一种外骨骼式上肢康复训练机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种外骨骼式上肢康复训练机器人，包括基座部件，肩胛带部件，肩关节部件，上臂部件和前臂部件；本发明专利技术的肩胛带部件能够完全匹配人体盂肱关节的运动规律，满足人体上肢在三维空间内康复训练的自由度需求。自由度配置方式可将患者躯干与座椅进行一定程度的固定，并可将患者上肢与机械臂贴紧佩戴，减少训练过程中的躯干代偿，使患者上肢得到正确的训练动作。利用一种旋转轴偏移机构使机械部件远离病患头部，减轻病患的压迫感；还可通过控制所述的肩胛带部件、所述的肩关节部件、所述的上臂部件和所述的前臂部件运动，实现所述的外骨骼式上肢康复训练机器人左右上肢的训练模式初始佩带位的快速切换，避免现有机器人繁琐调节程序。

Exoskeleton type upper limb rehabilitation training robot

The invention discloses an exoskeleton upper limb rehabilitation robot, which comprises a base member, shoulder girdle parts, shoulder parts, upper arm and forearm movement of parts components; the invention of the shoulder girdle parts can match human glenohumeral joint, to meet the demand of freedom in the three-dimensional space of human upper limb rehabilitation training. Degrees of freedom configuration can be the trunk and seat were to a certain extent can be fixed, and upper limb and arm tightly with wear, reduce the trunk compensatory during the training process, the training of upper limb in patients with right action. Use of a rotary shaft offset mechanism makes the mechanical parts away from the patient's head, reduce the patient's sense of oppression; but also through the control of the shoulder girdle part, the shoulder part, wherein the upper part and the part of motion of the forearm, exoskeleton upper limb rehabilitation robot to achieve the about the initial training mode of upper extremity wear fast switching position, avoid the tedious robot control program.

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼式上肢康复训练机器人
本专利技术涉及机器人技术、生物力学、康复医学及康复工程领域，尤其涉及一种外骨骼式上肢康复训练机器人。
技术介绍
