一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪制造技术

一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪，包括安装底板，所述安装底板的板体上依次设置训练单元、运动检测单元，所述训练单元包括手柄结构和阻力结构，所述手柄结构包括依次连接的手柄、上底座、下底座、球转子、活动轴杆、陀螺仪和活动轴，所述阻力结构包括限位基座、第一牛眼轮、第二牛眼轮和摩擦片。所述安装底板的板体上依次设置训练单元、运动检测单元，用户通过操作训练单元达到训练与康复的目的，运动检测单元对训练单元的训练强度进行实时的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪
本专利技术涉及康复
，特别是涉及一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪。
技术介绍
目前国内外上肢康复机器装置结构形式设计方案主要有末端支撑式和外骨骼式两种，其中末端支撑式是以普通连杆机构或串联机器人机构为主体机构，对康复训练者的运动末端进行支撑和牵引，从而实现上肢的康复，将力交互技术引入上肢康复训练系统中，辅助伤者进行康复治疗的方式，已经逐渐被国内外研究人员接纳，已成为上肢恢复的首选方式之一，传统的力交互装置以主动力反馈为主，存在安全性差，响应时间长，摩擦力不能够调整、结构复杂、成本较高等问题，因此亟待本领域技术人员解决此问题。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪，该装置结构简单，相对于现有技术，具有实用性强，安全，结构简单以及实现多自由度多方位的训练的优点，为达此目的，本专利技术提供一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪，包括安装底板，所述安装底板的板体上依次设置训练单元、运动检测单元，所述训练单元包括手柄结构和阻力结构，所述手柄结构包括依次连接的手柄、上底座、下底座、球转子、活动轴杆、陀螺仪和活动轴，所述上底座和下底座内部空腔设置，所述活动轴杆的一端与所述手柄连接，另一端与所述活动轴的顶端连接，所述活动轴设置在所述上底座的空腔内，所述活动轴的底端与所述陀螺仪的动力输入端连接，所述陀螺仪的动力输出端与所述球转子连接，通过操作所述手柄转动控制所述球转子的转动，所述陀螺仪设置在所述下底座的空腔内，所述下底座的座体底部开设通孔，所述陀螺仪的动力输出端穿过所述通孔与所述球转子的动力输入端连接，所述阻力结构包括限位基座、第一牛眼轮、第二牛眼轮和摩擦片，所述第一牛眼轮通过支架固定在所述限位基座的上侧面，且所述第一牛眼轮与所述球转子相抵接，所述第二牛眼轮设置在所述限位基座的座体中心部，其与所述球转子的底部相抵接，所述摩擦片通过摩擦定子安装在所述限位基座上，所述运动检测单元包括柔性力传感器、扭矩传感器和控制器，所述柔性力传感器和扭矩传感器分别贴合在所述活动轴杆的两端，所述控制器分别与所述柔性力传感器、扭矩传感器电性连接。作为本专利技术的一种改进，所述限位基座的座体上均匀开设3个限位槽，所述摩擦定子的下端安装在所述限位槽的内部。作为本专利技术的一种改进，还包括动力组件，用于驱动所述摩擦定子在所述限位槽内前后运动，所述动力组件包括螺旋盘和驱动电机，所述螺旋盘安装在所述限位基座的内部，所述螺旋盘的盘体上设置螺旋沟槽，所述摩擦定子的底端设置与所述螺旋沟槽配合的楔子，所述楔子在所述螺旋沟槽内部单向运动，所述驱动电机与所述螺旋盘通过伞齿轮传动连接。