本發(fā)明涉及一種機器人，尤其涉及一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人。

背景技術(shù)：

我國約有70-80%的中風病幸存者留有不同程度的殘疾。中風病人對其偏癱部位及早進行有針對性的康復(fù)練習(xí)能夠提高甚至恢復(fù)獨立生活和勞動能力，大大減少殘疾的可能性。平面康復(fù)訓(xùn)練就是其中的一種訓(xùn)練方式。

現(xiàn)有的平面訓(xùn)練器械如磨砂板及滑板，功能簡單，形式單一，僅適用于3級肌力以上的患者，為滿足早期患者的康復(fù)需求，設(shè)計一款具備主被動訓(xùn)練結(jié)合的平面康復(fù)訓(xùn)練機器人十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：提供一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，用柔性旋轉(zhuǎn)機械關(guān)節(jié)替代扭矩傳感器，可用于輔助患者上肢在平面空間內(nèi)進行康復(fù)訓(xùn)練，能更好的監(jiān)測康復(fù)訓(xùn)練過程，避免二次損傷，且具有優(yōu)秀的反向驅(qū)動能力，實現(xiàn)更順滑的人機交互。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，包括電動升降柱組件、工作平面、電機驅(qū)動組件、傳動組件及支撐組件；所述的工作平面水平安裝在所述的電動升降柱組件的頂部，所述的電機驅(qū)動組件、傳動組件及支撐組件分別安裝在所述的工作平面上；所述的支撐組件設(shè)置在所述的傳動組件的末端，所述的傳動組件與所述的電機驅(qū)動組件組成五連桿機構(gòu)。

上述的帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的電機驅(qū)動組件由基座、兩組電機、兩組轉(zhuǎn)軸及兩組柔性驅(qū)動部件組成；所述的基座固定在所述的工作平面的下方，所述的兩組電機分別固定在所述的基座上，并安裝于所述的工作平面的下方；所述的兩組轉(zhuǎn)軸分別與所述的兩組電機對應(yīng)相連，并安裝于所述的基座內(nèi)；所述的兩組柔性驅(qū)動部件分別安裝在所述的兩組轉(zhuǎn)軸上。

上述的帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，每組所述的柔性驅(qū)動部件包括外框、轉(zhuǎn)子、第一彈簧組、第二彈簧組及端蓋；所述的外框與所述的轉(zhuǎn)軸連接作為扭矩的輸入端；所述的轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述的外框中央，所述的轉(zhuǎn)子的中心呈圓形并向外呈三角延伸，所述的轉(zhuǎn)子與所述的外框相對轉(zhuǎn)動；所述的第一彈簧組及第二彈簧組分別包括三個彈簧，并分別設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子的三角延伸部兩側(cè)；所述的端蓋固定在所述的轉(zhuǎn)子上，作為扭矩的輸出端。

上述的帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的傳動組件由短桿、長桿、連接盤、短桿連接座、長桿連接座及長桿下彎連接座組成；所述的短桿的兩端分別與所述的連接盤及短桿連接座固定連接，且所述的連接盤與所述的柔性驅(qū)動部件的端蓋固定連接；所述的兩根長桿的一端分別與所述的連接盤固定連接，所述的兩根長桿的另一端分別連接所述的長桿連接座及長桿下彎連接座；所述的短桿與所述的長桿之間通過所述的連接盤及短桿連接座實現(xiàn)轉(zhuǎn)動連接；兩根所述的長桿之間通過所述的長桿連接座及長桿下彎連接座實現(xiàn)轉(zhuǎn)動連接。

上述的帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的支撐組件包括支撐板、軟墊、綁帶及模塊接口；所述的軟墊設(shè)置在所述的支撐板的上端面一側(cè)，所述的綁帶綁在所述的支撐板及軟墊上；所述的模塊接口設(shè)置在所述的支撐板的上端面另一側(cè)，所述的模塊接口為柱型結(jié)構(gòu)，手柄或分指板組件分別連接在所述的模塊接口上。

