本發(fā)明涉及康復醫(yī)療器械領(lǐng)域,具體是一種繩驅(qū)動肘腕康復機器人。
背景技術(shù):
人的大多活動需要手來完成,而手的運動通常需要腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)等多個關(guān)節(jié)的配合。當摔倒等意外發(fā)生時,多數(shù)人習慣用手部來進行支撐,這往往會造成腕關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的損傷。此外,中風、交通事故、體育活動意外導致肘腕關(guān)節(jié)損傷患者大量增加,此時需要執(zhí)行特定動作進行康復訓練,如不能得到及時和徹底的治療,容易造成反復扭傷和功能缺失。隨著人口老齡化的加劇、自然災害增多,肘腕關(guān)節(jié)損傷的發(fā)病率也在逐年增加。相關(guān)臨床醫(yī)學證明,正確、科學的上肢關(guān)節(jié)康復訓練對于肢體運動功能的恢復和提高起到非常重要的作用,不僅能夠維持關(guān)節(jié)活動度、防止關(guān)節(jié)攣縮和粘連,而且能明顯提高患者運動功能的最終康復程度??祻蜋C構(gòu)的使用,可以減少物理治療師的工作量,提高他們的工作效率,讓他們照顧更多的病人。
目前現(xiàn)有的可用于肘腕關(guān)節(jié)康復的機器人可以分為兩類,一類是專門用于肘關(guān)節(jié)或者腕關(guān)節(jié)單個關(guān)節(jié)康復的機器人,一類是用于整個上肢康復的機器人。用于單個關(guān)節(jié)康復的機器人,通常只有一個自由度,功能單一,無法滿足對肘腕關(guān)節(jié)的全面訓練。用于整個上肢康復的機器人存在體積大、重量大、慣性沖擊大、柔順性差,不能滿足患者舒適性,柔彈性的需求,也無法使患者肘腕關(guān)節(jié)進行最佳訓練。目前國內(nèi)的上肢康復機器人采用串聯(lián)機構(gòu)設(shè)計,比如,機器人結(jié)構(gòu)尺寸大,機械臂重量大,大部分機器人驅(qū)動系統(tǒng)位于機械臂上,慣性沖擊大,連續(xù)性差。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是,提供一種繩驅(qū)動肘腕康復機器人。該康復機器人針對肘腕損傷患者進行全方位的康復訓練,能夠?qū)?現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的旋內(nèi)/旋外、屈內(nèi)/伸展,內(nèi)收/外展三個自由度的轉(zhuǎn)動和肘關(guān)節(jié)屈曲/伸展一個自由度的轉(zhuǎn)動。既可以進行單個自由度的訓練,也可以進行多自由度協(xié)同訓練,滿足患者舒適性、安全性、柔彈性的要求,同時具有重量輕,連續(xù)性好、運動沖擊小的優(yōu)點。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是,提供一種繩驅(qū)動肘腕康復機器人,其特征在于該康復機器人包括移動支撐系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、大臂支撐系統(tǒng)、肘部訓練系統(tǒng)、小臂支撐系統(tǒng)和腕部訓練系統(tǒng);所述驅(qū)動系統(tǒng)和大臂支撐系統(tǒng)均安裝在移動支撐系統(tǒng)上;所述大臂支撐系統(tǒng)通過肘部訓練系統(tǒng)與小臂支撐系統(tǒng)連接;所述腕部訓練系統(tǒng)安裝在小臂支撐系統(tǒng)上;
所述驅(qū)動系統(tǒng)包括肘部驅(qū)動模塊、腕部第一驅(qū)動模塊、腕部第二驅(qū)動模塊和腕部第三驅(qū)動模塊;肘部驅(qū)動模塊、腕部第一驅(qū)動模塊、腕部第二驅(qū)動模塊和腕部第三驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)和安裝方式完全相同;
