一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，具体涉及医疗康复机械技术领域，用于脑中风造成的肢体偏瘫进行康复训练治疗。该装置包括主体部件和安装支座两个大部件；主体部件的静平台一端剖开了一部分，使得康复训练患者可以从侧面伸入手臂，通过静平台的中心轴线后到达大齿轮，然后握住手柄进行动作；主体部件和安装支座之间通过螺栓连接，并且在实际应用的时候可以根据偏瘫患者的需要调节主体部件的安装高度，安装底座配有脚轮，可以随意移动进行康复训练的地点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人
本专利技术主要涉及医疗康复机械
，尤其涉及到一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，针对脑中风造成的偏瘫患者前肢进行康复治疗训练。技术背景脑卒中所引起的偏瘫属于中枢性运动功能障碍，也是大脑运动中枢受损的典型症状，患者本身的骨骼、肌肉功能并没有丧失或者衰退，只是由于运动中枢神经受损，不能对肢体运动进行有效的控制。脑卒中发病以后，康复治疗的最佳时期是在前三个月之内，因此要在发病之后要立即转入康复治疗阶段，通过一系列的康复训练逐步重新恢复受损运动中枢神经与肢体之间的联系，达到对脑部受损部位刺激目的使其能够有效地控制肢体运动行为。目前传统的康复治疗方法均是人为的与患者进行单独的、长时间肢体接触来帮助患者进行肢体重复性运动，并附加一些外界刺激和药物治疗达到修复脑部神经的目的，康复效果很大程度上取决于医师的业务水平，这种一对一的康复训练存在效率低、劳动强度大、成本高、不适合在家庭操作。目前前肢康复机器人的结构形式主要是以串联结构为主，工作空间比较大、支链长、质量大、需要较大的驱动力来进行动作的驱动执行，并且运动的时候机器结构不平稳，很难达到预期的康复效果，甚至有可能会对患者的病情产生一些不良的后果，影响偏瘫患者后期的复健效果。本专利技术的并联康复机器人结构简单紧凑、刚度大、精度高、控制简单、使用方便、适合家庭康复训练治疗，并且更加适用于偏瘫患者在不同时期的康复训练治疗过程中使用。
技术实现思路
本专利技术针对现有康复机器人技术存在的一些问题，提供了一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，能够针对现有的技术问题，弥补不足，结合康复训练治疗师的治疗方案以及偏瘫患者的实际情况，实现偏瘫患者前肢康复训练目标，更好地达到预期的康复治疗效果，满足治疗双方的运动预期效果，并且适宜结合康复治疗医师的治疗方案在家进行康复训练，简单易于操作。本专利技术的一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，能够通过动力输入实现偏瘫患者前肢部位的康复训练动作，即腕关节的屈/伸、内收/外展，小臂的内旋/外旋；与串联康复机器人相比较而言，本专利技术的并联前肢康复机器人结构紧凑、控制精度高、动作平缓，更加适合偏瘫患者前肢的康复训练。本专利技术技术实现是通过以下方案实现的：一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，该并联康复机器人包括主体部件和安装支座两大部分；所述主体部件安装在安装支座上，并可以通过调整螺栓的位置在安装支座上下移动；所述主体部件包括静平台、转动副安装座、电动推杆、连杆、球副、大齿轮、大齿轮端盖、手柄、手柄安装座、小齿轮、键、小齿轮电机安装座、电机和转动副固定轴；所述大齿轮与大齿轮端盖连接；所述手柄安装在手柄安装支架上且手柄安装支架安装在大齿轮上表面上；所述电动推杆和连杆的末端分别通过转动副安装座以转动副安装的形式和转动副固定轴安装在静平台上；三个转动副安装座呈120度均匀分布，通过螺栓与静平台相连接，并且的中心轴线交汇于同一点；电动推杆和连杆的首端均通过球副安装在大齿轮端盖的下表面上，球副呈120°均匀分布；电机的轴线与小齿轮的轴线重合，电机垂直安装在小齿轮上；电机带动小齿轮转动，通过啮合从而带动大齿轮一起缓慢转动；安装初始状态时，静平台所在的平面和大齿轮所在的平面平行，并且静平台中心孔的轴线和大齿轮中心轴线重合；启动与小齿轮相连接的电机，小齿轮随着电机的转动带动大齿轮通过啮合作用一起转动，实现手柄沿着X轴方向转动；启动电动推杆Ⅰ，可以带动大齿轮上的手柄沿着Y轴转动；启动电动推杆Ⅱ，可以带动与大齿轮上的手柄沿着Z轴转动。