作为本专利技术的一种改进，所述螺旋盘的盘体下侧面设置齿轮槽，所述伞齿轮与所述螺旋盘的齿轮槽啮合连接，所述伞齿轮的动力输入端与所述驱动电机的动力输出轴连接。作为本专利技术的一种改进，还包括上位机单元，所述上位机单元包括显示模块和数据处理模块，所述显示模块和所述数据处理模块分别与所述控制器电性连接。作为本专利技术的一种改进，所述控制器为单片机控制，所述单片机设置在所述限位底座的内部，与所述驱动电机电性连接。本申请一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪，具备以下有益效果：1、整体装置结构简单，其包括安装底板，所述安装底板的板体上依次设置训练单元、运动检测单元，所述训练单元包括手柄结构和阻力结构，所述手柄结构包括依次连接的手柄、上底座、下底座、球转子、活动轴杆、陀螺仪和活动轴，所述上底座和下底座内部空腔设置，所述活动轴杆的一端与所述手柄连接，另一端与所述活动轴的顶端连接，所述活动轴设置在所述上底座的空腔内，所述活动轴的底端与所述陀螺仪的动力输入端连接，所述陀螺仪的动力输出端与所述球转子连接，通过操作所述手柄转动控制所述球转子的转动，所述陀螺仪设置在所述下底座的空腔内，所述下底座的座体底部开设通孔，所述陀螺仪的动力输出端穿过所述通孔与所述球转子的动力输入端连接，所述阻力结构包括限位基座、第一牛眼轮、第二牛眼轮和摩擦片，所述第一牛眼轮通过支架固定在所述限位基座的上侧面，且所述第一牛眼轮与所述球转子相抵接，所述第二牛眼轮设置在所述限位基座的座体中心部，其与所述球转子的底部相抵接，所述摩擦片通过摩擦定子安装在所述限位基座上，所述运动检测单元包括柔性力传感器、扭矩传感器和控制器，所述柔性力传感器和扭矩传感器分别贴合在所述活动轴杆的两端，所述控制器分别与所述柔性力传感器、扭矩传感器电性连接。所述手柄结构中，将所述活动轴杆的一端与所述手柄连接，另一端与所述活动轴的顶端连接，所述活动轴设置在所述上底座的空腔内，所述活动轴的底端与所述陀螺仪的动力输入端连接，所述陀螺仪的动力输出端与所述球转子连接，转动手柄，通过陀螺仪将扭矩力传递给球转子，实现了操作所述手柄转动控制所述球转子的转动，且球转子能够多自由度的转动，配合所述柔性力传感器、扭矩传感器，达到了实时监测康复者训练时的训练强度和训练时的运动姿态的目的，安全性能高，整体装置结构简单，成本较低，在转动球转子的过程中，将所述第一牛眼轮通过支架固定在所述限位基座的上侧面，且所述第一牛眼轮与所述球转子相抵接，所述第二牛眼轮设置在所述限位基座的座体中心部，其与所述球转子的底部相抵接，牛眼轮为万向轮，其与球转子之间的摩擦力非常小，通过在摩擦定子上装有摩擦片，用于给球转子提供调节的摩擦力，能够在手柄转动的过程中，给用户提供一个阻力，达到训练康复的效果；2、限位基座的座体上均匀开设3个限位槽，所述摩擦定子的下端安装在所述限位槽的内部。将摩擦定子的下端安装在所述限位槽的内部，摩擦定子能够在限位槽的内部前后运动，实现了安装稳定的效果；3、动力组件用于驱动所述摩擦定子在所述限位槽内前后运动，所述动力组件包括螺旋盘和驱动电机，所述螺旋盘安装在所述限位基座的内部，所述螺旋盘的盘体上设置螺旋沟槽，所述摩擦定子的底端设置与所述螺旋沟槽配合的楔子，所述楔子在所述螺旋沟槽内部单向运动，所述驱动电机与所述螺旋盘通过伞齿轮传动连接；将所述螺旋盘安装在所述限位基座的内部，然后在螺旋盘的盘体上开设螺旋沟槽，所述驱动电机驱动所述螺旋盘旋转，在旋转的过程中，由于限位槽的设置，使得螺旋盘转动，同时摩擦定子不随着螺旋盘转动，而是在限位槽的内部前后运动，以达到调节摩擦片与球转子之间的摩擦力的效果；4、所述螺旋盘的盘体下侧面设置齿轮槽，所述伞齿轮与所述螺旋盘的齿轮槽啮合连接，所