个性化上肢康复训练机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种个性化上肢康复训练机器人，包括底座支撑模块、可拆卸设置于所述底座支撑模块上的多体位座椅模块、设置于所述底座支撑模块上的肩关节自适应移动模块及设置于所述肩关节自适应移动模块上的七自由度上肢康复训练机械臂；所述七自由度上肢康复训练机械臂；包括腕关节运动模块、与所述腕关节运动模块通过前臂尺寸调节模块串联连接的肘关节运动模块及通过上臂尺寸调节模块与所述肘关节运动模块的另一端串联连接的肩关节运动模块。本实用新型专利技术的个性化上肢康复训练机器人能够让不同康复阶段的、不同症状的、不同体型的患者进行上肢康复训练，适用于因中枢神经、周围神经、脊髓、肌肉或骨骼疾病引起的上肢功能障碍或功能受限的患者。

Personalized Upper Limb Rehabilitation Training Robot

【技术实现步骤摘要】
个性化上肢康复训练机器人
本技术涉及训练型康复器械领域，特别涉及一种个性化上肢康复训练机器人。
技术介绍
由于人类年龄的增长、交通事故的增多、体育运动性质关节损伤的逐渐增加、中风偏瘫发病率的增加，以及其他一些因素所导致的肢体损伤的患者都呈增加的趋势，这极大地影响着人类的身体健康和日常生活。医学理论和临床医学都证明，这类肢体损伤的患者除了进行早期药物治疗和手术治疗外，还有必要进行科学、准确、适当的肢体康复训练。传统的肢体康复训练多是由护士或康复理疗师辅助患者去完成关节、肌肉及韧带的康复训练，以维持患者关节和肌肉的活动度，并促进患者关节运动功能的早日康复。但是传统的康复训练方法存在康复效果不能得到及时反馈、康复效果受到医师自身经验水平等因素影响、康复成本高等问题。在专利号为CN102961235B的技术专利中，公开了一种上肢康复训练机器人，包括底座、支撑架、座椅、悬臂梁和上肢训练机构，可以实现4～6个自由度的转动。但是由于人体上肢具有7个自由度，所以该上肢康复训练机器人不能满足患者上肢所有自由度的康复训练；该上肢康复训练机器人的肩关节模块的中心不能保证在康复训练过程中与人体盂肱关节旋转中心相重合，关节位置偏差会带来牵扯感，导致对患者的二次伤害。在专利号为CN201743884U的技术专利中，公开了一种上肢康复训练机器人，包括底座、人体工学座椅、康复机械臂和人机交互控制柜。该上肢康复训练机器人的肩关节模块的中心不能保证在康复训练过程中与人体盂肱关节旋转中心相重合，关节位置偏差会带来牵扯感，导致对患者的二次伤害。在专利号为CN104873360B的技术专利中，公开了一种基于套索驱动的上肢康复外骨骼机器人，包括腕部外摆/内收关节、前屈/后伸关节、旋内/旋外关节、肘部前屈/后伸关节、肩部前屈/后伸关节、外摆/内收关节、旋内/旋外关节、以及套索驱动装置，可以实现患者上肢7个自由度的转动，但是该基于套索驱动的上肢康复外骨骼机器人的肩关节模块的中心不能保证在康复训练过程中与人体盂肱关节旋转中心相重合，导致对患者的二次伤害。同时该上肢康复外骨骼机器人的前臂和上臂的尺寸调节是通过滑动槽口和锁紧螺母进行人工调节，效率低，而且不能记录每位患者的尺寸数据，不能实现快速的初始状态还原。在专利号为CN102151215B的技术专利中，公开了一种上肢外骨骼式康复机械臂，由肩部C型外轨道支座、轨道滑块、肩头连接杆、上臂连接杆、前臂连接杆、手腕环形外轨道支座、手腕摆动连杆和手柄构成，可实现7个自由度的运动。但由于该技术没有设置驱动元件，因此无法独立对患者进行康复训练治疗。在专利号为CN103948485A的技术专利中，公开了一种外骨骼式上肢康复机器人，该康复机器人由驱动部分、传动部分、执行部分构成，能模拟运动疗法进行康复训练。但是该康复机器人只能完成肘关节前屈/后伸和前臂旋内/旋外两种运动，不利于上肢其他关节的康复训练。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型的上肢康复训练机器人，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，研制一款能够让不同康复阶段的、不同症状的、不同体型的患者进行上肢康复训练的具有肩关节自适应移动模块的个性化上肢康复训练机器人，适用于因中枢神经、周围神经、脊髓、肌肉或骨骼疾病引起的上肢功能障碍或功能受限的患者。