外骨骼式机器人可以用于辅助或扩展人体的运动能力和肢体康复训练，目前世界上已有多款用于脑卒中患者肢体康复训练的机器人。使用外骨骼式机器人进行肢体康复训练，具有恢复时间快，效果好，费用低等优势。现有的外骨骼式上肢康复训练机器人在肩关节的运动实现上，大多没有配合肩胛带运动的机构，在训练过程中必定存在人机关节轴的失配。此种训练情形下，治疗师不会将患者上肢与机器人的机械臂贴紧佩戴，也不会将患者躯干固定，人机关节轴的失配依靠患者上肢或躯干的代偿运动弥补。这种代偿运动会导致某些关节未得到训练或者未达到治疗师设定的训练范围和强度，训练效果显然会受到一定程度的影响。然而若将患者上肢贴紧佩戴或将躯干固定后再进行训练，人机关节轴的失配极易造成患者上肢二次损伤。此外，现有的外骨骼式上肢康复训练机器人控制肩部运动的机械部件大多集中在患者头部两侧很近的位置，会使患者产生强烈的压迫感。大多数患者在训练过程中会偏头或侧身远离机械部件，会使患者偏离正确佩戴位或坐位，导致人机关节轴的进一步失配，影响训练效果，严重时也会造成患者上肢二次损伤。另外，现有外骨骼式上肢康复训练机器人在实现左右上肢训练模式切换上，步骤较复杂繁琐，耗时长。
技术实现思路
本专利技术的目的：提供一种外骨骼式上肢康复训练机器人，能用于辅助人体任意一侧上肢在三维空间内运动，进行康复训练。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种外骨骼式上肢康复训练机器人，包括基座部件、肩胛带部件、肩关节部件、上臂部件及前臂部件；所述的基座部件包含可锁定脚轮、基座底板及电动升降柱；所述的基座底板支撑整个外骨骼式上肢康复训练机器人，所述的可锁定脚轮安装于所述的基座底板底面，所述的升降柱设置在所述的基座底板上；所述的肩胛带部件与所述的电动升降柱固定连接，是一个直角坐标系运动部件，包括Z向运动组件、X向运动组件及Y向运动组件，所述的Z向运动组件、X向运动组件及Y向运动组件联合运动；所述的肩关节部件与所述的Y向滑板固定连接，所述的肩关节部件包括相互连接的肩关节内收外展组件和肩关节屈伸组件；所述的上臂部件与所述的肩关节部件连接，所述的上臂部件包括相互连接的肩关节内旋外旋组件和肘关节屈伸组件；所述的前臂部件与所述的上臂部件连接，所述的前臂部件包括相互连接的前臂旋前旋后组件和把手组件。上述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其中，所述的Z向运动组件包含Z向底板、Z向电机架、Z向联轴器、Z向旋转电机、Z向滚珠丝杠副、Z向直线导轨副及ZX向共用板；所述的Z向底板与所述的电动升降柱固定连接；所述的Z向电机架与所述的Z向底板固定连接；所述的Z向旋转电机与所述的Z向电机架固定连接；所述的ZX向共用板通过所述的Z向直线导轨副与所述的Z向底板滑动连接；所述的Z向底板和所述的ZX向共用板分别与所述的Z向滚珠丝杠副连接；所述的Z向旋转电机通过所述的Z向联轴器与所述的Z向滚珠丝杠副连接。上述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其中，所述的X向运动组件包含ZX向共用板、X向电机架、X向联轴器、X向旋转电机、X向滚珠丝杠副、X向直线导轨副、X向连接板及XY向共用板；所述的X向旋转电机安装在所述的X向电机架上，并通过所述的X向联轴器与所述的X向滚珠丝杠副同轴连接；所述的XY向共用板通过所述的X向直线导轨副安装在所述的ZX向共用板上，所述的X向连接板与所述的X向滚珠丝杠副连接。上述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其中，所述的Y向运动组件包含XY向共用板、Y向电机架、Y向联轴器、Y向旋转电机、Y向滚珠丝杠副、Y向直线导轨副及Y向滑板；所述的Y向旋转电机通过所述的Y向电机架安装在所述的XY向共用板上，所述的Y向滚珠丝杠副通过所述的Y向联轴器与所述的Y向旋转电机同轴连接；所述的Y向滑板通过所述的Y向直线导轨副设置在所述的XY向共用板上；所述的Y向滑板即为所述的肩胛带部件的输出端。上述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其中，所述的肩关节内收外展组件包含内收外展固定臂、内收外展第一旋转臂、内收外展第二旋转臂、内收外展第一Y型连杆、内收外展第二Y型连杆、内收外展旋转臂、内收外展减速机及内收外展旋转电机；所述的内收外展固定臂与所述的Y向滑板固定连接；所述的内收外展减速机固定安装于所述的内收外展固定臂；所述的内收外展减速机的输出端与所述的内收外展第一旋转臂固定连接；所述的内收外展旋转电机与所述的内收外展第一旋转臂固定连接；所述的内收外展旋转电机与所述的内收外展减速机通过直连方式连接传动