上述的帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的手柄的下端為孔型結(jié)構(gòu)，并與所述的模塊接口適配套接。

上述的帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的分指板組件包括底板及五個分指塊；所述的底板的下部設(shè)有孔型結(jié)構(gòu)，并通過所述的孔型結(jié)構(gòu)與所述的模塊接口適配套接；所述的底板上設(shè)有導(dǎo)軌，所述的五個分指塊通過所述的導(dǎo)軌設(shè)置在所述的底板上并沿所述的導(dǎo)軌滑動。

本發(fā)明采用了柔性驅(qū)動部件，能通過彈簧的形變，計算傳遞扭矩，同時提供一定的順應(yīng)性，提高患者使用的安全性與舒適性；此外，上述平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人系統(tǒng)的支撐組件還提供了多種訓(xùn)練模塊，可以實現(xiàn)快速切換，滿足不同患者的康復(fù)需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的電機驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的柔性驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的傳動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的分指板組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。

請參見附圖1所示，一種帶柔性關(guān)節(jié)的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，包括電動升降柱組件1000、工作平面2000、電機驅(qū)動組件3000、傳動組件4000及支撐組件5000；所述的工作平面2000水平安裝在所述的電動升降柱組件1000的頂部，所述的電機驅(qū)動組件3000、傳動組件4000及支撐組件5000分別安裝在所述的工作平面2000上；所述的支撐組件5000設(shè)置在所述的傳動組件4000的末端，所述的傳動組件4000與所述的電機驅(qū)動組件3000組成五連桿機構(gòu)。連桿機構(gòu)之間為轉(zhuǎn)動連接，中間有軸承，運轉(zhuǎn)順滑。

請參見附圖2所示，所述的電機驅(qū)動組件3000由基座3200、兩組電機3100、兩組轉(zhuǎn)軸3300及兩組柔性驅(qū)動部件3400組成；所述的基座3200固定在所述的工作平面2000的下方，所述的兩組電機3100分別固定在所述的基座3200上，并安裝于所述的工作平面2000的下方；所述的兩組轉(zhuǎn)軸3300分別與所述的兩組電機3100對應(yīng)相連，并安裝于所述的基座3200內(nèi)；所述的兩組柔性驅(qū)動部件3400分別安裝在所述的兩組轉(zhuǎn)軸3300上。電機驅(qū)動組件3000通過控制電機3100，能為患者提供多種訓(xùn)練模式以適應(yīng)不同肌力等級的患者，包括被動訓(xùn)練、阻抗訓(xùn)練、引導(dǎo)助力訓(xùn)練等。

請參見附圖3所示，每組所述的柔性驅(qū)動部件3400包括外框3401、轉(zhuǎn)子3402、第一彈簧組3403、第二彈簧組3404及端蓋3405；所述的外框3401與所述的轉(zhuǎn)軸3300連接作為扭矩的輸入端；所述的轉(zhuǎn)子3402設(shè)置在所述的外框3401中央，所述的轉(zhuǎn)子3402的中心呈圓形并向外呈三角延伸，所述的轉(zhuǎn)子3402與所述的外框3401相對轉(zhuǎn)動；所述的第一彈簧組3403及第二彈簧組3404分別包括三個彈簧，并分別設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子3402的三角延伸部兩側(cè)；所述的端蓋3405固定在所述的轉(zhuǎn)子3402上，作為扭矩的輸出端；當扭矩輸入到外框3401后，壓縮第一彈簧組3403及第二彈簧組3404，當?shù)谝粡椈山M3403及第二彈簧組3404壓縮到預(yù)設(shè)的大小時，傳遞到轉(zhuǎn)子3402和端蓋3405上，轉(zhuǎn)子3402隨之一起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)力矩的輸出。