所述肘部驅(qū)動模塊包括肘部電動推桿支架、肘部第一張緊裝置、肘部套管第一固定架、肘部電動推桿、肘部調(diào)線組件、肘部第一調(diào)線釘、肘部第二調(diào)線釘、肘部套管第二固定支架和肘部第二張緊裝置;所述肘部電動推桿支架、肘部套管第一固定架和肘部套管第二固定支架安裝在驅(qū)動系統(tǒng)的架體上;所述肘部電動推桿安裝在肘部第一電動推桿支架和肘部套管第一固定支架上;所述肘部調(diào)線組件連接安裝在肘部電動推桿的輸出端;所述肘部第一張緊裝置安裝在肘部套管第一固定支架上;所述肘部第二張緊裝置安裝在肘部套管第二固定支架上;所述肘部第一調(diào)線釘和肘部第二調(diào)線釘安裝在肘部調(diào)線組件上;所述肘部第一張緊裝置和肘部第二張緊裝置的結(jié)構(gòu)相同;
所述大臂支撐系統(tǒng)包括大臂支撐平臺、電動推桿第一安裝架、電動推桿、電動推桿第二安裝架、大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕、大臂支撐板、大臂支撐架、大臂繃帶、大臂升降平臺和機構(gòu)支撐架;所述大臂支撐平臺安裝在移動支撐系統(tǒng)的架體上;所述機構(gòu)支撐架固定在大臂支撐平臺上;所述機構(gòu)支撐架、大臂支撐架和U形支撐板通過第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸安裝在一起;所述電動推桿的兩端分別通過電動推桿第一安裝架和電動推桿第二安裝架安裝在大臂支撐架和大臂支 撐平臺之間;所述大臂升降平臺安裝在大臂支撐架上;所述大臂支撐板安裝在大臂升降平臺上;所述大臂支撐板上安裝有大臂繃帶;所述大臂升降平臺上具有大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕;
所述肘部訓練系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)軸、U形支撐板、第二轉(zhuǎn)軸、輸出輪、肘部第二鋼絲繩、肘部第一鋼絲繩、肘部套管固定件、肘部第二套管和肘部第一套管;所述U形支撐板通過第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸安裝在機構(gòu)支撐架上;所述U形支撐板的一端通過軸承安裝在第一轉(zhuǎn)軸上;U形支撐板的另一端和輸出輪安裝在第二轉(zhuǎn)軸上;所述大臂支撐架通過軸承安裝在第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸上;所述肘部套管固定件固定在機構(gòu)支撐架上;所述肘部第一套管的一端固定在肘部套管固定件上,另一端通過肘部第一張緊裝置安裝在肘部套管第一固定支架上;所述肘部第二套管的一端固定在肘部套管固定件上,另一端通過肘部第二張緊裝置安裝在肘部套管第二固定支架上;所述肘部第一鋼絲繩位于肘部第一套管內(nèi),其一端通過第一調(diào)線釘鎖緊在肘部調(diào)線組件上,另一端固定在輸出輪上;所述肘部第二鋼絲繩位于肘部第二套管內(nèi),其一端通過肘部第二調(diào)線釘鎖緊在肘部調(diào)線組件上,另一端固定在輸出輪上;
所述小臂支撐系統(tǒng)包括小臂支撐第一連桿、小臂支撐板、小臂升降平臺、小臂繃帶和小臂支撐第二連桿;所述小臂支撐第一連桿的一端固定在U形支撐板上;所述小臂支撐第二連桿開有凹槽,小臂支撐第一連桿的另一端插入小臂支撐第二連桿的凹槽內(nèi),通過鎖緊螺釘鎖緊;所述小臂升降平臺固定在小臂支撐第一連桿中部;所述小臂支撐板安裝在小臂升降平臺上;所述小臂支撐板上安裝有小臂繃帶;所述小臂升降平臺上具有小臂升降平臺旋鈕;
所述腕部訓練系統(tǒng)包括腕部第一套管、腕部第一鋼絲繩、旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)、旋轉(zhuǎn)支座、腕部第二套管、腕部第二鋼絲繩、連接板、定平臺、第一虎克鉸、第一虎克鉸安裝板、弧形連接板、屈伸轉(zhuǎn)軸、第一點鉸、第二虎克鉸、第二虎克鉸安裝板、第二點鉸、動平臺、動平臺連接板、手柄、第三點鉸、第三虎克鉸、第三虎克鉸安裝板、第四點鉸、收展轉(zhuǎn)軸、第四虎克鉸安裝板、第四虎克鉸、腕部第四套管、腕部第六套管、腕部第六鋼絲繩、腕部第四鋼絲繩、腕部第五 