；所述的内收外展第一旋转臂和内收外展第二旋转臂分别与所述的内收外展固定臂铰链连接，形成内收外展第一旋转轴和内收外展第二旋转轴；所述内收外展第一Y型连杆与所述的内收外展第一旋转臂和内收外展第二旋转臂分别铰链连接，形成内收外展第三旋转轴和内收外展第四旋转轴；所述的内收外展第二Y型连杆与所述的内收外展第一旋转臂和所述的内收外展第二旋转臂分别铰链连接，形成内收外展第五旋转轴和内收外展第六旋转轴；所述的内收外展旋转臂与所述的内收外展第一Y型连杆铰链连接，形成内收外展第七旋转轴；所述的内收外展旋转臂与所述的内收外展第二Y型连杆铰链连接，形成内收外展第八旋转轴；所述的内收外展第一旋转轴、内收外展第二旋转轴、内收外展第三旋转轴及内收外展第四旋转轴共同组成了内收外展第一平行四边形的四条转轴；所述的内收外展第三旋转轴、内收外展第四旋转轴、内收外展第五旋转轴及内收外展第六旋转轴共同组成了内收外展第二平行四边形的四条转轴；控制所述的内收外展旋转电机带动所述的内收外展减速机，驱动所述的内收外展第一平行四边形和内收外展第二平行四边形中的任意一边绕转轴转动，所述的内收外展旋转臂都将绕一个转轴旋转，该转轴即为驱动人体肩关节内收外展运动的肩内收外展转轴；所述的肩内收外展转轴与所述的肩屈伸转轴在空间内相交于一点；所述的相交点通过所述的肩胛带部件的复合运动，在整个康复训练过程中，与人体盂肱关节中心保持重合；所述的相交点为机器人盂肱关节中心。上述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其中，所述的肩关节屈伸组件包含肩屈伸旋转电机、肩屈伸减速机、肩屈伸同步带传动组、肩屈伸固定座及肩屈伸摆臂；所述的肩屈伸固定座与所述的内收外展旋转臂固定连接；所述的肩屈伸旋转电机与所述的肩屈伸固定座固定连接；所述的肩屈伸减速机与所述的肩屈伸固定座固定连接；所述的肩屈伸旋转电机与所述的肩屈伸减速机通过所述的肩屈伸同步带传动组传动；所述的肩屈伸摆臂与所述的肩屈伸减速机的输出端固定连接；控制所述的肩屈伸旋转电机运行，带动所述的肩屈伸减速机，驱动所述的肩屈伸摆臂绕一个转轴转动，所述的转轴为驱动人体肩关节屈伸运动的肩屈伸转轴。上述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其中，所述的肩关节内旋外旋组件包含内旋外旋第一旋转臂、内旋外旋第二旋转臂、内旋外旋第一Y型连杆、内旋外旋第二Y型连杆、内旋外旋固定臂、内旋外旋旋转臂、内旋外旋减速机、内旋外旋旋转电机、上臂臂托及内旋外旋驱动连杆；所述的内旋外旋第一旋转臂及内旋外旋第二旋转臂分别与所述的内旋外旋第二Y型连杆的一端两侧连接，所述的内旋外旋旋转电机通过所述的内旋外旋减速机设置在所述的内旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征在于：包括基座部件、肩胛带部件、肩关节部件、上臂部件及前臂部件；所述的基座部件包含可锁定脚轮、基座底板及电动升降柱；所述的基座底板支撑整个外骨骼式上肢康复训练机器人，所述的可锁定脚轮安装于所述的基座底板底面，所述的升降柱设置在所述的基座底板上；所述的肩胛带部件与所述的电动升降柱固定连接，是一个直角坐标系运动部件，包括Z向运动组件、X向运动组件及Y向运动组件，所述的Z向运动组件、X向运动组件及Y向运动组件联合运动；所述的肩关节部件与所述的Y向滑板固定连接，所述的肩关节部件包括相互连接的肩关节内收外展组件和肩关节屈伸组件；所述的上臂部件与所述的肩关节部件连接，所述的上臂部件包括相互连接的肩关节内旋外旋组件和肘关节屈伸组件；所述的前臂部件与所述的上臂部件连接，所述的前臂部件包括相互连接的前臂旋前旋后组件和把手组件。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征在于：包括基座部件、肩胛带部件、肩关节部件、上臂部件及前臂部件；所述的基座部件包含可锁定脚轮、基座底板及电动升降柱；所述的基座底板支撑整个外骨骼式上肢康复训练机器人，所述的可锁定脚轮安装于所述的基座底板底面，所述的升降柱设置在所述的基座底板上；所述的肩胛带部件与所述的电动升降柱固定连接，是一个直角坐标系运动部件，包括Z向运动组件、X向运动组件及Y向运动组件，所述的Z向运动组件、X向运动组件及Y向运动组件联合运动；所述的肩关节部件与所述的Y向滑板固定连接，所述的肩关节部件包括相互连接的肩关节内收外展组件和肩关节屈伸组件；所述的上臂部件与所述的肩关节部件连接，所述的上臂部件包括相互连接的肩关节内旋外旋组件和肘关节屈伸组件；所述的前臂部件与所述的上臂部件连接，所述的前臂部件包括相互连接的前臂旋前旋后组件和把手组件。