一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置。它包括后背支撑组件、肩关节上下摆机构、肩关节内外摆机构、肘关节摆动机构和腕关节摆动机构。所述后背支撑组件左上端通过塑料轴承与肩关节上下摆机构的第一关节轴转动连接，而左下端通过底板连接件与气动人工肌肉组件A下端转动连接；肩关节上下摆机构通过肩关节连接件分别与气动人工肌肉组件B、气动人工肌肉组件C和肘关节摆动机构上端的关节连接件转动连接；肩关节内外摆机构下端通过直角形连接件与肘关节摆动机构的大臂骨架固定连接；肘关节摆动机构下端通过小臂上骨架与腕关节摆动机构的小臂下骨架可调节移动连接。本发明专利技术具有重量轻、仿生性高、安全性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置
本专利技术涉及一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，可用于上肢瘫痪病人的康复训练，属于医疗康复器械领域。本专利技术所述装置采用气动人工肌肉驱动，充分考虑装置的人机工程学，具有重量轻、结构简单、柔顺性好等特点。
技术介绍
随着人口老龄化到来，脑血管疾病造成的人体上肢运动功能障碍的患者逐年上升，除了前期的药物治疗外，借助医疗器械的后期康复训练是必不可少的。康复训练装置可以分为末端牵引式和外骨骼式。与末端牵引式相比，外骨骼式上肢康复训练装置具有仿生性高、康复效果好等优点，近年来受到研究学者的关注。外骨骼式康复训练装置，多数采用电机驱动，少数采用气缸或气动人工肌肉驱动。电机驱动的外骨骼式康复训练装置存在重量较重、结构复杂等不足，不适宜穿戴；气动人工肌肉驱动的外骨骼式康复训练装置，具有结构简单、重量轻等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术的不足，提供一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，具有重量轻、结构简单、柔顺性好等特点。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，包括后背支撑组件、肩关节上下摆机构、肩关节内外摆机构、肘关节摆动机构和腕关节摆动机构，其特征在于：所述后背支撑组件左上端通过肩关节上下摆机构中的第一塑料轴承和第二塑料轴承与肩关节上下摆机构中的第一关节轴转动连接，而左下端通过其中的底板连接件与肩关节上下摆机构中的气动人工肌肉组件A下端转动连接；肩关节上下摆机构通过其中的肩关节连接件分别与肩关节内外摆机构上端的气动人工肌肉组件B、气动人工肌肉组件C和肘关节摆动机构上端的关节连接件转动连接；肩关节内外摆机构下端通过其中的直角形连接件与肘关节摆动机构的大臂骨架固定连接；肘关节摆动机构下端通过其中的小臂上骨架与腕关节摆动机构的小臂下骨架可调节移动连接；所述肩关节上下摆机构、肩关节内外摆机构、肘关节摆动机构和腕关节摆动机构内均含有气动人工肌肉组件而驱动它们旋转运动。所述后背支撑组件包括直角形后盖、底板连接件、下背带、上背带、背靠软垫和后背支撑件，所述直角形后盖与后背支撑件通过螺钉固定连接；底板连接件通过螺钉与后背支撑件固定连接；下背带和上背带分别与后背支撑件的左下角和右上角固定连接；背靠软垫与后背支撑件固定连接；直角形后盖和后背支撑件采用高强度工程塑料制成，具有重量轻、抗挤压性能好的优点；所述的后背支撑件与人体背部曲线贴合。所述的肩关节上下摆机构包括气动人工肌肉组件A、开口销、圆盘连接销、第一塑料轴承、第一关节轴、肩关节连接件、第一传感器支架、第一弹性联轴器、第一角度传感器和第二塑料轴承，所述气动人工肌肉组件A上端与圆盘连接销转动连接；开口销与圆盘连接销右端固定连接；圆盘连接销与第一关节轴的右端圆盘通过螺纹固定连接；第一塑料轴承和第二塑料轴承与后背支撑件固定嵌套连接；肩关节连接件通过键与第一关节轴连接；传感器支架右端与后背支撑件固定连接，而左端与角度传感器固定连接；联轴器左端与角度传感器固定连接，右端与第一关节轴固定连接；气动人工肌肉组件A包括第十一塑料轴承、左肌肉连接件、第一气动人工肌肉、右肌肉连接件和第十二塑料轴承，第十一塑料轴承和第十二塑料轴承分别与左肌肉连接件和右肌肉连接件固定连接，左肌肉连接件和右肌肉连接件分别与第一气动人工肌肉固定连接。