端和第二端之间。

3.根据权利要求1所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述连接机构为可套设在手臂上的连接套环。

4.根据权利要求1所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述第三旋转板包括与所述前屈/后伸电机的输出端驱动连接的圆形板以及与所述圆形板连接的矩形板；

所述前屈/后伸电机上间隔固接有第一限位挡块和第二限位挡块；

所述第一限位挡块通过对所述矩形板的第一侧进行阻挡，能够实现对所述第三旋转板朝第一方向转动的极限位置进行限位；

所述第二限位挡块通过对所述矩形板的第二侧进行阻挡，能够实现对所述第三旋转板朝第二方向转动的极限位置进行限位。

5.根据权利要求4所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述第二旋转板包括位于中间的矩形部以及位于所述矩形部两端的两个半圆形部；

所述内旋/外旋电机上固接有第三限位挡块，

所述第三限位挡块通过对所述矩形部进行阻挡，能够实现对所述第二旋转板朝第三方向转动的极限位置进行限位；

所述第一安装板通过对所述矩形部进行阻挡，能够实现对所述第二旋转板朝第四方向转动的极限位置进行限位。

6.根据权利要求5所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述第一限位挡块、第二限位挡块和第三限位挡块结构相同，均包括挡块本体、开设在所述挡块本体的内侧表面的弧形接触凹槽以及开设在所述挡块本体的第一端的固定孔；所述固定孔内设置有用于将所述挡块本体固接在所述第一电机或第二电机的外壁上的固定件；

所述弧形接触凹槽用于与所述前屈/后伸电机或内旋/外旋电机的柱状外壁接触，所述挡块本体的第二端用于阻挡所述矩形板或矩形部。

7.根据权利要求6所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述固定孔为光孔，所述前屈/后伸电机和内旋/外旋电机的外壁上均开设有与所述固定孔位置对应的螺纹孔，所述固定件为可穿过所述光孔以螺纹连接在所述螺纹孔中的螺丝。

8.根据权利要求7所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述挡块本体的第二端的中部开设有第一形变槽，沿所述挡块本体的第二端向所述挡块本体的第一端，所述第一形变槽的宽度逐渐变小；

所述第一形变槽沿长度方向不贯通所述挡块本体，所述第一形变槽沿厚度方向贯通所述挡块本体；

其中，沿所述挡块本体的第二端向所述挡块本体的第一端为所述挡块本体的长度方向，所述固定孔的开设方向为所述挡块本体的厚度方向。

9.根据权利要求8所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述第一形变槽的两内壁之间连接有缓冲弹簧，所述第一形变槽的其中一个内壁上固接有限位柱。

10.根据权利要求9所述的上肢康复用肩关节组件，其特征在于，所述弧形接触凹槽中部朝向所述挡块本体的内部开设有第二形变槽。

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