2.根据权利要求1所述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征在于：所述的Z向运动组件包含Z向底板、Z向电机架、Z向联轴器、Z向旋转电机、Z向滚珠丝杠副、Z向直线导轨副及ZX向共用板；所述的Z向底板与所述的电动升降柱固定连接；所述的Z向电机架与所述的Z向底板固定连接；所述的Z向旋转电机与所述的Z向电机架固定连接；所述的ZX向共用板通过所述的Z向直线导轨副与所述的Z向底板滑动连接；所述的Z向底板和所述的ZX向共用板分别与所述的Z向滚珠丝杠副连接；所述的Z向旋转电机通过所述的Z向联轴器与所述的Z向滚珠丝杠副连接。3.根据权利要求2所述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征在于：所述的X向运动组件包含ZX向共用板、X向电机架、X向联轴器、X向旋转电机、X向滚珠丝杠副、X向直线导轨副、X向连接板及XY向共用板；所述的X向旋转电机安装在所述的X向电机架上，并通过所述的X向联轴器与所述的X向滚珠丝杠副同轴连接；所述的XY向共用板通过所述的X向直线导轨副安装在所述的ZX向共用板上，所述的X向连接板与所述的X向滚珠丝杠副连接。4.根据权利要求3所述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征在于：所述的Y向运动组件包含XY向共用板、Y向电机架、Y向联轴器、Y向旋转电机、Y向滚珠丝杠副、Y向直线导轨副及Y向滑板；所述的Y向旋转电机通过所述的Y向电机架安装在所述的XY向共用板上，所述的Y向滚珠丝杠副通过所述的Y向联轴器与所述的Y向旋转电机同轴连接；所述的Y向滑板通过所述的Y向直线导轨副设置在所述的XY向共用板上；所述的Y向滑板即为所述的肩胛带部件的输出端。5.根据权利要求4所述的外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征在于：所述的肩关节内收外展组件包含内收外展固定臂、内收外展第一旋转臂、内收外展第二旋转臂、内收外展第一Y型连杆、内收外展第二Y型连杆、内收外展旋转臂、内收外展减速机及内收外展旋转电机；所述的内收外展固定臂与所述的Y向滑板固定连接；所述的内收外展减速机固定安装于所述的内收外展固定臂；所述的内收外展减速机的输出端与所述的内收外展第一旋转臂固定连接；所述的内收外展旋转电机与所述的内收外展第一旋转臂固定连接；所述的内收外展旋转电机与所述的内收外展减速机通过直连方式连接传动；所述的内收外展第一旋转臂和内收外展第二旋转臂分别与所述的内收外展固定臂铰链连接，形成内收外展第一旋转轴和内收外展第二旋转轴；所述内收外展第一Y型连杆与所述的内收外展第一旋转臂和内收外展第二旋转臂分别铰链连接，形成内收外展第三旋转轴和内收外展第四旋转轴；所述的内收外展第二Y型连杆与所述的内收外展第一旋转臂和所述的内收外展第二旋转臂分别铰链连接，形成内收外展第五旋转轴和内收外展第六旋转轴；所述的内收外展旋转臂与所述的内收外展第一Y型连杆铰链连接，形成内收外展第七旋转轴；所述的内收外展旋转臂与所述的内收外展第二Y型连杆铰链连接，形成内收外展第八旋转轴；所述的内收外展第一旋转轴、内收外展第二旋转轴、内收外展第三旋转轴及内收外展第四旋转轴共同组成了内收外展第一平行四边形的四条转轴；所述的内收外展第三旋转轴、内收外展第四旋转轴、内收外展第五旋转轴及内收外展第六旋转轴共同组成了内收外展第二平行四边形的四条转轴；控制所述的内收外展旋转电机带动所述的内收外展减速机，驱动所述的内收外展第一平行四边形和内收外展第二平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继才，简卓，王道雨，易金花，葛书晨，
申请(专利权)人：上海卓道医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31