一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置，包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手掌。本发明专利技术机器人装置有８个自由度，用来模拟人的上肢关节自由度，康复训练中能够提供较多的活动度，使人体上肢的主要关节都能得到辅助训练；采用可穿戴式结构，结构简单，重量轻，能穿着于患者身上，舒适性好，并且直接作用于患肢，因此训练的针对性强，效果好。多自由度的结构设计，可以满足多种控制方式，可以辅助患肢进行单关节运动和多关节复合运动的康复训练，达到辅助完成患者的日常生活需要的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于辅助医疗康复训练设备
，涉及一种康复训练机器 人，具体为一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置，该装置能够直接作用于 患肢关节，可以进行局部关节及多关节复合运动的康复训练。技术背景中风是中老年的常见病、多发病，是当今世界对人类危害最大的3种 疾病之一。我国每年约有660万中风病患者，随着世界各国相继进入老龄化 国家，中风患者势必越来越多。由中风产生的众多患者后遗症中尤以偏瘫 居首位。中风所导致的偏瘫，常常对患者本人、家庭造成心理及其它方面 的冲击。社会和家庭需要花费极大的代价来治疗和护理这些患者，造成社 会资源的极大浪费。偏瘫上肢康复训练的传统治疗方法是治疗师手把手辅 助患者进行训练，这种方法存在诸多问题，如训练效率和训练强度难以保 证、训练效果受到治疗师水平的影响、训练过程不具吸引力、患者参与治 疗的主动性不够等。因此，寻求有效的康复手段，使患者能够在一定程度 上恢复失去的功能，不仅有利于提高患者本身的生活质量，也可以减轻社 会的总体负担。在偏瘫上肢康复训练中引入机器人技术，其优点在于，机 器人不存在"疲倦"的问题，能够满足不同患者对训练强度的要求，从而 把治疗师从繁重的训练任务中解放出来；机器人可以客观记录训练过程中 患者患肢各种运动参数，供治疗师分析，以评价治疗的效果；还有，使用 机器人技术可以通过多媒体技术为患者提供丰富多彩的训练内容，使患者 能够积极参与治疗。"偏瘫患者上肢复合运动的康复训练机器人"(中国专利文献公开号 为CN1480118A，公开日为2004年03月10日)采用一个机械臂来带动患者患肢运动，机械臂安装在立柱上，机械臂可作水平面的运动以及沿着立 柱的垂直方向的升降运动，由一个悬吊支撑架对患者肘关节进行悬吊支撑， 通过控制机械臂末端的运动轨迹就能使患者患肢按照一定的方式运动，在 一定程度上能满足的康复训练要求。但是，该己知偏瘫上肢康复训练机器人的缺点在于l.其本质是工业 机器人，结构复杂，界面不友好，给人以生冷、畏惧感，从康复心理学角度 来讲，不利于患者的康复.2.自由度有限，最多拥有三个自由度，仅能给患肢 提供三个活动度，不能做到对患肢的主要运动关节进行同时训练,而且对单 关节的训练的控制也比较复杂3.训练模式单一，只能执行单一的被动训练，在可由患者参与的主动训练及主被动混合训练时，控制起来比较困难.3.灵活性差，不可穿戴，只能位于固定的坐椅上在相对固定的地方进行训练，患 者使用不够灵活。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置，该装置 能对患者上肢关节进行局部或整体的全方位训练，使用安全，穿戴舒适， 便于患肢长时间进行复合运动功能的康复训练。