本發(fā)明涉及醫(yī)療康復設備中的協(xié)助癱瘓患者恢復上肢運動功能的技術領域，具體涉及上肢康復訓練設備及其虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)。

背景技術：

中風、腦外傷患者的主要癥狀是肢體癱瘓，需要積極的康復治療才能恢復其功能。癱瘓上肢和手的功能恢復遠比下肢困難的多，只有10％左右的癱瘓上肢和手才能恢復到具有實用功能的水平。但是，上肢及手功能占有全身功能的60％，從某種意義上講，上肢和手功能預后如何決定著患者是否能真正回歸社會和提高其生活質量。所以，探索改善癱瘓患者上肢和手功能障礙的康復技術和設備，一直是康復工作者努力研發(fā)的方向。

上肢和手功能康復一直是臨床康復的難點，傳統(tǒng)康復手段的效果往往不盡人意。隨著科技的進步，目前市場上出現(xiàn)的上肢康復設備為上肢運動反饋康復治療系統(tǒng)和上肢康復訓練機器人，但是均有其缺點：

1、上肢運動反饋康復治療系統(tǒng)只適合上肢有一定運動能力的癱瘓患者使用(自己能動)，如果癱瘓患者上肢不能動，該設備則使用不了；

2、上肢康復訓練機器人是機器助動，屬于被動康復，不能體現(xiàn)主動康復這一康復技術發(fā)展理念；

3、上肢運動反饋康復治療系統(tǒng)和上肢康復訓練機器人均是視覺游戲水平的反饋，無體感交互，不能提供真正意義上的虛擬康復環(huán)境。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明旨在于提供一種上肢康復訓練設備及其虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)，通過上肢操作裝置實現(xiàn)了幫助患者主動完成上肢的平面上的圓周運動，或幫助患者主動完成垂直方向的屈伸運動(上下擺動)，并且通過對旋轉機構、擺動機構不同的鎖止或定位實現(xiàn)不同的康復模式；進一步的，通過結合虛擬現(xiàn)實的訓練系統(tǒng)，營造虛擬的訓練環(huán)境，提到患者對康復訓練的興趣。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

上肢康復訓練設備，至少設有上肢康復訓練平臺，所述上肢康復訓練平臺包括底座、支撐架、上肢操作裝置，所述上肢操作裝置與所述支撐架的一端活動連接，所述底座設置于所述支撐架的另一端；其中，所述上肢操作裝置分別設有用于旋轉操作、上下擺動操作的旋轉機構與擺動機構。

需要說明的是，所述旋轉機構包括上肢支撐平面、旋轉盤、限位轉座、固定座、轉動軸與操作柄，所述上肢支撐平面設有腔體，所述旋轉盤活動設置于所述腔體中，所述固定座位于所述旋轉盤下方，所述限位轉座設置于所述旋轉盤與所述固定座之間，所述轉動軸穿接于所述固定座、所述限位轉座且其頂部與所述旋轉盤的底部固定連接；所述操作柄成對并垂直設置于所述旋轉盤的表面。

需要說明的是，上下擺動機構包括氣動彈簧、固定架，所述固定架設置于所述支撐架一端的頂部，所述氣動彈簧的一端與所述固定架鉸接，其另一端與所述固定座的連接。

需要進一步說明的是，還設有旋轉鎖止機構，用于鎖定所述旋轉盤的轉動；所述限位轉座中設有腔體，所述固定座的表面設有限位槽；還設有限位件，所述限位件的一端設置于所述腔體內，其另一端活動設置于所述限位槽中；還設有電子鎖，所述限位轉座的周緣表面設有與所述電子鎖的鎖頭相匹配的鎖止孔。

需要進一步說明的是，還設有擺動鎖止機構，所述擺動鎖止機構包括頂架、活動件與拉線，所述頂架設置于所述氣動彈簧的活塞桿的頂部，所述活動件轉動連接于所述頂架中，所述活動件的一端與所述拉線的一端連接；當拉動所述拉線時，所述活動件的另一端與所述活塞桿頂部的開關相抵。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述上肢支撐平面的兩側分別設有手肘擺放位置相應的延伸部。

