一种手臂自主训练装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种手臂自主训练装置，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统；所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构。本发明专利技术的手臂康复机构能够配合患者的主动性训练，根据患者的主动性参与程度确定对患者的协助程度，从而充分发挥患者的主动性，提高患者恢复机能的速度和效果；同时也能训练患者的腕关节的活动能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人体康复训练设备，具体涉及一种手臂自主训练装置。
技术介绍
对于肢体瘫痪的患者，通过康复训练有利于辅助患者重获瘫痪肢体的运动功能。传统方法是医师对患者进行手把手的训练，这存在效率低、患者不能自主安排训练时间、成本高、训练效果依赖于医师的经验水平等不足，采用肢体康复设备则能很好地解决该问题。现有的肢体康复设备通常通过关节结构为肢体提供相关的动作训练，例如，对于手臂的训练，利用转动关节带动小臂绕肘关节转动，以训练小臂的弯曲和伸直的功能。现有的肢体康复设备有申请公布号CN 102727360 A的专利技术专利申请公开的“人体上肢康复机器人”、申请公布号为CN104352335 A的专利技术专利申请公开的“一种偏瘫康复理疗仪”以及申请公布号为CN 104983549 A的专利技术专利申请公开的“一种智能型上肢康复训练器”等。现有的肢体康复设备存在的不足在于：1、人体肢体都是在外力的协助下进行运动训练，是一种被动式训练过程，患者不能根据自身的康复情况在康复的不同阶段不同程度地主动参与康复训练，从而不利于患者机能的快速恢复。2、不能对手腕关节的活动能力进行训练。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种手臂自主训练装置，该手臂康复机构能够配合患者的主动性训练，根据患者的主动性参与程度确定对患者的协助程度，从而充分发挥患者的主动性，提高患者恢复机能的速度和效果；同时也能训练患者的腕关节的活动能力。本专利技术实现上述目的技术方案为：一种手臂自主训练装置，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统，其中：所述手臂弯曲驱动机构包括手臂弯曲驱动固定座、手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动电机固定在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动传动机构连接在手臂弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述手臂弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与手臂弯曲驱动固定座的第二转轴之间；所述手掌弯曲驱动机构包括手掌弯曲驱动固定座、手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构，其中，所述手掌固定板通过第三转轴连接在手臂固定板的末端，所述手掌弯曲驱动固定座通过第四转轴连接在手臂固定板的末端的下侧，所述手掌弯曲驱动电机固定在手掌弯曲驱动固定座上，所述手掌弯曲驱动传动机构连接在手掌弯曲驱动电机的主轴与手掌固定板的第三转轴之间；所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构，其中，所述导向机构包括设在手臂固定板侧面上的导向座和匹配于导向座的导向孔中的导向杆，所述导向杆的上端设有上连接板，下端设有下连接板；所述手臂固定绑带的一端连接在所述上连接板上，另一端设有挂环，所述手臂固定板在与导向机构相对的一侧上设有挂钩，工作时所述挂环勾挂在所述挂钩上；所述光电传感器为多个，沿着竖向排列，该光电传感器设置在手臂固定板中与导向机构相同的一侧上；所述感应片连接在所述下连接板上，且位于所述光电传感器的感应通道对应处；所述弹簧套在导向杆上，该弹簧的上下两端分别作用在上连接板和下连接板上；所述控制系统包括中央处理器，该中央处理器的信号输入端与所述光电传感器连接，信号输出端与所述手臂弯曲驱动电机和转动驱动电机连接。上述手臂自主训练装置的工作原理是：使用时，患者的小臂放在手臂固定板上，并通过手臂固定绑带固定。所述手臂弯曲驱动机构的作用在于驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动，从而训练小臂弯曲与伸直的能力，具体是通过手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构带动手臂固定板绕第一转轴转动；所述转动驱动机构用于驱动手臂固定板绕其长度方向的轴线转动，从而训练小臂转动的能力，具体是通过转动驱动电机以及转动驱动传动机构带动手臂固定板绕第二转轴转动；所述手掌弯曲驱动机构的作用在于驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动，从而训练手掌弯曲与伸直的能力，具体是通过手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构带动手掌固定板绕第三转轴转动。在进行小臂弯曲与伸直能力的训练时，患者可根据自己的能力自主施加一定的作用力，由自主用力测量机构和中央处理器共同检测和计算出自主作用力的大小，进而由中央处理器控制手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，该辅助驱动力随患者自主用力的变化而变化，自主作用力越大，辅助驱动力就越小，从而尽可能地发挥患者的自主锻炼能力。具体地，当患者的小臂自主施加作用力使小臂弯曲时，手臂固定绑带会带动上连接板、导向杆、下连接板以及感应片一起运动，上连接板和下连接板对弹簧进行压缩，所述感应片进入到光电传感器的感应通道中，所述自主作用力越大，感应片的移动距离就越大，且两者呈线性关系(因为弹簧的变形符合胡克定律)；由于设置有多个光电传感器，感应片移动距离的大小由光电传感器检测，感应片到达不同的光电传感器处，相应地能确定感应片的移动距离；光电传感器将感应片的实时位置信号传送给中央处理器，中央处理器将该位置信号换算成所述自主力的大小，从而计算出手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，通过控制手臂弯曲驱动电机的输出功率的方式实现辅助驱动力的调节。