进一步的，所述安装支座包括第一支架、第二支架、第三支架、第四支架、安装底板和脚轮；所述安装底板的下端面安装有脚轮，上端面上垂直安装有第二支架、第三支架；所述第二支架、第三支架内侧设置有滑道，第一支架、第四支架可以在滑道里上下滑动，且第一支架与第四支架相互平行与安装底板设置。进一步的，所述第一支架、第二支架、第三支架、第四支架均是采用铝型材。进一步的，所述电动推杆和连杆呈1200均匀分布安装在静平台的上端面上。所述静平台的一侧设计成局部剖开，使得康复训练时，手臂可以从该局部剖开处平移进入静平台，然后穿过三条支链到达大齿轮的手柄处。本专利技术的基于并联机构的三自由度前肢康复机器人包括主体部件和安装支座组成，主体部件的静平台通过螺栓固定在安装支座的支架上，组装完成后，在主体部件的一侧放置一座椅，偏瘫患者坐在座椅上，根据训练时所需的高度位置，不断调节第三支架和第四支架的位置，直至满足偏瘫患者的训练需求；由于安装支座配备了四个脚轮，可以选择偏瘫患者感觉舒适放松的训练场所进行康复训练，更加人性化。本专利技术的基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，可以根据偏瘫患者的不同偏瘫程度调节动力输入，使得偏瘫患者根据不同速度的动力输入获得不同速度的训练动作，实现偏瘫患者前肢部位的康复训练动作，即腕关节的屈/伸、内收/外展，小臂的内旋/外旋。所述的静平台与主体部件一起装配，等安装支座安装完成后，主体部件和安装支座通过螺栓连接装配；再进行整体的装配调试。所述的动力有与小齿轮装配在一起的电机，两根电动推杆。有益效果：1.本专利技术的一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，能够通过动力输入实现偏瘫患者前肢部位的康复训练动作，即腕关节的屈/伸、内收/外展，小臂的内旋/外旋；与串联康复机器人相比较而言，本专利技术的并联前肢康复机器人结构紧凑、控制简单、动作平缓，更加适合偏瘫患者前肢的康复训练；适宜结合康复治疗医师的治疗方案在家进行康复训练，简单易于操作。2.本专利技术的基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，在操作使用的时候，可以在装置的一侧放置一座椅，偏瘫患者所在座椅上，由于不同患者的身高差异，可以调节支架安装的位置，直至调节到与偏瘫患者的高度适宜的位置再进行康复训练。3.本专利技术的基于并联机构度的三自由度前肢康复机器人装置，安装座配备了脚轮，可以四处推动，根据使用者的喜好和心情选择进行康复训练的场所，方便简单，不需要大量的人力来推动就可以实现移位的目的。附图说明图1所示为本专利技术的总装结构示意图；图2所示为本专利技术图1中的主体部件的结构示意图；图3所示为本专利技术图2另一侧的结构示意图；图4所示为本专利技术图1中的安装支座的结构示意图。附图标记如下：1-大齿轮端盖；2-大齿轮套筒；3-大齿轮；4-球副Ⅰ；5-手柄；6-手柄安装支架；7-球副Ⅱ；8-小齿轮电机安装座；9-小齿轮；10-输入电机；11-键；12-静平台；13-转动副安装座Ⅰ；14-转动副固定轴Ⅰ；15-转动副固定轴Ⅱ；16-转动副安装座Ⅱ；17-转动副安装座Ⅲ；18-转动副固定轴Ⅲ；19-电动推杆Ⅰ；20-电动推杆Ⅱ；21-连杆；22-球副Ⅲ；23-第一支架；24-第二支架；25-第三支架；26-第四支架；27-脚轮Ⅰ；28脚轮Ⅱ；29-脚轮Ⅲ；30-安装底板；31-脚轮Ⅳ。