本专利技术提供的一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置，包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手掌；其特征在于-所述肩关节包括肩顶架、肩侧架和肩部角度传感器，肩顶架和肩侧架 呈半环形，在直径端通过第一、第二转轴连接；肩部角度传感器与第一或 第二转轴固定连接；所述上臂包括上臂角度传感器、上臂杆、上臂支撑架和第一、第二臂 肘连接杆；上臂杆的一端与肩侧架通过第三转轴相连，上臂角度传感器安 装在第三转轴上，上臂杆的另一端开有调节孔；上臂支撑架为U字形，其U 字形底端与上臂杆上的调节孔连接，两侧端分别与第一、第二臂肘连接杆 固连；所述肘关节包括肘环架、肘关节角度传感器和前臂杆；肘环架为U字 型支架，U字型支架的两侧端分别通过第四、第五转轴与第一、第二臂肘连接杆连接，前臂杆呈大字型，前臂杆的主干端与肘环架的u字形底端通过第六转轴相连，第六转轴的轴线位于肘环架的对称轴上，前臂杆的分枝端与前臂固定连接；肘关节角度传感器安装在第六转轴上；所述腕关节包括腕前杆、腕环架、腕关节角度传感器和第一、第二腕 掌连接杆；腕前杆的一端与前臂固定连接，腕环架呈U字型，其底端与腕 前杆另一端固定连接，腕环架的两侧端分别与第一、第二腕掌连接杆通过 第七、第八转轴相连，腕关节角度传感器固定在第七或第八转轴上；所述手掌包括第一、第二手指、第一、第二指头紧固件、握杆和回伸 拉杆；第一、第二手指呈类指针型，中间圆形部分装有滚动轴承，分别通 过第九、第十转轴与第一、第二腕掌连接杆相连；回伸拉杆的两端分别固 定在第一、第二手指的短针部分，第一、第二手指的长针部分分别与第一、 第二指头紧固件滑动配合，并设有止动螺钉；握杆的两端分别固定在第一、 第二指头紧固件上；前臂包括外圈、滚珠轴、滚珠和内圈；内外圈均为半圆形组合式结构， 上外半圈由第一上外半圈和第二上外半圈连接而成，二者之间沿圆周方向 安装有若干滚珠轴，滚珠轴上穿有滚珠；下外半圈由第一下外半圈和第二 下外半圈连接而成，二者之间沿圆周方向亦安装有若干滚珠轴，滚珠轴上 也穿有滚珠；所述上外半圈和下外半圈在垂直于环形面的直径剖面上通过 第九转轴相连；上内半圈由第一上内半圈和第二上内半圈连接而成，下内半圈由第一 内下半圈和第二下内半圈连接而成，内圈在外径方向开有环槽形滚道，第 一上内半圈和第二上内半圈在垂直于环形面的直径剖面上通过第十转轴相 连。本专利技术机器人装置根据康复医学理论和人机工程学数据来设计，能对 患者上肢关节进行局部或整体的全方位训练。本专利技术机器人装置为一个典 型的串联机器人装置，它包络人体上肢骨骼的结构为半圆形或U字型，结 构简单，重量轻，具有很好的可穿戴性。该可穿戴式的上肢康复训练机器 人装置有8个自由度，用来模拟人的上肢关节自由度。本专利技术机器人装置 能穿着于患者身上，直接对患肢进行作用，因此训练的针对性强，效果好， 能够提供较多的活动度，使人体上肢的主要关节都能得到辅助训练。机器 人装置的关节与人体关节重合，柔顺性好，使用安全，穿戴舒适，可以辅 助患肢进行单关节运动和多关节复合运动的康复训练，可以采用多种方式 达到辅助完成患者的日常生活需要的目的。附图说明图1为本专利技术可穿戴式上肢康复训练机器人装置的结构示意图。 图2为图1中手掌的结构示意图，其中图2(a)为正视图，图2(b)为左视图。图3为图1中前臂的结构示意图。具体实施方式参照图l，本专利技术所述的一种可穿戴式的上肢康复训练机器人装置的总 体结构将得到详细说明。该可穿戴式的上肢康复训练机器人装置为一个典 型的串联机器人，包含8个自由度，用来模拟人的上肢关节自由度，能够 满足人的日常生活需要。该上肢康复训练机器人装置包络人体上肢骨骼的 结构为半圆形或U字型，具有很好的可穿戴性。