一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，包括机箱支架组件、肩胛带外展组件、对侧互换组件以及机械臂联接件；机箱支架组件包括机架和升降单元，升降单元安装于机架上；肩胛带外展组件安装于升降单元上，由升降单元带动升降；对侧互换组件可旋转地连接肩胛带外展组件和机械臂联接件，机械臂联接件用于安装机械臂并带动机械臂随各组件的转动关节转动，并可通过安装在对侧互换组件上的上锁合组件及下锁合组件与肩胛带外展组件和机械臂联接组件保持固定或者转动，从而实现机械臂的人机匹配及对侧互换。

【技术实现步骤摘要】
一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置
本专利技术属于医疗康复训练设备
，更具体地，涉及一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置。
技术介绍
我国正在步入老龄化社会，老龄人群中存在着大量因脑卒中为代表的心脑血管疾病与意外事故导致的肢体运动功能丧失的患者，这部分人群对康复医疗的需求日渐增大，寻求一个高效、安全的康复治疗手段已经成为我国康复医疗领域亟待解决的问题与考验。针对偏瘫的患者，常规康复治疗一般是由康复医师对患者进行长时间的一对一单独训练或使用功能单一的医疗器械来实施。这种重复性训练效率低下、人力成本高昂，且不易控制训练的强度。上肢是人体的重要组成部分之一，与胸部和颈部相接，包括肩、大臂、肘、小臂和手，由肩关节、肘关节以及腕关节控制整个上肢的协调运动，人类日常生活中的大部分需求都需要通过上肢的动作来实现，因此对上肢康复装置的研制和生产显得尤为重要。为了解决上述难题，不少高校和企业都研发了针对上肢运动功能障碍的康复训练装置。在中国专利技术专利说明书CN102499857B中，公开了一种便携式的上肢外骨骼康复机器人用于治疗上肢运动功能障碍。它除去手部共有五个自由度，分别是肩关节两个自由度、肘关节两个自由度和腕关节一个自由度。在中国专利技术专利说明书CN104473752A中，公开了一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置。它具有两个主动自由度和五个被动自由度，在五个被动自由度中有三个被动自由度布置在肩关节以适应肩关节在空间中的运动。在中国专利技术专利说明书CN103070756A中，公开了一种具有人-机运动相容性的上肢康复外骨骼机构。它具有七个自由度，能改善患者使用时的舒适性。在这三种上肢外骨骼康复训练装置中，由于装置的自由度数少于人体上肢的自由度数，运动时会导致患者上肢关节和对应的装置关节错位。CN103070756A中专利技术的装置虽然能允许患者关节轴线与装置关节运动轴线的偏差，改善了患者穿戴装置的舒适程度，但是仍然无法控制患者上肢的姿态，无法做到人-机运动匹配，这无疑对患者上肢的康复训练效果有不良影响。以上三种上肢康复训练装置都没有考虑对侧互换，因此在医院应用时必须备有左侧康复装置和右侧康复装置，直接造成成本昂贵。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，通过设计多个旋转自由度，实现机械臂的对侧互换，与患者上肢运动匹配性良好，能供左或右侧偏瘫的患者使用。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，用于机械臂的人机匹配及对侧互换，其特征在于，包括：机箱支架组件、肩胛带外展组件、对侧互换组件以及机械臂联接件；机箱支架组件包括机架和升降单元，升降单元安装于机架上；肩胛带外展组件包括肩胛带转动关节和肩胛带平移关节；肩胛带转动关节包括上转动关节、肩胛带转轴、下转动关节和钢管；上转动关节和下转动关节之间通过肩胛带转轴联接，并可沿肩胛带转轴转动；上转动关节安装于升降单元上，以由升降单元带动升降；对侧互换组件包括上转动关节、上锁合组件、下转动关节和下锁合组件；上转动关节包括上转动关节支撑件、上转动关节转轴；上锁合组件用于锁定及释放上转动关节转轴；下转动关节包括下转动关节支撑件、下转动关节转轴；下锁合组件用于锁定及释放下转动关节转轴；上转动关节支撑件安装于钢管上，上转动关节转轴可转动地安装在上转动关节支撑件上，下转动关节支撑件固定安装在上转动关节转轴上；下转动关节转轴转动安装在下转动关节支撑件上，机械臂联接件与下转动关节转轴固定联接，机械臂联接件用于安装机械臂并带动机械臂随各转动关节转动，从而实现机械臂的人机匹配及对侧互换。