鋼絲繩、腕部第三鋼絲繩、腕部第五套管和腕部第三套管;所述旋轉(zhuǎn)支座安裝在小臂支撐第二連桿上;所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)通過滾針軸承安裝在旋轉(zhuǎn)支座上;旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)上開有凹槽;所述腕部第一套管和腕部第二套管的一端固定在小臂支撐第二連桿上,另一端安裝在腕部第一驅(qū)動模塊上;所述腕部第一鋼絲繩位于腕部第一套管內(nèi),其一端固定在旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)的凹槽內(nèi),另一端與腕部第一驅(qū)動模塊連接;所述腕部第二鋼絲繩位于腕部第二套管內(nèi),其一端固定在旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)的凹槽內(nèi),另一端與腕部第一驅(qū)動模塊連接;所述定平臺通過連接板與旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)固定連接;所述第一虎克鉸、第二虎克鉸、第三虎克鉸和第四虎克鉸分別通過第一虎克鉸安裝板、第二虎克鉸安裝板、第三虎克鉸安裝板和第四虎克鉸安裝板均勻地安裝在定平臺上,相互之間間距相同;所述弧形連接板的一端通過收展轉(zhuǎn)軸安裝在定平臺上;所述動平臺連接板的一端通過屈伸轉(zhuǎn)軸安裝在弧形連接板的另一端;所述手柄安裝在動平臺連接板上,通過手柄鎖緊釘鎖緊;所述動平臺固定在動平臺連接板的另一端;所述腕部第四套管和腕部第三套管的一端分別固定在第一虎克鉸和第三虎克鉸上,另一端安裝在腕部第二驅(qū)動模塊上;所述腕部第四鋼絲繩位于腕部第四套管內(nèi),其一端固定在第一點鉸上,另一端與腕部第二驅(qū)動模塊連接;所述腕部第三鋼絲繩位于腕部第三套管內(nèi),其一端固定在第三點鉸上,另一端與腕部第二驅(qū)動模塊連接;所述腕部第六套管和腕部第五套管的一端分別固定在第二虎克鉸和第四虎克鉸上,另一端安裝在腕部第三驅(qū)動模塊上;所述腕部第六鋼絲繩位于腕部第六套管內(nèi),其一端固定在第二點鉸上,另一端與腕部第三驅(qū)動模塊連接;所述腕部第五鋼絲繩位于腕部第五套管內(nèi),其一端固定在第四點鉸上,另一端與腕部第三驅(qū)動模塊連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明有益效果在于:
1、該康復機器人能夠根據(jù)不同體型的患者進行大臂和小臂支撐高度的調(diào)節(jié),使得康復機器人的旋轉(zhuǎn)中心與患者肘腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心重合,更加舒適和安全。
2、該康復機器人采用套管鋼絲繩的驅(qū)動方式,質(zhì)量輕,慣性沖擊小,而且可以將訓練系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)分離,減小患者的負載。
3、該康復機器人的腕部訓練系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分與肘部訓練系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分串聯(lián),腕部訓練系統(tǒng)本身具有并聯(lián)機構(gòu),這樣構(gòu)成的串并混聯(lián)機構(gòu)增加了康復機器人的靈活性,可以進行肘腕協(xié)同訓練或者單個關(guān)節(jié)訓練。
4、該康復機器人腕部采用并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)腕部關(guān)節(jié)的屈曲/伸展、內(nèi)收/外展的康復訓練,具有更好的連續(xù)性、安全性、穩(wěn)定性,采用四個虎克鉸與套管固定,可以減小誤差。
5、該康復機器人針對肘腕損傷患者進行全方位的康復訓練,能夠?qū)崿F(xiàn)腕關(guān)節(jié)的旋內(nèi)/旋外、屈內(nèi)/伸展,內(nèi)收/外展三個自由度的轉(zhuǎn)動和肘關(guān)節(jié)屈曲/伸展一個自由度的轉(zhuǎn)動。既可以進行單個自由度的訓練,也可以進行多自由度協(xié)同訓練,滿足患者舒適性、安全性、柔彈性的要求,同時具有重量輕,連續(xù)性好、運動沖擊小的優(yōu)點。
附圖說明
