本发明专利技术公开了一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置，包括肩部三自由度自适应机构、第一耦合运动机构、肩部连接组件、第二耦合运动机构以及腕部二自由度自适应机构，第一耦合运动机构固定连接在肩部三自由度自适应机构上，肩部连接组件可转动连接在第一耦合运动机构上，第二耦合运动机构与肩部连接组件固定连接，腕部二自由度自适应机构与第二耦合运动机构固定连接。本发明专利技术可以根据不同患者的患肢尺寸和具体使用情况，自适应地做出调整，人体与机构之间可以协调配合，人体舒适度和安全系数都得到了极大的提高，各运动柔顺传递、协调配合，使得所述基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置可以完成多种复杂的主被动训练动作。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置，包括肩部三自由度自适应机构、第一耦合运动机构、肩部连接组件、第二耦合运动机构以及腕部二自由度自适应机构，第一耦合运动机构固定连接在肩部三自由度自适应机构上，肩部连接组件可转动连接在第一耦合运动机构上，第二耦合运动机构与肩部连接组件固定连接，腕部二自由度自适应机构与第二耦合运动机构固定连接。本专利技术可以根据不同患者的患肢尺寸和具体使用情况，自适应地做出调整，人体与机构之间可以协调配合，人体舒适度和安全系数都得到了极大的提高，各运动柔顺传递、协调配合，使得所述基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置可以完成多种复杂的主被动训练动作。【专利说明】一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置
本专利技术属于康复医疗设备领域，更具体地，涉及一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置。
技术介绍
在科技高速发展，人民生活水平普遍提高的今天，仍然有部分群体，因为其肢体运动功能障碍等方面的问题，导致其身心备受折磨。导致人体肢体运动功能障碍的原因有很多，如工业生产事故、交通事故等意外，中风、偏瘫等疾病，以及人体衰老所带来的行动不便和行动迟缓，这些肢体运动功能障碍患者大多生活无法自理，对于患者的身心健康造成了沉重的打击，对社会发展也造成了极大的影响和负担。在这种背景下，康复装置的研制和生产便应运而生，并且成为医疗设备领域的一个重要分支。 目前，康复机器人已经广泛地应用到假肢、康复护理以及康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。上肢是人体的重要组成部分之一，与胸部和颈部相接，包括肩、臂、肘、前臂和手，由肩关节、肘关节以及腕关节控制整个上肢的协调运动，人类日常生活中的大部分需求都需要通过上肢的动作来实现，因此对上肢康复装置的研制和生产显得尤为重要。 本专利技术设计的是一类外骨骼式上肢康复训练装置，与现有的末端引导式上肢康复机器人所不同，本专利技术所涉及的康复训练装置绑缚在患肢上，通过杆系的协调运动来辅助患肢作康复训练动作，相对于末端引导式机器人，外骨骼式机器人机构比较灵活巧妙，占地空间小，顺应性较好，解决了末端引导式机器人存在的外型庞大，不能穿戴，需要专门的空间场地，不适合家庭使用等问题。 作为和人体直接接触的外骨骼式上肢康复训练装置，需要考虑人体上肢的生理结构及其运动方式的特点。一方面，人体上肢运动较为复杂，自由度较多，如何合理地驱动和控制各关节机构的运动，使运动得以协调地传递、目标动能得以实现，显得尤为重要；另一方面，在对患者进行有效训练时，要求装置的工作空间与人体肢体的自然活动空间一致，使装置对人体组织不会造成损伤；再者，要求装置能适应不同患者的患肢尺寸，其本体结构在进行康复训练时不能对患者产生干涉，因此需要加入相应的可调节以及自适应的机构。 如果涉及到肩关节、肘关节以及腕关节的运动，包括五个主动自由度和五个自适应被动自由度，其中主动自由度需要提供动力驱动，现如今绝大部分的机械臂都采用一个自由度对应分配一个驱动的控制模式，这样不仅增加了控制的复杂性，而且使机构整体较为笨重，需要的原材料较多，成本造价也较高。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置，采用分组耦合驱动，仅利用两个驱动，便可实现五个自由度的运动，在降低造价、节约能源、减轻重量、增强可顺应性等方面都有极大的优势。 