需要說明的是，所述底座包括底座架、腳部操作裝置，所述底座架設有腔體，所述腳部操作裝置活動設置于底座架腔體內。

需要進一步說明的是，所述腳部操作裝置包括腳踏板、轉動軸、軸承座與扭簧，所述軸承座設置于所述腔體內，所述轉動軸設置于所述軸承座中，所述腳踏板與所述轉動軸固定連接，所述扭簧的一端與所述腳踏板的底部連接，另一端與所述腔體的表面連接。

作為本發(fā)明的另一種實施方式：

本發(fā)明還設有由椅座、支撐桿、訓練椅本體、滾輪與椅踏板組成的康復訓練椅，所述支撐桿一端與所述椅座連接，另一端與所述訓練椅底部連接；所述椅踏板活動連接于所述椅座的一側；其中，所述康復訓練椅可移動至所述上肢康復訓練平臺一側配合使用，且所述椅踏板的位置與所述腳踏板相應。

根據本發(fā)明上述的技術方案，可以進一步配合虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)使用：

一種配合上肢康復訓練設備使用的虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)，包括上肢康復訓練平臺、康復訓練椅，所述虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括控制單元、顯示單元與傳感器，所述控制單元分別與所述顯示單元、所述傳感器電氣連接，所述傳感器分布設置于所述上肢操作裝置與所述腳部操作裝置。

需要說明的是，所述顯示單元可為顯示器，或者環(huán)繞式顯示環(huán)境，或者頭戴式VR虛擬現(xiàn)實眼罩。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述顯示單元、上肢康復訓練平臺、康復訓練椅可以分開放置，也可作為一個整體相對放置在一個平臺上。

本發(fā)明有益效果在于，通過不同的機構鎖止或定位實現(xiàn)不同訓練模式，可以幫助患者主動完成上肢的平面上的圓周運動(垂直方向的擺動鎖鎖定)，或可以幫助患者主動完成垂直方向的屈伸運動(平面上的圓周運動鎖鎖定)；其次，通過虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)的配合，營造了虛擬現(xiàn)實的訓練環(huán)境，進一步幫助患者提升康復訓練的興趣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的上肢康復訓練平臺的結構示意圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為圖2中旋轉機構的結構示意圖；

圖4為圖2中擺動機構的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的康復訓練椅的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的上肢康復訓練平臺與康復訓練椅配合使用的結構示意圖；

圖7為發(fā)明的上肢康復訓練平臺、康復訓練椅配與虛擬現(xiàn)實康復訓練系統(tǒng)配合使用的結構示意圖。

具體實施方式

下將結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述，需要說明的是，本實施例以本技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍并不限于本實施例。

如圖1所示，本發(fā)明為一種上肢康復訓練設備，至少設有上肢康復訓練平臺100，所述上肢康復訓練平臺100包括底座1、支撐架2、上肢操作裝置3，所述上肢操作裝置3與所述支撐架2的一端活動連接，所述底座1設置于所述支撐架2的另一端；其中，所述上肢操作裝置3分別設有用于旋轉操作、上下擺動操作的旋轉機構與擺動機構。

如圖1、圖2所示，所述旋轉機構包括上肢支撐平面41、旋轉盤42與操作柄43，所述上肢支撐平面41設有腔體，所述旋轉盤42活動設置于所述腔體中，所述操作柄43成對并垂直設置于所述旋轉盤42的表面。

圖3所示，所述旋轉機構還包括限位轉座44、固定座45與轉動軸46，所述固定座45位于所述旋轉盤42下方，所述限位轉座44設置于所述旋轉盤42與所述固定座45之間，所述轉動軸46穿接于所述固定座45、所述限位轉座44且其頂部與所述旋轉盤42的底部固定連接。

需要進步一說明的是，所述轉動軸46的表面周緣設有凸塊，所述限位轉座44設有用于穿接所述轉動軸46的軸孔，所述軸孔設有與所述凸塊相匹配的槽體，所述槽體的高度與所述軸孔的高度一致。

需要進一步說明的是，所述旋轉盤42的直徑應當小于所述腔體的內徑；其活動的方式為旋轉盤42相對于所述腔體進行轉動。

需要進一步說明的是，如圖3所示，還設有旋轉鎖止機構，用于鎖定所述旋轉盤42的轉動；所述限位轉座44中設有腔體441，所述固定座45的表面設有限位槽451；還設有限位件47，所述限位件47的一端設置于所述腔體441內，其另一端活動設置于所述限位槽451中；還設有電子鎖200，所述限位轉座44的周緣表面設有與所述電子鎖200的鎖頭相匹配的鎖止孔442。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述限位槽的長度為半個圓周，即所述旋轉盤在所述限位件與限位槽的配合下，平面轉動180度。