圖1為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的整體結(jié)構(gòu)軸測示意圖;
圖2為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的驅(qū)動系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的肘部驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的肘部第一張緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的大臂支撐系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的肘部訓練系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的小臂支撐系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的腕部訓練系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的腕部訓練系統(tǒng)中的并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10為本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人一種實施例的腕部訓練系統(tǒng)的并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;(圖中:1、移動支撐系統(tǒng);2、驅(qū)動系統(tǒng);3、大臂支撐系統(tǒng);4、肘部訓練系統(tǒng);5、小臂支撐系統(tǒng);6、腕部訓練系統(tǒng);20、肘部驅(qū)動模塊;21、腕部第一驅(qū)動模塊;22、腕部第二驅(qū)動模塊;23、腕部第三驅(qū)動模塊;201、肘部電動推桿支架;202、肘部第一張緊裝置;203、肘部套管第一固定架;204、肘部電動推桿;205、肘部調(diào)線組件;206、肘部第一調(diào)線釘;207、肘部第二調(diào)線釘;208、肘部套管第二固定支架;209、肘部第二張緊裝置;2021、調(diào)線釘;2022、調(diào)節(jié)螺母;2023、彈簧;2024、定位螺母;301、大臂支撐平臺;302、電動推桿第一安裝架;303、電動推桿;304、電動推桿第二安裝;305、大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕;306、大臂支撐板;307、大臂支撐平臺;308、大臂繃帶;309、大臂升降平臺;310、機構(gòu)支撐架;401、第一轉(zhuǎn)軸;402、U形支撐板;403、第二轉(zhuǎn)軸;404、輸出輪;405、肘部第二鋼絲繩;406、肘部第一鋼絲繩;407、肘部套管固定件;408、肘部第二套管;409、肘部第一套管;51、小臂支撐第一連桿;52、小臂支撐板;53、小臂升降平臺;54、小臂繃帶;55、小臂升降平臺旋鈕;56、小臂支撐第二連桿;57、鎖緊螺釘;601、腕部第一套管;602、腕部第一鋼絲繩;603、旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán);604、旋轉(zhuǎn)支座;605、腕部第二套管;606、腕部第二鋼絲繩;607、連接板;608、定平臺;609、第一虎克鉸;610、第一虎克鉸安裝板;611、弧形連接板;612、屈伸轉(zhuǎn)軸;613、第一點鉸;614、第二虎克鉸;615、第二虎克鉸安裝板;616、第二點鉸;617、動平臺;618、動平臺連接板;619、手柄;620、第三點鉸;621、第三虎克鉸;622、第三虎克鉸安裝板;623、第四點鉸;624、收展轉(zhuǎn)軸;625、第四虎克鉸安裝板;626、第四虎克鉸;627、腕部第四套管;628、腕部第六套管;629、手柄鎖緊釘;630、腕部第六鋼絲繩;631、腕部第四鋼絲繩;632、腕部第五鋼絲繩;633、腕部第三鋼絲繩;634、腕部第五套管;635、腕部第三套管)
具體實施方式