本专利技术的另一目的在于，通过绳索的导向和配重力的传递，将配重力作用在相应的机械臂关节处而不对其他关节产生影响，从而大幅度减缓该机械臂关节运动所需的驱动力，使机械臂小巧轻便。为了实现上述目的，进一步地，还包括肩部外展配重机构组件；肩部外展配重机构组件包括肩部外展配重块、肩部外展配重绳、以及设于机械臂联接件上的竖直导轨、水平导轨支撑件、水平导轨、配重盘钢丝绳连接件、配重盘钢丝绳和肩部外展配重转盘；水平导轨通过水平导轨支撑件固定于竖直导轨的滑块上；配重盘钢丝绳一端通过配重盘钢丝绳连接件固定于水平导轨的滑块上，配重盘钢丝绳另一端固定于肩部外展配重转盘上；肩部外展配重转盘用于固定连接机械臂且可随机械臂绕机械臂联接件转动；肩部外展配重绳一端悬挂肩部外展配重块用于配重，肩部外展配重绳另一端固定于水平导轨支撑件上。进一步地，肩胛带转轴、上转动关节转轴、下转动关节转轴均为空心转轴；肩部外展配重绳依次从肩胛带转轴、上转动关节转轴、下转动关节转轴内穿过后，固定于水平导轨支撑件；肩部外展配重绳的行经路径上通过导轮转向。进一步地，肩部外展配重机构组件还包括肩部外展配重导槽；肩部外展配重绳悬挂肩部外展配重块的一端通过定滑轮转向后，进入机架，并在末端悬挂肩部外展配重导槽；机箱支架组件上设有与肩部外展配重导槽配合的导杆，用于限制肩部外展配重导槽升降路径。进一步地，升降单元包括主动升降机构和被动升降机构；被动升降机构包括被动升降支撑板、被动升降光杆和被动升降平台；被动升降支撑板安装于主动升降机构上，随主动升降机构升降，被动升降光杆固定于被动升降支撑板上，被动升降平台可沿被动升降光杆升降；机架上还设有机械臂整体配重块和机械臂整体配重钢丝绳；机械臂整体配重钢丝绳一端固定于被动升降平台上，另一端经定滑轮转向后，用于悬挂机械臂整体配重块进行配重，实现被动升降。进一步地，上锁合组件包括上插销轴、上把手和上弹簧；上把手和上插销轴直接固定联接；上弹簧套接在上插销轴上，并且上端顶住上转动关节支撑件，下端顶住上把手；上插销轴可插入下转动关节支撑件和上转动关节支撑件对应处的孔中以及从孔中拔出。进一步地，下锁合组件包括下锁合支撑件、下把手、下插销轴和下弹簧；下把手与下插销轴固定联接，下锁合支撑件固定在机械臂联接件上；下弹簧套接在下插销轴上，上端顶住下把手，下端顶住下锁合支撑件；下插销轴可插入下转动关节支撑件对应的孔中以及从孔中拔出。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：1、提供了一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，通过能对侧互换和人-机运动匹配的自由度布置，不仅能适用于上肢不同侧偏瘫的患者，而且消除了装置与患者上肢之间的运动干涉，这是一般的上肢外骨骼康复装置难以做到的；2、同时本专利技术装置中有四个被动自由度，该装置除了可以完成各种复杂的主被动训练动作，还能适应不同患者的患肢尺寸和在训练过程中自适应患者上肢的姿态：3、本专利技术装置内含三种不同形式的配重机构，并且配重机构能随着装置对侧互换改变配重力的作用方向，始终起到减轻对应机械臂关节驱动力矩的作用；4、本专利技术的人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置具有很高的实用价值，在提高康复训练安全性、降低医院采购成本、减轻体积和重量、降低装置生产成本和增强可顺应性等方面都有极大的优势。