需要進一步說明的是，所述電子鎖與設置于上肢支撐平面上的旋轉鎖止按鈕電氣連接，所述按鈕控制所述電子鎖的供、斷電狀態(tài)。

需要進一步說明的是，所述電子鎖可以設置于所述限位轉座的周緣的任一位置。

如圖2所示，所述上下擺動機構包括氣動彈簧51、固定架52，所述固定架52設置于所述支撐架2一端的頂部，所述氣動彈簧51的一端與所述固定架52鉸接，其另一端與所述固定座45連接。

如圖4所示，還設有擺動鎖止機構，所述擺動鎖止機構包括頂架53、活動件54與拉線，所述頂架53設置于所述氣動彈簧51的活塞桿的頂部，所述活動件54轉動連接于所述頂架53中，所述活動件54的一端與所述拉線的一端連接；當拉動所述拉線時，所述活動件54的另一端與所述活塞桿頂部的開關300相抵。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述氣動彈簧可以為氮氣彈簧。

作為一種優(yōu)選的技術方案，本發(fā)明的活動件為倒設的掛鉤，所述拉線與掛鉤的鉤體連接。

需要進一步說明的是，所述拉線的另一端與設置于所述上肢支撐平面上的擺動鎖止按鈕連接。

需要進一步說明的是，所述氣動彈簧的拉力與所述上肢操作裝置的重量應當匹配，在上肢操作裝置失重情況下，患者通過雙手握住的操作柄和肘部在上肢支撐平面上的力量，做上肢操作裝置的上下擺動。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述上肢支撐平面的兩側分別設有手肘擺放位置相應的延伸部。

需要說明的是，底座1包括底座架、腳部操作裝置，所述底座架設有腔體，所述腳部操作裝置活動設置于底座架腔體內。

需要進一步說明的是，所述腳部操作裝置包括腳踏板6、轉動軸、軸承座與扭簧，所述腳部操作裝置包括腳踏板、轉動軸、軸承座與扭簧，所述軸承座設置于所述腔體內，所述轉動軸設置于所述軸承座中，所述腳踏板與所述轉動軸固定連接，所述扭簧的一端與所述腳踏板的底部連接，另一端與所述腔體的表面連接；進一步的，由于腳踏板和轉動軸固定在一起，通過軸承座固定在底座架腔體內，當腳踏板踩下去后扭簧會產生反作用力，當腳踏板沒有受力時，扭簧會使腳踏板往上翹；進一步的，為了偏癱患者(即左側或右側癱瘓)通過健康腳帶動癱瘓腳進行康復，所述踏板通過轉動軸可為一體成型，再通過轉動軸與軸承座之間的鉸接實現(xiàn)轉動，即可通過一根轉軸實現(xiàn)兩個獨立的踏板同時轉動。

作為本發(fā)明的另一種實施方式：

如圖5所示，本發(fā)明還設有由椅底座71、支撐桿72、訓練椅本體73、滾輪74與椅踏板75組成的康復訓練椅7，所述支撐桿72一端與所述椅底座71連接，另一端與所述訓練椅本體73底部連接；所述椅踏板75活動連接于所述椅底座71的一側。

如圖6所示，所述康復訓練椅7可移動至所述上肢康復訓練平臺100一側配合使用，且所述椅踏板的位置與所述踏板相應。

需要進一步說明的是，所述滾輪處還設有鎖定機構，通過鎖定機構實現(xiàn)滾輪的滾動或停止，便可對康復訓練椅進行移動或定位。

作為另一種優(yōu)選的技術方案，滾輪與椅座底部還設有升降裝置，所述升降裝置由彈簧和限位件構成，通過限位件調整彈簧不同的壓縮狀態(tài)，使康復訓練椅適合不同身高的患者。

根據本發(fā)明上述的技術方案，可以進一步配合虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)使用：