下面給出本發(fā)明的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本發(fā)明,不限制本申請權(quán)利要求的保護范圍。
本發(fā)明提供了一種繩驅(qū)動肘腕康復機器人(簡稱康復機器人,參見圖1-10),包括移動支撐系統(tǒng)1、驅(qū)動系統(tǒng)2、大臂支撐系統(tǒng)3、肘部訓練系統(tǒng)4、小臂支撐系統(tǒng)5和腕部訓練系統(tǒng)6;所述驅(qū)動系統(tǒng)2和大臂支撐系統(tǒng)3均安裝在移動支撐系統(tǒng)1上;所述大臂支撐系統(tǒng)3通過肘部訓練系統(tǒng)4與小臂支撐系統(tǒng)5連接;所述腕部訓練系統(tǒng)6安裝在小臂支撐系統(tǒng)5上;
所述驅(qū)動系統(tǒng)2(參見圖2)包括肘部驅(qū)動模塊20、腕部第一驅(qū)動模塊21、腕部第二驅(qū)動模塊22和腕部第三驅(qū)動模塊23;肘部驅(qū)動模塊20、腕部第一驅(qū)動模塊21、腕部第二驅(qū)動模塊22和腕部第三驅(qū)動模塊23的結(jié)構(gòu)和安裝方式完全相同;
所述肘部驅(qū)動模塊20(參見圖3)包括肘部電動推桿支架201、肘部第一張緊裝置202、肘部套管第一固定架203、肘部電動推桿204、肘部調(diào)線組件205、肘部第一調(diào)線釘206、肘部第二調(diào)線釘207、肘部套管第二固定支架208和肘部第二張緊裝置209;所述肘部電動推桿支架201、肘部套管第一固定架203和肘部套管第二固定支架208安裝在驅(qū)動系統(tǒng)2的架體上;所述肘部電動推桿204安裝在肘部第一電動推桿支架201和肘部套管第一固定支架203上;所述肘部調(diào)線組件205通過螺栓連接安裝在肘部電動推桿204的輸出端;所述肘部第一張緊裝置202安裝在肘部套管第一固定支架203上;所述肘部第二張緊裝置209安裝在肘部套管第二固定支架208上;所述肘部第一調(diào)線釘206和肘部第二調(diào)線釘207安裝在肘部調(diào)線組件205上,用于鎖緊肘部第一鋼絲繩406和肘部第二鋼絲繩405;
所述肘部第一張緊裝置202和肘部第二張緊裝置209的結(jié)構(gòu)相同;所述肘部第一張緊裝置202(參見圖4)由調(diào)線釘2021、調(diào)節(jié)螺母2022、彈簧2023和定位螺母2024組成;所述調(diào)線釘2021的一端中設(shè)有階梯孔,階梯孔將肘部第一套管409端部固定且將肘部第一套管409中的肘部第一鋼絲繩406分離出來;調(diào)線釘2021的另一端通過定位螺母2024固定于肘部套管第一固定支架203上; 所述彈簧2023位于調(diào)節(jié)螺母2022和肘部套管第一固定支架203之間;調(diào)線釘2021通過定位螺母2024和調(diào)節(jié)螺母2022的配合對肘部第一鋼絲繩406提供預緊力,保持肘部第一鋼絲繩406處于張緊狀態(tài),并且這個預緊力是可調(diào)的,同時也給關(guān)節(jié)的運動提供了一定的緩沖;
所述大臂支撐系統(tǒng)3(參見圖5)包括大臂支撐平臺301、電動推桿第一安裝架302、電動推桿303、電動推桿第二安裝架304、大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕305、大臂支撐板306、大臂支撐架307、大臂繃帶308、大臂升降平臺309和機構(gòu)支撐架310;所述大臂支撐平臺301安裝在移動支撐系統(tǒng)1的架體上;所述機構(gòu)支撐架310固定在大臂支撐平臺301上;所述機構(gòu)支撐架310、大臂支撐架307和U形支撐板402通過第一轉(zhuǎn)軸401和第二轉(zhuǎn)軸403安裝在一起;所述電動推桿303的兩端分別通過電動推桿第一安裝架302和電動推桿第二安裝架304安裝在大臂支撐架307和大臂支撐平臺301之間,通過升降電動推桿303可以調(diào)節(jié)大臂支撐架307的角度,從而滿足患者不同情況下的需求;所述大臂升降平臺309安裝在大臂支撐架307上;所述大臂支撐板306安裝在大臂升降平臺309上;所述大臂支撐板306上安裝有大臂繃帶308;所述大臂升降平臺309上具有大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕305,可以通過旋轉(zhuǎn)大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕305調(diào)整大臂支撐板306的高度,從而使不同患者的肘關(guān)節(jié)能夠與第一轉(zhuǎn)軸401、第二轉(zhuǎn)軸403同軸;