所述的肩关节内外摆机构包括气动人工肌肉组件B、气动人工肌肉组件C、第二关节轴、第二传感器支架、第二角度传感器、第二弹性联轴器、直角形连接件、工形连接件、第三塑料轴承和第四塑料轴承，所述气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C的结构完全相同，并且气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C平行排列于一个大臂骨架的两侧；气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C的下端分别通过两个移动副连接件与第三塑料轴承、第四塑料轴承转动连接；第二关节轴左端与肩关节连接件转动连接，右端与第二弹性联轴器固定连接；第二传感器支架右端与肩关节连接件固定连接，左端与第二角度传感器固定连接；第二弹性联轴器左端与第二角度传感器固定连接；工形连接件通过螺钉与直角形连接件固定连接；气动人工肌肉组件B包括第五塑料轴承、转动副连接件、第二气动人工肌肉、移动副连接件、第六塑料轴承和圆筒，第二气动人工肌肉左右两端分别与转动副连接件和圆筒固定连接；第五塑料轴承和第六塑料轴承分别与转动副连接件和移动副连接件固定连接；移动副连接件通过第六塑料轴承与圆筒移动连接。所述的肘关节摆动机构包括气动人工肌肉组件D、气动人工肌肉组件E、关节连接件、大臂上连接件、第七塑料轴承、大臂贴合件、大臂外塑料包裹件、大臂内塑料包裹件、大臂下连接件、小臂上骨架、上滑块、弹簧、下滑块、第三传感器支架、第三弹性联轴器、第三角度传感器、大臂骨架和第八塑料轴承，所述气动人工肌肉组件D和气动人工肌肉组件E结构与气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C相同，且平行排列于大臂骨架的两侧，气动人工肌肉组件D上端和气动人工肌肉组件E上端分别通过一个移动副连接件与第八塑料轴承、第七塑料轴承转动连接，气动人工肌肉组件D下端和气动人工肌肉组件E下端分别通过一个转动副连接件与小臂上骨架转动连接；大臂骨架上端分别与关节连接件、大臂上连接件固定连接，下端与大臂下连接件固定连接，与小臂上骨架转动连接；大臂贴合件通过螺钉与大臂骨架中部固定连接；大臂外塑料包裹件和大臂内塑料包裹件分别与大臂贴合件的外侧和内侧固定连接；上滑块分别与小臂上骨架下端、下滑块移动连接；下滑块与小臂上骨架下端移动连接；上滑块与下滑块之间通过弹簧连接；第三传感器支架右端与小臂上骨架固定连接，左端与第三角度传感器固定连接；第三弹性联轴器右端与小臂上骨架固定连接，左端与第三角度传感器固定连接。所述的腕关节摆动机构包括气动人工肌肉组件F、气动人工肌肉组件G、第九塑料轴承、小臂贴合件、小臂内塑料包裹件、小臂外塑料包裹件、手套、手腕转动件、第四角度传感器、第四弹性联轴器、第四传感器支架、小臂下骨架、第十塑料轴承、肌肉支撑件甲和肌肉支撑件乙，所述气动人工肌肉组件F和气动人工肌肉组件G结构与气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C相同，且平行排列于小臂下骨架的两侧，气动人工肌肉组件F上端和气动人工肌肉组件G上端分别通过一个移动副连接件与第九塑料轴承、第十塑料轴承转动连接，气动人工肌肉组件F下端和气动人工肌肉组件G下端分别通过一个转动副连接件与手腕转动件转动连接；小臂贴合件通过螺钉与小臂下骨架固定连接；小臂外塑料包裹件和小臂内塑料包裹件分别与小臂贴合件的外侧和内侧固定连接；手套与手腕转动件固定连接；第四弹性联轴器后端与手腕转动件转动连接，前端与第四角度传感器固定连接；第四传感器支架后端与小臂下骨架固定连接，前端与第四角度传感器固定连接；小臂下骨架下端与手腕转动件转动连接；肌肉支撑件甲分别与第九塑料轴承和第十塑料轴承固定连接；肌肉支撑件乙的结构与肌肉支撑件甲完全相同，且对称布置；肌肉支撑件甲和肌肉支撑件乙与小臂下骨架上端固定连接。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：一、本专利技术采用气动人工肌肉驱动上肢康复装置运动，大大减轻装置的重量。由于气动人工肌肉与生物肌肉的出力特性相似，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，包括后背支撑组件()、肩关节上下摆机构()、肩关节内外摆机构()、肘关节摆动机构()和腕关节摆动机构()，其特征在于：所述后背支撑组件()左上端通过肩关节上下摆机构()中的塑料轴承1（9）和塑料轴承2（15）与肩关节上下摆机构()中的第一关节轴（10）转动连接，而左下端通过其中的底板连接件（2）与肩关节上下摆机构()中的气动人工肌肉组件A下端转动连接；肩关节上下摆机构()通过其中的肩关节连接件（11）分别与肩关节内外摆机构()上端的气动人工肌肉组件B、气动人工肌肉组件C和肘关节摆动机构()上端的关节连接件（35）转动连接；肩关节内外摆机构()下端通过其中的直角形连接件（25）与肘关节摆动机构()的大臂骨架（49）固定连接；肘关节摆动机构()下端通过其中的小臂上骨架（42）与腕关节摆动机构()的小臂下骨架（60）可调节移动连接；所述肩关节上下摆机构()、肩关节内外摆机构()、肘关节摆动机构()和腕关节摆动机构()内均含有气动人工肌肉组件而驱动它们旋转运动。