如圖7所示，一種配合上肢康復訓練設備使用的虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)，包括上肢康復訓練平臺100、康復訓練椅7，所述虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)400包括控制單元、顯示單元與傳感器，所述控制單元分別與所述顯示單元、所述傳感器電氣連接，所述傳感器分布設置于所述上肢操作裝置與所述腳部操作裝置。

需要說明的是，所述顯示單元可為顯示器，或者環(huán)繞式顯示環(huán)境，或者頭戴式VR虛擬現(xiàn)實眼罩。

作為對本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)、上肢康復訓練平臺、康復訓練椅可以是各自獨立的單元，再配合使用；另外，也可以作為一個整體裝設于一個平臺中。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)還包括音頻播放單元，進一步增加由虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)營造的訓練環(huán)境的真實性，最大限度的降低患者在康復訓練過程的單調，從而增強患者對康復訓練的興趣。

實施例

上肢康復訓練平臺的旋轉機構康復訓練模式：

患者手握旋轉盤上的操作柄，然后通過順、逆時針對旋轉盤進行旋轉；由于旋轉盤在上肢支撐平面的腔體中可以自由轉動，因此患者通過手柄控制旋轉盤的旋轉方向實現(xiàn)康復訓練。

上肢康復訓練平臺的擺動機構康復訓練模式：

患者手握旋轉盤上的操作柄，然后肘部放置在上肢支撐平面兩側的延伸部上，由于在上肢支撐平面的底部設有與支撐架鉸接的氣動彈簧，用于減輕或消除上肢操作裝置的重量，因此，可自由的向上拉動或下壓上肢支撐平面，進行上、下擺動的康復訓練。

上肢康復訓練平臺的旋轉結構與擺動機構的康復訓練結合模式：

旋轉機構、擺動機構分別設有鎖止機構和定位機構。當旋轉機構被鎖止后，即，患者按下旋轉鎖止按鈕，與旋轉鎖止按鈕電氣連接的電子鎖將被斷電，而電子鎖的鎖頭隨即彈出，此時患者若將旋轉盤復位(即兩操作柄連線與患者相對平行)，鎖頭便可伸入限位轉座周緣上設置的鎖止孔中，便可鎖定旋轉盤。此時，患者只可以通過擺動機構進行上、下擺動的康復訓練；

當擺動機構被定位后，即，患者按下擺動鎖止按鈕并旋轉固定，通過按鈕拉動拉線，從而帶動掛鉤轉動，直至掛鉤的另一側與氣動彈簧活塞桿上的開關相抵，此時，氣動彈簧可被壓縮，患者可以做上下擺動訓練；而檔旋轉按鈕，解除固定，便可對氣動彈簧進行鎖止，此時，患者可以只通過旋轉機構進行轉動康復訓練；若患者在擺動機構上拉過程或下壓過程的任意位置進行定位，然后利用旋轉機構進行康復訓練，其優(yōu)點在于，由于不同的位置點前臂與后臂的距離不同，從而可實現(xiàn)了不同的訓練內容；另外，當患者同時解鎖旋轉機構、擺動機構，患者在進行旋轉康復訓練的同時可以上拉或下壓擺動機構，進一步增加康復訓練的難度和強度。

上肢康復訓練平臺與腳部操作裝置的配合康復訓練模式：

患者在實施上述上肢康復訓練模式下，可以通過腳部操作裝置的腳踏板，及其傳感器等其他虛擬現(xiàn)實裝置，配合上肢康復訓練，進一步增加上肢訓練效果或訓練的難度，或達到四肢聯(lián)動的康復效果。

對于不通身高的患者，可以通過康復訓練椅的一端和升降，達到舒適的坐姿，方便操作該康復訓練設備。

此外，本發(fā)明還提供一種與上肢康復訓練平臺、康復訓練椅配合使用的虛擬現(xiàn)實康復訓練系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少設有控制單元、顯示單元、若干傳感器與音頻播放單元，所述控制單元中預設了不同模擬場景(任務或游戲)，通過顯示單元進行顯示，再利用分布設置在旋轉機構、擺動機構、腳踏板中的傳感器，實時獲得患者在相應機構的動作，并將該動作反饋至控制單元中，再由控制單元處理后反映在顯示單元中具體場景(任務或游戲)的某一動作；為了增加現(xiàn)實感，所述顯示單元可優(yōu)選為環(huán)繞式的屏幕或投影，或直接通過VR眼罩進行顯示。對于本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。