所述肘部訓練系統(tǒng)4(參見圖6)包括第一轉(zhuǎn)軸401、U形支撐板402、第二轉(zhuǎn)軸403、輸出輪404、肘部第二鋼絲繩405、肘部第一鋼絲繩406、肘部套管固定件407、肘部第二套管408和肘部第一套管409;所述U形支撐板402通過第一轉(zhuǎn)軸401和第二轉(zhuǎn)軸403安裝在機構(gòu)支撐架310上;所述U形支撐板402的一端通過軸承安裝在第一轉(zhuǎn)軸401上;U形支撐板402的另一端和輸出輪404通過花鍵安裝在第二轉(zhuǎn)軸403上;所述大臂支撐架307通過軸承安裝在第一轉(zhuǎn)軸401和第二轉(zhuǎn)軸403上,并且可以相對第一轉(zhuǎn)軸401和第二轉(zhuǎn)軸403轉(zhuǎn)動;所述肘部套管固定件407固定在機構(gòu)支撐架310上;所述肘部第一套管409的一端固定在肘部套管固定件407上,另一端通過肘部第一張緊裝置202安裝在肘部套管第一固定支架203上;所述肘部第二套管408的一端固定在肘部套管 固定件407上,另一端通過肘部第二張緊裝置209安裝在肘部套管第二固定支架208上;所述肘部第一鋼絲繩406位于肘部第一套管409內(nèi),其一端通過第一調(diào)線釘206鎖緊在肘部調(diào)線組件205上,另一端固定在輸出輪404上;所述肘部第二鋼絲繩405位于肘部第二套管408內(nèi),其一端通過肘部第二調(diào)線釘207鎖緊在肘部調(diào)線組件205上,另一端固定在輸出輪404上;當驅(qū)動肘部第一電動推桿204時,可以帶動肘部調(diào)線組件205移動,從而拉動肘部第一鋼絲繩406和肘部第二鋼絲繩405帶動輸出輪404轉(zhuǎn)動,從而帶動U形支撐板402轉(zhuǎn)動,從而帶動小臂支撐系統(tǒng)5相對于大臂支撐系統(tǒng)3轉(zhuǎn)動;通過改變肘部第一電動推桿204的方向可以改變肘部第一鋼絲繩406和肘部第二鋼絲繩405的運動方向,從而改變輸出輪404的轉(zhuǎn)動方向;
所述小臂支撐系統(tǒng)5(參見圖7)包括小臂支撐第一連桿51、小臂支撐板52、小臂升降平臺53、小臂繃帶54和小臂支撐第二連桿56;所述小臂支撐第一連桿51的一端用螺釘固定在U形支撐板402上;所述小臂支撐第二連桿56開有凹槽,小臂支撐第一連桿51的另一端插入小臂支撐第二連桿56的凹槽內(nèi),可以相對小臂支撐第二連桿56伸縮,調(diào)節(jié)好長度后通過鎖緊螺釘57鎖緊;所述小臂升降平臺53固定在小臂支撐第一連桿51中部;所述小臂支撐板52安裝在小臂升降平臺53上;所述小臂支撐板52上安裝有小臂繃帶54;所述小臂升降平臺53上具有小臂升降平臺旋鈕55,可以通過旋轉(zhuǎn)小臂升降平臺旋鈕55調(diào)整小臂支撐板52的高度,使患者的肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)與機器人的第一轉(zhuǎn)軸401、第二轉(zhuǎn)軸403同軸;
所述腕部訓練系統(tǒng)6(參見圖8-10)包括腕部第一套管601、腕部第一鋼絲繩602、旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603、旋轉(zhuǎn)支座604、腕部第二套管605、腕部第二鋼絲繩606、連接板607、定平臺608、第一虎克鉸609、第一虎克鉸安裝板610、弧形連接板611、屈伸轉(zhuǎn)軸612、第一點鉸613、第二虎克鉸614、第二虎克鉸安裝板615、第二點鉸616、動平臺617、動平臺連接板618、手柄619、第三點鉸620、第三虎克鉸621、第三虎克鉸安裝板622、第四點鉸623、收展轉(zhuǎn)軸624、第四虎克鉸安裝板625、第四虎克鉸626、腕部第四套管627、腕部第六套管628、腕部 