請參見附圖4所示，所述的傳動組件4000由短桿4001、長桿4002、連接盤4003、短桿連接座4004、長桿連接座4005及長桿下彎連接座4006組成；所述的短桿4001的兩端分別與所述的連接盤4003及短桿連接座4004固定連接，且所述的連接盤4003與所述的柔性驅(qū)動部件3400的端蓋3405固定連接；所述的兩根長桿4002的一端分別與所述的連接盤4003固定連接，所述的兩根長桿4002的另一端分別連接所述的長桿連接座4005及長桿下彎連接座4006；所述的短桿4001與所述的長桿4002之間通過所述的連接盤4003及短桿連接座4004實現(xiàn)轉(zhuǎn)動連接；兩根所述的長桿4002之間通過所述的長桿連接座4005及長桿下彎連接座4006實現(xiàn)轉(zhuǎn)動連接；連桿連接處均為轉(zhuǎn)動連接，通過兩個電機3100完成平面一定范圍內(nèi)的運動。

請參見附圖5所示，所述的支撐組件5000包括支撐板5001、軟墊5002、綁帶5003及模塊接口5004；所述的軟墊5002設(shè)置在所述的支撐板5001的上端面一側(cè)，所述的綁帶5003綁在所述的支撐板5001及軟墊5002上；所述的模塊接口5004設(shè)置在所述的支撐板5001的上端面另一側(cè)，所述的模塊接口5004為柱型結(jié)構(gòu)，手柄5100或分指板組件5200分別連接在所述的模塊接口5004上。利用支撐板5001、軟墊5002和綁帶5003可以將患者的前臂與支撐組件5000固定，在訓(xùn)練時既提供了舒適的支撐，又可以防止患者使用腕部助力，從而避免意外受傷；模塊接口5004可分別與多種抓握模塊連接（如手柄模塊5100、分指板組件5200）連接，適應(yīng)不同手部狀況的患者的抓握需求。

所述的手柄5100的下端為孔型結(jié)構(gòu)，并與所述的模塊接口5004適配套接，通過設(shè)計過盈量，只需直接套在模塊接口5004上便能完成模塊安裝；同樣，拆卸時只需直接拔出；其上端作為患者訓(xùn)練時的抓握部分，可以讓患者在時舒適抓握，高效地進行康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)。

請參見附圖6所示，所述的分指板組件5200包括底板5201及五個分指塊5202；所述的底板5201的下部設(shè)有孔型結(jié)構(gòu)，和手柄5100上的孔型結(jié)構(gòu)相同，并通過所述的孔型結(jié)構(gòu)與所述的模塊接口5004適配套接；所述的底板5201上設(shè)有導(dǎo)軌，所述的五個分指塊5202通過所述的導(dǎo)軌設(shè)置在所述的底板5201上并沿所述的導(dǎo)軌滑動，以適配不同手型（包括左右手）。

電動升降柱組件1000為整個系統(tǒng)提供支撐，可安裝在移動平臺或地面上，且高度可調(diào)。

兩組柔性驅(qū)動部件3400能根據(jù)彈簧的形變，在進行被動訓(xùn)練時，時刻檢測患者上肢的訓(xùn)練情況，有效防止痙攣的發(fā)生；在進行主動訓(xùn)練時，預(yù)測患者的運動意圖，為訓(xùn)練提供一定的助力和阻尼，幫助患者更好的進行上肢康復(fù)。

本發(fā)明對抓握模塊的形式不作限定，凡是能在訓(xùn)練時讓病人舒適抓握的，且可以通過所述模塊接口安裝在所述支撐組件上的抓握模塊，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

綜上所述，本發(fā)明采用了柔性驅(qū)動部件，能通過彈簧的形變，計算傳遞扭矩，同時提供一定的順應(yīng)性，提高患者使用的安全性與舒適性；此外，上述平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人系統(tǒng)的支撐組件還提供了多種訓(xùn)練模塊，可以實現(xiàn)快速切換，滿足不同患者的康復(fù)需求。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。