述伞齿轮的动力输入端与所述驱动电机的动力输出轴连接；将摩擦定子底部与螺旋盘相啮合，然后驱动电机驱动伞齿轮转动，然后伞齿轮带动螺旋盘运动，通过电机带动伞齿轮的转动来带动螺旋盘的转动，进而带动摩擦定子在限位槽内部的前后运动，调整了摩擦片与球转子之间的抵接力度，进一步实现调节摩擦力的效果，实用性强，安全性能高，为空间运动提供了更好的灵活性；5、还包括上位机单元，所述上位机单元包括显示模块和数据处理模块，所述显示模块和所述数据处理模块分别与所述控制器电性连接；将显示模块和数据处理模块与控制器连接后，数据处理模块接收控制器输送的信息，并处理数据后将训练者的训练信息显示到显示模块上，达到了训练者能够通过显示模块显示的力的强度来进行力的调整的效果，进一步根据需求设定训练强度。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪，其特征在于：包括安装底板，所述安装底板的板体上依次设置训练单元、运动检测单元，所述训练单元包括手柄结构和阻力结构，所述手柄结构包括依次连接的手柄、上底座、下底座、球转子、活动轴杆、陀螺仪和活动轴，所述上底座和下底座内部空腔设置，所述活动轴杆的一端与所述手柄连接，另一端与所述活动轴的顶端连接，所述活动轴设置在所述上底座的空腔内，所述活动轴的底端与所述陀螺仪的动力输入端连接，所述陀螺仪的动力输出端与所述球转子连接，通过操作所述手柄转动控制所述球转子的转动，所述陀螺仪设置在所述下底座的空腔内，所述下底座的座体底部开设通孔，所述陀螺仪的动力输出端穿过所述通孔与所述球转子的动力输入端连接，所述阻力结构包括限位基座、第一牛眼轮、第二牛眼轮和摩擦片，所述第一牛眼轮通过支架固定在所述限位基座的上侧面，且所述第一牛眼轮与所述球转子相抵接，所述第二牛眼轮设置在所述限位基座的座体中心部，其与所述球转子的底部相抵接，所述摩擦片通过摩擦定子安装在所述限位基座上，所述运动检测单元包括柔性力传感器、扭矩传感器和控制器，所述柔性力传感器和扭矩传感器分别贴合在所述活动轴杆的两端，所述控制器分别与所述柔性力传感器、扭矩传感器电性连接。...

【技术特征摘要】
1.一种三自由度被动式力交互上肢康复训练仪，其特征在于：包括安装底板，所述安装底板的板体上依次设置训练单元、运动检测单元，所述训练单元包括手柄结构和阻力结构，所述手柄结构包括依次连接的手柄、上底座、下底座、球转子、活动轴杆、陀螺仪和活动轴，所述上底座和下底座内部空腔设置，所述活动轴杆的一端与所述手柄连接，另一端与所述活动轴的顶端连接，所述活动轴设置在所述上底座的空腔内，所述活动轴的底端与所述陀螺仪的动力输入端连接，所述陀螺仪的动力输出端与所述球转子连接，通过操作所述手柄转动控制所述球转子的转动，所述陀螺仪设置在所述下底座的空腔内，所述下底座的座体底部开设通孔，所述陀螺仪的动力输出端穿过所述通孔与所述球转子的动力输入端连接，所述阻力结构包括限位基座、第一牛眼轮、第二牛眼轮和摩擦片，所述第一牛眼轮通过支架固定在所述限位基座的上侧面，且所述第一牛眼轮与所述球转子相抵接，所述第二牛眼轮设置在所述限位基座的座体中心部，其与所述球转子的底部相抵接，所述摩擦片通过摩擦定子安装在所述限位基座上，所述运动检测单元包括柔性力传感器、扭矩传感器和控制器，所述柔性力传感器和扭矩传感器分别贴合在所述活动轴杆的两端，所述控制器分别与所述柔性力传感器、扭矩传感器电性连接。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张好杰，郭语，吴忠鸣，郭力铭，贺达，韩笑，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32