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种个性化上肢康复训练机器人，包括底座支撑模块、可拆卸设置于所述底座支撑模块上的多体位座椅模块、设置于所述底座支撑模块上的肩关节自适应移动模块及设置于所述肩关节自适应移动模块上的七自由度上肢康复训练机械臂；所述七自由度上肢康复训练机械臂；包括腕关节运动模块、与所述腕关节运动模块通过前臂尺寸调节模块串联连接的肘关节运动模块及通过上臂尺寸调节模块与所述肘关节运动模块的另一端串联连接的肩关节运动模块。优选的是，所述腕关节运动模块包括串联连接的背屈/掌屈运动机构和尺屈/桡屈运动机构，两运动机构的转动轴线相较于点Ow；所述尺屈/桡屈运动机构包括尺屈/桡屈固定板、设置在所述尺屈/桡屈固定板上的第一连接盘、设置于所述第一连接盘上的第一减速器、与所述第一减速器动力连接的第一电机、与所述第一减速器的动力输出轴连接的尺屈/桡屈转动轴、与所述尺屈/桡屈转动轴连接的尺屈/桡屈动力输出板、连接于所述尺屈/桡屈动力输出板的第一六维力传感器、连接于所述第一六维力传感器另一端的连接过渡板及连接于所述连接过渡板上的手柄；设置在所述第一电机上的第一电机编码器和固定在所述尺屈/桡屈转动轴上的第一编码器组成闭环回路，检测尺屈/桡屈运动机构的关节角度；所述背屈/掌屈运动机构包括背屈/掌屈固定板、设置在所述背屈/掌屈固定板上的第二连接盘、设置于所述第二连接盘上的第二减速器、与所述第二减速器动力连接的第二电机、与所述第二减速器的动力输出轴连接的背屈/掌屈转动轴及与所述背屈/掌屈转动轴连接的背屈/掌屈动力输出板；设置在所述第二电机上的第二电机编码器和固定在所述背屈/掌屈转动轴上的第二编码器组成闭环回路，检测所述背屈/掌屈运动机构的关节角度。优选的是，所述肘关节运动模块包括串联连接的屈曲/超伸运动机构和前臂旋前/旋后运动机构，两运动机构的转动轴线相较于点Oe；所述屈曲/超伸运动机构包括屈曲/超伸固定支撑盘、设置于所述屈曲/超伸固定支撑盘上的第三连接盘、设置于所述第三连接盘上的第三电机、与所述第三电机的动力输出轴连接的过渡轴、与所述过渡轴另一端连接的第三减速器、与所述第三减速的输出端连接的屈曲/超伸连接法兰盘、与所述屈曲/超伸连接法兰盘连接的屈曲/超伸动力输出板及设置于所述屈曲/超伸连接法兰盘和屈曲/超伸动力输出板之间的第一扭矩传感器；屈曲/超伸动力输出板通过轴承和轴承端盖旋转支撑在屈曲/超伸连接法兰盘上。优选的是，所述前臂旋前/旋后运动机构包括第一弧形轨道、通过第一轴承支撑设置在所述第一弧形轨道上的第一滑块、设置在所述第一滑块上的第四连接盘、设置于所述第四连接盘上的第四减速器、设置于所述第四减速器另一端的第四电机及与所述第四减速器的输出端驱动连接的第一驱动小齿轮，所述第四电机带动第一滑块、第四减速器、前臂尺寸调节模块绕着前臂旋前/旋后轴线转动；所述第四电机内置的编码器用于检测所述前臂旋前/旋后运动机构的关节角度；所述屈曲/超伸运动机构还包括通过连接角接固定于所述第一弧形轨道上的屈曲/超伸辅助连接板、设置于所述屈曲/超伸辅助连接板另一端的屈曲/超伸辅助旋转轴及通过屈曲/超伸辅助套筒固定在屈曲/超伸辅助支撑板上的第三编码器，所述第三电机内置的编码器和第三编码器组成了闭合回路，检测所述屈曲/超伸运动机构的关节角度。优选的是，所述肩关节运动模块包括依次串联连接的肩关节外摆/内收运动机构、前屈/后伸运动机构和外旋/内旋运动机构，三个运动机构的转动轴线相较于点Os；所述外摆/内收运动机构包括外摆/内收支撑板、设置在所述外摆/内收支撑板上的外摆/内收固定支撑盘、设置在所述外摆/内收支撑板上的第五连接盘、设置在所述第五连接盘上的第五电机、与所述第五电机的动力输出轴连接的外摆/内收旋转轴、与所述外摆/内收旋转轴的另一端连接的第五减速器、与所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种个性化上肢康复训练机器人，其特征在于，包括底座支撑模块、可拆卸设置于所述底座支撑模块上的多体位座椅模块、设置于所述底座支撑模块上的肩关节自适应移动模块及设置于所述肩关节自适应移动模块上的七自由度上肢康复训练机械臂；所述七自由度上肢康复训练机械臂；包括腕关节运动模块、与所述腕关节运动模块通过前臂尺寸调节模块串联连接的肘关节运动模块及通过上臂尺寸调节模块与所述肘关节运动模块的另一端串联连接的肩关节运动模块。