第六鋼絲繩630、腕部第四鋼絲繩631、腕部第五鋼絲繩632、腕部第三鋼絲繩633、腕部第五套管634和腕部第三套管635;所述旋轉(zhuǎn)支座604安裝在小臂支撐第二連桿56上;所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603通過滾針軸承安裝在旋轉(zhuǎn)支座604上,可以相對于旋轉(zhuǎn)支座604旋轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603上開有凹槽用來纏繞腕部第一鋼絲繩602和腕部第二鋼絲繩606;所述腕部第一套管601和腕部第二套管605的一端固定在小臂支撐第二連桿56上,另一端安裝在腕部第一驅(qū)動模塊21上;所述腕部第一鋼絲繩602位于腕部第一套管601內(nèi),其一端固定在旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603的凹槽內(nèi),另一端與腕部第一驅(qū)動模塊21連接;所述腕部第二鋼絲繩606位于腕部第二套管605內(nèi),其一端固定在旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603的凹槽內(nèi),另一端與腕部第一驅(qū)動模塊21連接;腕部第一鋼絲繩602和腕部第二鋼絲繩606可以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603旋轉(zhuǎn);所述定平臺608通過連接板607與旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603固定連接,旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603轉(zhuǎn)動時可以帶動定平臺608一起轉(zhuǎn)動;所述第一虎克鉸609、第二虎克鉸614、第三虎克鉸621和第四虎克鉸626分別通過第一虎克鉸安裝板610、第二虎克鉸安裝板615、第三虎克鉸安裝板622和第四虎克鉸安裝板625均勻地安裝在定平臺608上,相互之間間距相同;所述弧形連接板611的一端通過收展轉(zhuǎn)軸624安裝在定平臺608上,可以繞著收展轉(zhuǎn)軸624相對定平臺608轉(zhuǎn)動;所述動平臺連接板618的一端通過屈伸轉(zhuǎn)軸612安裝在弧形連接板611的另一端,可以繞著屈伸轉(zhuǎn)軸612相對弧形連接板611轉(zhuǎn)動;所述手柄619安裝在動平臺連接板618上,可以在動平臺連接板618上沿軸向移動,調(diào)節(jié)患者的握持距離,調(diào)節(jié)完成后用手柄鎖緊釘629鎖緊;所述動平臺617固定在動平臺連接板618的另一端;所述腕部第四套管627和腕部第三套管635的一端分別固定在第一虎克鉸609和第三虎克鉸621上,另一端安裝在腕部第二驅(qū)動模塊22上;所述腕部第四鋼絲繩631位于腕部第四套管627內(nèi),其一端固定在第一點鉸613上,另一端與腕部第二驅(qū)動模塊22連接;所述腕部第三鋼絲繩633位于腕部第三套管635內(nèi),其一端固定在第三點鉸620上,另一端與腕部第二驅(qū)動模塊22連接;所述腕部第六套管628和腕部第五套管634的一端分別固定在第二虎克鉸614和第四虎克鉸626上,另一端安裝在腕部第三驅(qū)動模塊23上;所述腕部 第六鋼絲繩630位于腕部第六套管628內(nèi),其一端固定在第二點鉸616上,另一端與腕部第三驅(qū)動模塊23連接;所述腕部第五鋼絲繩632位于腕部第五套管634內(nèi),其一端固定在第四點鉸623上,另一端與腕部第三驅(qū)動模塊23連接。
文中所述并聯(lián)機構(gòu)主要包括定平臺608、弧形連接板611、動平臺617、動平臺連接板618、腕部第四套管627、腕部第六套管628、腕部第六鋼絲繩630、腕部第四鋼絲繩631、腕部第五鋼絲繩632、腕部第三鋼絲繩633、腕部第五套管634和腕部第三套管635;
本發(fā)明繩驅(qū)動肘腕康復機器人的工作原理和工作流程是:
該康復機器人可以實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的旋內(nèi)/旋外、屈內(nèi)/伸展,內(nèi)收/外展三個自由度的訓練和肘關(guān)節(jié)屈曲/伸展一個自由度的訓練,可以對肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的單個自由度進行康復訓練,也可以多個關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)訓練。
患者進行康復訓練時,首先通過電動推桿303調(diào)整大臂支撐架307到合適的角度,患者將大臂放在大臂支撐板306上,小臂放在小臂支撐板52上,通過旋轉(zhuǎn)小臂升降平臺旋鈕55和大臂升降臺調(diào)節(jié)旋鈕305調(diào)整小臂支撐板52的高度和大臂支撐板306的高度,使患者的肘關(guān)節(jié)與第一轉(zhuǎn)軸401、第二轉(zhuǎn)軸403同軸,調(diào)整小臂第一支撐連桿51和小臂第二支撐連桿56之間的伸縮長度,使患者的腕關(guān)節(jié)與612、624同軸,用小臂繃帶54固定患者小臂,大臂繃帶308固定患者大臂,調(diào)整手柄619到合適的握持距離,患者用手握著手柄619;
患者進行肘關(guān)節(jié)的屈曲/伸展的康復訓練時,通過肘部驅(qū)動模塊20驅(qū)動輸出輪404轉(zhuǎn)動,輸出輪404帶動第二轉(zhuǎn)軸403轉(zhuǎn)動,第二轉(zhuǎn)軸403帶動U形支撐板402轉(zhuǎn)動,從而帶動整個小臂支撐系統(tǒng)5和腕部訓練系統(tǒng)6轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)肘部關(guān)節(jié)的屈曲和伸展;
患者進行腕關(guān)節(jié)的旋內(nèi)/旋外的康復訓練時,通過腕部第一驅(qū)動模塊21驅(qū)動旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)603轉(zhuǎn)動,帶動定平臺608轉(zhuǎn)動,從而帶動整個腕部并聯(lián)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動,從而帶動腕關(guān)節(jié)的旋內(nèi)/旋外;
患者進行腕關(guān)節(jié)的屈曲/伸展時,可以通過腕部的并聯(lián)機構(gòu)部分來實現(xiàn);腕部第二驅(qū)動模塊22控制腕部第四鋼絲繩631和腕部第三鋼絲繩633的拉伸,腕 部第四鋼絲繩631和腕部第三鋼絲繩633在張緊裝置的作用下一直處于張緊狀態(tài),當腕部第二驅(qū)動模塊22拉動腕部第四鋼絲繩631時,腕部第四鋼絲繩631的長度縮短,腕部第三鋼絲繩633長度伸長,從而帶動動平臺617繞著屈伸轉(zhuǎn)軸612轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的屈曲/伸展;患者進行腕關(guān)節(jié)的內(nèi)收/外展時,腕部第二驅(qū)動模塊22控制腕部第六鋼絲繩630和腕部第五鋼絲繩632的拉伸,腕部第六鋼絲繩630和腕部第五鋼絲繩632在張緊裝置的作用下一直處于張緊狀態(tài),當腕部第三驅(qū)動模塊23拉動腕部第六鋼絲繩630時,腕部第六鋼絲繩630的長度縮短,腕部第五鋼絲繩632長度伸長,從而帶動動平臺617繞著伸展轉(zhuǎn)軸624轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的屈曲/伸展;患者需要進行屈曲/伸展、內(nèi)收/外展的康復訓練時,只需讓腕部第二驅(qū)動模塊22和腕部第二驅(qū)動模塊22同時工作,即可實現(xiàn);由于此處采用并聯(lián)機構(gòu),具有很好的連續(xù)性;
患者可以選擇控制肘部驅(qū)動模塊20、腕部第一驅(qū)動模塊21、腕部第二驅(qū)動模塊22、腕部第三驅(qū)動模塊23其中的一個驅(qū)動模塊工作,實現(xiàn)肘關(guān)節(jié)或者腕關(guān)節(jié)單個自由度的康復訓練,也可以多個驅(qū)動模塊同時工作,實現(xiàn)肘關(guān)節(jié)或者腕關(guān)節(jié)多個自由度的康復訓練。
本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。