具体实施方式本专利技术是通过以下方案实现的：一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，其包括主体部件和安装支座两大部分；主体部件是前肢康复机器人的执行康复训练的关键部件，主要包括静平台12、电动推杆Ⅰ19、电动推杆Ⅱ20、连杆21、大齿轮3、小齿轮9、输入电机10、手柄5、手柄安装支架6、大齿轮端盖1、转动副安装座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，其特征在于：该并联康复机器人包括主体部件和安装支座两大部分；所述主体部件安装在安装支座上，并可以通过调整螺栓的位置在安装支座上下移动；所述主体部件包括静平台(12)、转动副安装座(13、16、17)、电动推杆(19、20)、连杆(21)、球副(4、7、22)、大齿轮(3)、大齿轮端盖(1)、手柄(5)、手柄安装座(6)、小齿轮(9)、键(11)、小齿轮电机安装座(8)、电机(10)和转动副固定轴(14、15、18)；所述大齿轮(3)与大齿轮端盖(1)固连；所述手柄(5)安装在手柄安装支架(6)上且手柄安装支架(6)安装在大齿轮(3)上表面上；所述电动推杆(19、20)和连杆(21)的末端分别通过转动副安装座(13、16、17)以转动副安装的形式和转动副固定轴(14、15、18)安装在静平台(12)上；转动副安装座(13、16、17)呈120°均匀分布的，且中心轴线交汇于同一点；电动推杆(19、20)和连杆(21)的首端均通过球副(4、7、22)安装在大齿轮套(1)的下表面上，球副(4、7、22)呈120°均匀分布；电机(10)的轴线与小齿轮(9)的轴线重合，电机(10)垂直安装在小齿轮(9)上；电机(10)带动小齿轮(9)转动，通过啮合从而带动大齿轮(3)一起缓慢转动；安装初始状态时，静平台(12)所在的平面和大齿轮(3)所在的平面平行，并且静平台(12)中心孔的轴线和大齿轮(3)中心轴线重合；启动与小齿轮(9)相连接的电机(10)，小齿轮(9)随着电机(10)的转动带动大齿轮(3)通过啮合作用一起转动，实现手柄(5)沿着X轴方向转动；启动电动推杆Ⅰ(19)，可以带动大齿轮(3)上的手柄(5)沿着Y轴转动；启动电动推杆Ⅱ(20)，可以带动与大齿轮(3)上的手柄(5)沿着Z轴转动。...

【技术特征摘要】
1.一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人，其特征在于：该并联康复机器人包括主体部件和安装支座两大部分；所述主体部件安装在安装支座上，并可以通过调整螺栓的位置在安装支座上下移动；所述主体部件包括静平台(12)、转动副安装座(13、16、17)、电动推杆(19、20)、连杆(21)、球副(4、7、22)、大齿轮(3)、大齿轮端盖(1)、手柄(5)、手柄安装座(6)、小齿轮(9)、键(11)、小齿轮电机安装座(8)、电机(10)和转动副固定轴(14、15、18)；所述大齿轮(3)与大齿轮端盖(1)固连；所述手柄(5)安装在手柄安装支架(6)上且手柄安装支架(6)安装在大齿轮(3)上表面上；所述电动推杆(19、20)和连杆(21)的末端分别通过转动副安装座(13、16、17)以转动副安装的形式和转动副固定轴(14、15、18)安装在静平台(12)上；转动副安装座(13、16、17)呈120°均匀分布的，且中心轴线交汇于同一点；电动推杆(19、20)和连杆(21)的首端均通过球副(4、7、22)安装在大齿轮套(1)的下表面上，球副(4、7、22)呈120°均匀分布；电机(10)的轴线与小齿轮(9)的轴线重合，电机(10)垂直安装在小齿轮(9)上；电机(10)带动小齿轮(9)转动，通过啮合从而带动大齿轮(3)一起缓慢转动；安装初始状态时，静平台(12)所在的平面和大齿轮(3)所在的平面平行，并且静平台(12)中心孔的轴线和大齿轮(3)中心轴线重合；启动与小齿轮(9)相连接的电机(10)，小齿轮(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨启志，蔡静，周昕，李雯，孙梦涛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32