【技术特征摘要】
1.一种个性化上肢康复训练机器人，其特征在于，包括底座支撑模块、可拆卸设置于所述底座支撑模块上的多体位座椅模块、设置于所述底座支撑模块上的肩关节自适应移动模块及设置于所述肩关节自适应移动模块上的七自由度上肢康复训练机械臂；所述七自由度上肢康复训练机械臂；包括腕关节运动模块、与所述腕关节运动模块通过前臂尺寸调节模块串联连接的肘关节运动模块及通过上臂尺寸调节模块与所述肘关节运动模块的另一端串联连接的肩关节运动模块。2.根据权利要求1所述的个性化上肢康复训练机器人，其特征在于，所述腕关节运动模块包括串联连接的背屈/掌屈运动机构和尺屈/桡屈运动机构，两运动机构的转动轴线相较于点Ow；所述尺屈/桡屈运动机构包括尺屈/桡屈固定板、设置在所述尺屈/桡屈固定板上的第一连接盘、设置于所述第一连接盘上的第一减速器、与所述第一减速器动力连接的第一电机、与所述第一减速器的动力输出轴连接的尺屈/桡屈转动轴、与所述尺屈/桡屈转动轴连接的尺屈/桡屈动力输出板、连接于所述尺屈/桡屈动力输出板的第一六维力传感器、连接于所述第一六维力传感器另一端的连接过渡板及连接于所述连接过渡板上的手柄；设置在所述第一电机上的第一电机编码器和固定在所述尺屈/桡屈转动轴上的第一编码器组成闭环回路，检测尺屈/桡屈运动机构的关节角度；所述背屈/掌屈运动机构包括背屈/掌屈固定板、设置在所述背屈/掌屈固定板上的第二连接盘、设置于所述第二连接盘上的第二减速器、与所述第二减速器动力连接的第二电机、与所述第二减速器的动力输出轴连接的背屈/掌屈转动轴及与所述背屈/掌屈转动轴连接的背屈/掌屈动力输出板；设置在所述第二电机上的第二电机编码器和固定在所述背屈/掌屈转动轴上的第二编码器组成闭环回路，检测所述背屈/掌屈运动机构的关节角度。3.根据权利要求2所述的个性化上肢康复训练机器人，其特征在于，所述肘关节运动模块包括串联连接的屈曲/超伸运动机构和前臂旋前/旋后运动机构，两运动机构的转动轴线相较于点Oe；所述屈曲/超伸运动机构包括屈曲/超伸固定支撑盘、设置于所述屈曲/超伸固定支撑盘上的第三连接盘、设置于所述第三连接盘上的第三电机、与所述第三电机的动力输出轴连接的过渡轴、与所述过渡轴另一端连接的第三减速器、与所述第三减速的输出端连接的屈曲/超伸连接法兰盘、与所述屈曲/超伸连接法兰盘连接的屈曲/超伸动力输出板及设置于所述屈曲/超伸连接法兰盘和屈曲/超伸动力输出板之间的第一扭矩传感器；屈曲/超伸动力输出板通过轴承和轴承端盖旋转支撑在屈曲/超伸连接法兰盘上。4.根据权利要求3所述的个性化上肢康复训练机器人，其特征在于，所述前臂旋前/旋后运动机构包括第一弧形轨道、通过第一轴承支撑设置在所述第一弧形轨道上的第一滑块、设置在所述第一滑块上的第四连接盘、设置于所述第四连接盘上的第四减速器、设置于所述第四减速器另一端的第四电机及与所述第四减速器的输出端驱动连接的第一驱动小齿轮，所述第四电机带动第一滑块、第四减速器、前臂尺寸调节模块绕着前臂旋前/旋后轴线转动；所述第四电机内置的编码器用于检测所述前臂旋前/旋后运动机构的关节角度；所述屈曲/超伸运动机构还包括通过连接角接固定于所述第一弧形轨道上的屈曲/超伸辅助连接板、设置于所述屈曲/超伸辅助连接板另一端的屈曲/超伸辅助旋转轴及通过屈曲/超伸辅助套筒固定在屈曲/超伸辅助支撑板上的第三编码器，所述第三电机内置的编码器和第三编码器组成了闭合回路，检测所述屈曲/超伸运动机构的关节角度。5.根据权利要求4所述的个性化上肢康复训练机器人，其特征在于，所述肩关节运动模块包括依次串联连接的肩关节外摆/内收运动机构、前屈/后伸运动机构和外旋/内旋运动机构，三个运动机构的转动轴线相较于点Os；所述外摆/内收运动机构包括外摆/内收支撑板、设置在所述外摆/内收支撑板上的外摆/内收固定支撑盘、设置在所述外摆/内收支撑板上的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，单晖，杨洪波，顾国刚，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏,32