附图说明图1为本专利技术优选实施例的结构示意图图2为图1另一视角的结构示意图；图3为本专利技术中肩部外展配重机构组件、肩胛带外展组件和机械臂联接组件的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，用于机械臂的人机匹配及对侧互换，其特征在于，包括：机箱支架组件(1)、肩胛带外展组件(3)、对侧互换组件(4)以及机械臂联接件(501)；机箱支架组件(1)包括机架(102)和升降单元，升降单元安装于机架上(102)；肩胛带外展组件(3)包括肩胛带转动关节和肩胛带平移关节；肩胛带转动关节包括上转动关节(303)、肩胛带转轴(304)、下转动关节(305)和钢管(307)；上转动关节(303)和下转动关节(305)之间通过肩胛带转轴(304)联接，并可沿肩胛带转轴(304)转动；上转动关节(303)安装于升降单元上，以由升降单元带动升降；对侧互换组件(4)包括上转动关节、上锁合组件、下转动关节和下锁合组件；上转动关节包括上转动关节支撑件(401)、上转动关节转轴(402)；上锁合组件用于锁定及释放上转动关节转轴(402)；下转动关节包括下转动关节支撑件(406)、下转动关节转轴(407)；下锁合组件用于锁定及释放下转动关节转轴(407)；上转动关节支撑件(401)安装于钢管(307)上，上转动关节转轴(402)可转动地安装在上转动关节支撑件(401)上，下转动关节支撑件(406)固定安装在上转动关节转轴(402)上；下转动关节转轴(407)转动安装在下转动关节支撑件(406)上，机械臂联接件(501)与下转动关节转轴(407)固定联接，机械臂联接件(501)用于安装机械臂并带动机械臂随各转动关节转动，从而实现机械臂的人机匹配及对侧互换。...

【技术特征摘要】
1.一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，用于机械臂的人机匹配及对侧互换，其特征在于，包括：机箱支架组件(1)、肩胛带外展组件(3)、对侧互换组件(4)以及机械臂联接件(501)；机箱支架组件(1)包括机架(102)和升降单元，升降单元安装于机架上(102)；肩胛带外展组件(3)包括肩胛带转动关节和肩胛带平移关节；肩胛带转动关节包括上转动关节(303)、肩胛带转轴(304)、下转动关节(305)和钢管(307)；上转动关节(303)和下转动关节(305)之间通过肩胛带转轴(304)联接，并可沿肩胛带转轴(304)转动；上转动关节(303)安装于升降单元上，以由升降单元带动升降；对侧互换组件(4)包括上转动关节、上锁合组件、下转动关节和下锁合组件；上转动关节包括上转动关节支撑件(401)、上转动关节转轴(402)；上锁合组件用于锁定及释放上转动关节转轴(402)；下转动关节包括下转动关节支撑件(406)、下转动关节转轴(407)；下锁合组件用于锁定及释放下转动关节转轴(407)；上转动关节支撑件(401)安装于钢管(307)上，上转动关节转轴(402)可转动地安装在上转动关节支撑件(401)上，下转动关节支撑件(406)固定安装在上转动关节转轴(402)上；下转动关节转轴(407)转动安装在下转动关节支撑件(406)上，机械臂联接件(501)与下转动关节转轴(407)固定联接，机械臂联接件(501)用于安装机械臂并带动机械臂随各转动关节转动，从而实现机械臂的人机匹配及对侧互换。2.如权利要求1所述的一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，其特征在于，还包括肩部外展配重机构组件(2)；肩部外展配重机构组件(2)包括肩部外展配重块(211)、肩部外展配重绳(201)、以及设于机械臂联接件(501)上的竖直导轨(202)、水平导轨支撑件(203)、水平导轨(204)、配重盘钢丝绳连接件(205)、配重盘钢丝绳(206)和肩部外展配重转盘(207)；水平导轨(204)通过水平导轨支撑件(203)固定于竖直导轨(202)的滑块上；配重盘钢丝绳(206)一端通过配重盘钢丝绳连接件(205)固定于水平导轨(204)的滑块上，配重盘钢丝绳(206)另一端固定于肩部外展配重转盘(207)上；肩部外展配重转盘(207)用于固定连接机械臂且可随机械臂绕机械臂联接件(501)转动；肩部外展配重绳(201)一端悬挂肩部外展配重块(211)用于配重，肩部外展配重绳(201)另一端固定于水平导轨支撑件(203)上。3.如权利要求2所述的一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊蔡华，伍轩，何畅，陶建波，王晨波，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42