【技术特征摘要】
1.一种气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，包括后背支撑组件(I)、肩关节上下摆机构(II)、肩关节内外摆机构(III)、肘关节摆动机构(IV)和腕关节摆动机构(V)，其特征在于：所述后背支撑组件(I)左上端通过肩关节上下摆机构(II)中的第一塑料轴承（9）和第二塑料轴承（15）与肩关节上下摆机构(II)中的第一关节轴（10）转动连接，而左下端通过其中的底板连接件（2）与肩关节上下摆机构(II)中的气动人工肌肉组件A下端转动连接；肩关节上下摆机构(II)通过其中的肩关节连接件（11）分别与肩关节内外摆机构(III)上端的气动人工肌肉组件B、气动人工肌肉组件C和肘关节摆动机构(IV)上端的关节连接件（35）转动连接；肩关节内外摆机构(III)下端通过其中的直角形连接件（25）与肘关节摆动机构(IV)的大臂骨架（49）固定连接；肘关节摆动机构(IV)下端通过其中的小臂上骨架（42）与腕关节摆动机构(V)的小臂下骨架（60）可调节移动连接；所述肩关节上下摆机构(II)、肩关节内外摆机构(III)、肘关节摆动机构(IV)和腕关节摆动机构(V)的4个关节运动间各自独立，互不干涉，各关节的运动范围可达：肩关节上下摆关节0~160度，肩关节内外摆关节-84度~40度，肘关节-4度~123度，腕关节-32度~32度，保证康复训练时，关节接受较大范围训练；所述的肩关节上下摆机构(II)包括气动人工肌肉组件A、开口销（7）、圆盘连接销（8）、第一塑料轴承（9）、第一关节轴（10）、肩关节连接件（11）、第一传感器支架（12）、第一弹性联轴器（13）、第一角度传感器（14）和第二塑料轴承（15），所述气动人工肌肉组件A上端与圆盘连接销（8）转动连接；开口销（7）与圆盘连接销（8）右端固定连接；圆盘连接销（8）与第一关节轴（10）的右端圆盘通过螺纹固定连接；第一塑料轴承（9）和第二塑料轴承（15）与后背支撑件（6）固定嵌套连接；肩关节连接件（11）通过键与第一关节轴（10）连接；第一传感器支架（12）右端与后背支撑件（6）固定连接，而左端与第一角度传感器（14）固定连接；第一弹性联轴器（13）左端与第一角度传感器（14）固定连接，右端与第一关节轴（10）固定连接；气动人工肌肉组件A包括第十一塑料轴承（16）、左肌肉连接件（17）、第一气动人工肌肉（18）、右肌肉连接件（19）和第十二塑料轴承（20），第十一塑料轴承（16）和第十二塑料轴承（20）分别与左肌肉连接件（17）和右肌肉连接件（19）固定连接，左肌肉连接件（17）和右肌肉连接件（19）分别与第一气动人工肌肉（18）固定连接。2.根据权利要求1所述的气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，其特征在于：所述后背支撑组件（I）包括直角形后盖（1）、底板连接件（2）、下背带（3）、上背带（4）、背靠软垫（5）和后背支撑件（6），所述直角形后盖（1）与后背支撑件（6）通过螺钉固定连接；底板连接件（2）通过螺钉与后背支撑件（6）固定连接；下背带（3）和上背带（4）分别与后背支撑件（6）的左下角和右上角固定连接；背靠软垫（5）与后背支撑件（6）固定连接；直角形后盖（1）和后背支撑件（6）采用高强度工程塑料制成，具有重量轻、抗挤压性能好的优点；所述的后背支撑件（6）与人体背部曲线贴合。3.根据权利要求1所述的气动人工肌肉驱动的可穿戴式上肢康复训练装置，其特征在于：所述的肩关节内外摆机构(III)包括气动人工肌肉组件B、气动人工肌肉组件C、第二关节轴（21）、第二传感器支架（22）、第二角度传感器（23）、第二弹性联轴器（24）、直角形连接件（25）、工形连接件（26）、第三塑料轴承（27）和第四塑料轴承（28），所述气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C的结构完全相同，并且气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C平行排列于一个大臂骨架（49）的两侧；气动人工肌肉组件B和气动人工肌肉组件C的下端分别通过两个移动副连接件（32）与第三塑料轴承（27）、第四塑料轴承（28）转动连接；第二关节轴（21）左端与肩关节连接件（11）转动连接，右端与第二弹性联轴器（24）固定连接；第二传感器支架（22）右端与肩关节连接件（11）固定连接，左端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷静桃，吴建东，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31