为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置，包括肩部三自由度自适应机构、第一耦合运动机构、肩部连接组件、第二耦合运动机构以及腕部二自由度自适应机构，所述第一耦合运动机构固定连接在肩部三自由度自适应机构上，所述肩部连接组件可转动连接在第一耦合运动机构上，所述第二耦合运动机构与肩部连接组件固定连接，所述腕部二自由度自适应机构与第二耦合运动机构固定连接，所述肩部三自由度自适应机构包括基板，所述基板上设置有Z轴导向轨，所述Z轴导向轨上滑动连接有Z轴滑块，所述Z轴滑块上安装有第一连接座，所述第一连接座上安装有Y轴导向轨，Y轴导向轨上滑动连接有Y轴滑块，所述Y轴滑块上安装有第二连接座，所述第二连接座上安装有X轴滑块，所述X轴滑块上滑动连接有X轴导向轨，所述X轴导向轨与第一親合运动机构固定连接。 优选地，所述第一耦合运动机构包括第一肩部组件及与该第一肩部组件可相对转动的第二肩部组件，其中，所述第一肩部组件上设置有第一圆盘组件，所述第二肩部组件上设置有第二圆盘组件，且该第一圆盘组件与第二圆盘组件通过绳索连接，所述第一圆盘组件上的可在第一方向旋转的可旋转部件的旋转可驱动所述第二肩部组件相对该第一肩部组件转动，从而对所述绳索产生作用力，进而可驱动所述第二圆盘组件上的可旋转部件在第二方向上的旋转，从而实现多自由度的耦合运动。 优选地，所述第一圆盘组件包括第二肩部圆盘、第三肩部圆盘和作为其上可旋转部件的第一肩部圆盘，第一肩部圆盘、第二肩部圆盘和第三肩部圆盘同轴套装在一肩部竖直轴上，其中所述第一肩部圆盘与第一驱动电机动力连接，可在该第一驱动电机的作用下与肩部竖直轴同步转动，所述第二肩部圆盘和第三肩部圆盘在装置的使用过程中是平行固连为一体的，与所述第二圆盘组件连接的绳索的第一端和第二端分别固定设置在该第二肩部圆盘和第三肩部圆盘上；所述第二圆盘组件包括第四肩部圆盘，所述绳索中部套在该第四肩部圆盘的外圆周面上并进而绷紧，从而使得所述第一圆盘组件与第二圆盘组件连接；所述第一肩部圆盘的转动带动所述第二肩部组件相对第一肩部组件转动，使得所述第二圆盘组件相对于所述第二肩部圆盘和第三肩部圆盘运动，从而使其中两端固定在所述第二肩部圆盘和第三肩部圆盘的绳索的其中一端张紧而另一端放松，从而产生对拉而使得所述套在所述绳索上的第四肩部圆盘绕其中心轴旋转。 优选地，所述第四肩部圆盘上固定连接有第五肩部圆盘，第五肩部圆盘上连接有第三配重组件，用于减小第一驱动电机的输出力矩。 优选地，所述肩部三自由度自适应机构上连接有第一配重组件和第二配重组件，用于平衡训练装置的重量。 优选地，第二耦合运动机构包括第三肩部组件、连接在第三肩部组件上的肘部组件和连接在肘部组件上的腕部组件，第三肩部组件包括肩部连接座，肩部连接座上通过轴承安装有肩部转轴，肩部转轴上固定安装有肩部驱动圆盘和肩部摆动架，所述肩部驱动圆盘由第二驱动电机驱动旋转，所述肘部组件安装在肩部摆动架上，肘部组件包括固定连接在肩部摆动架上的肘部连接座、固定安装在肘部连接座上的肘部转轴和通过轴承安装在肘部转轴上的肘部驱动圆盘，肩部连接座上固定安装有肩部定圆盘，肩部定圆盘与肘部驱动圆盘通过绳索a和绳索b连接，肩部驱动圆盘的转动带动肩部摆动架和肘部连接座摆动，使得绳索a松驰而绳索b张紧，绳索a和绳索b对拉从而使肘部驱动圆盘实现肘部驱动圆盘与肩部驱动圆盘转向相同的自转。 优选地，所述肘部驱动圆盘上固定安装有肘部摆动架，肘部摆动架通过轴承安装在肘部转轴上，所述腕部组件安装在肘部摆动架上，肘部连接座上固定安装有肘部定圆盘，所述腕部组件包括安装在肘部摆动架上的弧形导轨滑块，以及可相对弧形导轨滑块运动的弧形导轨和固连在其上的弧形导轨连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置，其特征在于：包括肩部三自由度自适应机构(600)、第一耦合运动机构(700)、肩部连接组件(800)、第二耦合运动机构(900)以及腕部二自由度自适应机构(1000)，所述第一耦合运动机构(700)固定连接在肩部三自由度自适应机构(600)上，所述肩部连接组件(800)可转动连接在第一耦合运动机构(700)上，所述第二耦合运动机构(900)与肩部连接组件(800)固定连接，所述腕部二自由度自适应机构(1000)与第二耦合运动机构(900)固定连接，所述肩部三自由度自适应机构(600)包括基板(609)，所述基板(609)上设置有Z轴导向轨(601)，所述Z轴导向轨(601)上滑动连接有Z轴滑块(602)，所述Z轴滑块(602)上安装有第一连接座(603)，所述第一连接座(603)上安装有Y轴导向轨(604)，Y轴导向轨(604)上滑动连接有Y轴滑块(605)，所述Y轴滑块(605)上安装有第二连接座(606)，所述第二连接座(606)上安装有X轴滑块(607)，所述X轴滑块(607)上滑动连接有X轴导向轨(608)，所述X轴导向轨(608)与第一耦合运动机构(700)固定连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊蔡华，柳锴，王婷，陈文斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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