在训练过程中，患者的自主力可以根据自身的能力随时施加、随时撤销以及随意增大和减小，不管患者的自主力如何变化，中央处理器都能实时计算自主力的大小，从而确定手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，患者的主动训练和被动训练有机地结合在一起。当患者的自主力恢复到较好水平后，所述手臂弯曲驱动电机还可以输出反向作用力，使得患者的自主力除了需要带动自身小臂以及手臂固定板的重力进行弯曲，还需要克服手臂弯曲驱动电机的反向作用下，从而更有效地锻炼的患者的自主用力能力。本专利技术的一个优选方案，其中，所述手掌弯曲驱动传动机构由丝杠传动机构构成，其中，丝杠传动机构中的丝杠与手掌弯曲驱动电机的主轴连接，丝杠传动机构中的丝杠螺母固定在一连接块上，该连接块通过第五转轴与手掌固定板的下侧连接。利用丝杠传动机构带动手掌固定板作弯曲运动，运动控制精度高、结构紧凑。本专利技术的一个优选方案，其中，所述手臂弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构构成，该第一部分齿轮传动机构包括连接在手臂弯曲驱动电机主轴上的第一主动部分齿轮和连接在第一转轴上的第一从动部分齿轮；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构构成，该第二部分齿轮传动机构包括连接在转动驱动电机主轴上的第二主动部分齿轮和连接在第二转轴上的第二从动部分齿轮。采用上述方案的好处在于：所述齿轮传动机构采用部分齿轮的形式能够更好地确保训练过程中患者的安全；训练过程中，手臂弯曲驱动电机和转动驱动电机作往复转动，其转动的行程应当限定在设定的范围内，否则如果转动范围超过设定行程，就可能对患者手臂产生扭伤，甚至出现严重的安全事故；两个电机的转动行程通常由中央处理器来控制；而采用上述部分齿轮传动机构后，如果转动行程因意外超过设定范围，该部分齿轮传动机构就会失去动力传递效果，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手臂自主训练装置，其特征在于，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统，其中：所述手臂弯曲驱动机构包括手臂弯曲驱动固定座、手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动电机固定在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动传动机构连接在手臂弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述手臂弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与手臂弯曲驱动固定座的第二转轴之间；所述手掌弯曲驱动机构包括手掌弯曲驱动固定座、手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构，其中，所述手掌固定板通过第三转轴连接在手臂固定板的末端，所述手掌弯曲驱动固定座通过第四转轴连接在手臂固定板的末端的下侧，所述手掌弯曲驱动电机固定在手掌弯曲驱动固定座上，所述手掌弯曲驱动传动机构连接在手掌弯曲驱动电机的主轴与手掌固定板的第三转轴之间；所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构，其中，所述导向机构包括设在手臂固定板侧面上的导向座和匹配于导向座的导向孔中的导向杆，所述导向杆的上端设有上连接板，下端设有下连接板；所述手臂固定绑带的一端连接在所述上连接板上，另一端设有挂环，所述手臂固定板在与导向机构相对的一侧上设有挂钩，工作时所述挂环勾挂在所述挂钩上；所述光电传感器为多个，沿着竖向排列，该光电传感器设置在手臂固定板中与导向机构相同的一侧上；所述感应片连接在所述下连接板上，且位于所述光电传感器的感应通道对应处；所述弹簧套在导向杆上，该弹簧的上下两端分别作用在上连接板和下连接板上；所述控制系统包括中央处理器，该中央处理器的信号输入端与所述光电传感器连接，信号输出端与所述手臂弯曲驱动电机和转动驱动电机连接。...

【技术特征摘要】
1.一种手臂自主训练装置，其特征在于，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统，其中：所述手臂弯曲驱动机构包括手臂弯曲驱动固定座、手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动电机固定在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动传动机构连接在手臂弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述手臂弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与手臂弯曲驱动固定座的第二转轴之间；所述手掌弯曲驱动机构包括手掌弯曲驱动固定座、手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构，其中，所述手掌固定板通过第三转轴连接在手臂固定板的末端，所述手掌弯曲驱动固定座通过第四转轴连接在手臂固定板的末端的下侧，所述手掌弯曲驱动电机固定在手掌弯曲驱动固定座上，所述手掌弯曲驱动传动机构连接在手掌弯曲驱动电机的主轴与手掌固定板的第三转轴之间；所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构，其中，所述导向机构包括设在手臂固定板侧面上的导向座和匹配于导向座的导向孔中的导向杆，所述导向杆的上端设有上连接板，下端设有下连接板；所述手臂固定绑带的一端连接在所述上连接板上，另一端设有挂环，所述手臂固定板在与导向机构相对的一侧上设有挂钩，工作时所述挂环勾挂在所述挂钩上；所述光电传感器为多个，沿着竖向排列，该光电传感器设置在手臂固定板中与导向机构相同的一侧上；所述感应片连接在所述下连接板上，且位于所述光电传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹彤昕，
申请(专利权)人：邹彤昕，
类型：发明
国别省市：广东;44