本专利技术机器人装置的总体结构包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕 关节和手掌。如图1所示，肩关节由肩顶架ll、肩侧架12和肩部角度传感器13组 成，肩顶架11和肩侧架12呈半环形，在直径端通过第一、第二转轴相连， 肩顶架11和肩侧架12可以相对转动，构成一个转动自由度。当肩侧架12 绕肩顶架11旋转时，可以辅助病人进行肩关节的外展/内收功能训练。肩 部角度传感器13的内孔与第一或第二转轴固连，在肩顶架11和肩侧架12 发生相对转动时，肩部角度传感器13就能测量出两者的相对转角值。通过 辅助病人的肩关节外展/内收，可以恢复肩关节部分运动神经功能，增强病 人的肩关节肌肉力量。上臂包括上臂角度传感器21、上臂杆22、上臂支撑架23和第一、第 二臂肘连接杆24和25。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置，包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手掌；其特征在于：所述肩关节包括肩顶架（１１）、肩侧架（１２）和肩部角度传感器（１３），肩顶架（１１）和肩侧架（１２）呈半环形，在直径端通过第一、第二转轴连接；肩部角度传感器（１３）与第一或第二转轴固定连接；所述上臂包括上臂角度传感器（２１）、上臂杆（２２）、上臂支撑架（２３）和第一、第二臂肘连接杆（２４、２５）；上臂杆（２２）的一端与肩侧架（１２）通过第三转轴相连，上臂角度传感器（２１）安装在第三转轴上，上臂杆（２２）的另一端开有调节孔；上臂支撑架（２３）为Ｕ字形，其Ｕ字形底端与上臂杆（２２）上的调节孔连接，两侧端分别与第一、第二臂肘连接杆（２４、２５）固连；所述肘关节包括肘环架（３１）、肘关节角度传感器（３２）和前臂杆（３３）；肘环架（３１）为Ｕ字型支架，Ｕ字型支架的两侧端分别通过第四、第五转轴与第一、第二臂肘连接杆（２４、２５）连接，前臂杆（３３）呈大字型，前臂杆（３３）的主干端与肘环架（３１）的Ｕ字形底端通过第六转轴相连，第六转轴的轴线位于肘环架（３１）的对称轴上，前臂杆（３３）的分枝端与前臂（４）固定连接；肘关节角度传感器（３２）安装在第六转轴上；所述腕关节包括腕前杆（５１）、腕环架（５２）、腕关节角度传感器（５３）和第一、第二腕掌连接杆（５４、５５）；腕前杆（５１）的一端与前臂（４）固定连接，腕环架（５２）呈Ｕ字型，其底端与腕前杆（５１）另一端固定连接，腕环架（５２）的两侧端分别与第一、第二腕掌连接杆（５４、５５）通过第七、第八转轴相连，腕关节角度传感器（５３）固定在第七或第八转轴上；所述手掌包括第一、第二手指（６２、６６）、第一、第二指头紧固件（６３、６５）、握杆（６４）和回伸拉杆（６１）；第一、第二手指（６２、６６）呈类指针型，中间圆形部分装有滚动轴承，分别通过第九、第十转轴与第一、第二腕掌连接杆（５４、５５）相连；回伸拉杆（６１）的两端分别固定在第一、第二手指（６２、６６）的短针部分，第一、第二手指（６２、６６）的长针部分分别与第一、第二指头紧固件（６３、６５）滑动配合，并设有止动螺钉；握杆（６４）的两端分别固定在第一、第二指头紧固件（６３、６５）上；前臂（４）包括外圈、滚珠轴（４４）、滚珠（４５）和内圈；内外圈均为半圆形组合式结构，上外半圈由第一上外半圈（４１）和第二上外半圈（４０）连接而成，二者之间沿圆周方向安装有...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊蔡华，杨明，陈文斌，王磊，熊有伦，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]