一种七自由度上肢外骨骼康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，属于康复机械设备技术领域。它包括支撑机构、肩关节训练机构、上臂调节机构、肘关节训练机构、腕关节训练机构以及腕关节调节机构，支撑机构、肩关节训练机构、上臂调节机构、肘关节训练机构、腕关节训练机构以及腕关节调节机构按照顺序相接；通过七个主动自由度以及三个被动自由度的结合使用，保证训练的平稳性、舒适性和精确性，能够适应不同的使用者，适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种七自由度上肢外骨骼康复机器人
本专利技术属于康复机械设备
，更具体地说，涉及一种七自由度上肢外骨骼康复机器人。
技术介绍
在世界范围内，脑卒中平均年发病率为140/10万-200/10万。国内脑卒中的平均年发病率为185/10万-219/10万，而年平均死亡率为60/10万。虽然大约有78％-88％的脑卒中患者得以生存下来，但是绝大多数患者都遗留有不同程度的功能障碍，其中以运动功能障碍(偏瘫)的发生率最髙。目前在临床上，医师广泛应用的疗法有强制性牵引疗法、反复抗阻力练习以及其他一些借助于简单器械的训练方法等。主要方式局限于康复医师对患者进行手把手、一对一的训练及治疗，患者一直处于被动接受治疗的状态，其自身参与治疗的主动性和积极性不强。治疗效果主要取决于治疗师的技术水平、临床经验、敬业精神以及训练器械等，难以满足高强度、有针对性和重复性的康复训练要求。为了弥补临床医师治疗的不足，国内外医学研究机构相继提出并研发了康复训练机器人技术。现有康复训练机器人中有披露，中国专利申请号为：201410855081.3，公开日为：2015.04.08的“七自由度外骨骼式上肢康复机器人”，其包括依次相连的前臂和腕关节运动机构、肘关节运动机构、上臂运动机构、重力补偿运动机构、肩关节运动机构、座椅机构。其通过不同机构的衔接实现对人体上肢的主动或被动康复过程；但由于不同人的手臂的差异性很大，而很难能够针对不同人进行康复训练，而在针对不同人进行康复训练时，又需要对机器人进行不断的调试，使用起来过于繁琐，不便于实际使用。>中国专利申请号为：201811208345.0，公开日为：2019.01.11的“一种七自由度的上肢康复机器人”，包括肩内收外展关节、肩屈曲伸展关节、肩内旋外旋关节、肘屈曲伸展关节、腕尺偏桡偏关节、腕屈曲伸展关节、腕内旋外旋关节、上臂伸缩部分、前臂伸缩部分、上臂支持部分、前臂支持部分、手指手腕固定部分和控制部分组成，七个自由度采用串联方式连接。通过将人体手臂放置在上臂支撑部分和下臂支撑部分，各个关节的运转实现对人体手臂的康复训练；但机器人的针对人体手臂长度的调节过于繁琐，当机器人在不同康复人员之间使用时，明显带来不便，影响使用效率。中国专利申请号为：201720727948.6，公开日为：2018.10.19的“上肢康复机器人及其系统”，其包括底座、支撑杆和上肢训练组件；支撑杆的下端固定安装于底座上，支撑杆的上端与上肢训练组件活动连接；上肢训练组件，支持人体上肢进行七个自由度运动，使得肩肘关节能够在空间范围内进行复合运动和分离运动训练；七个自由度中，四个为电机驱动的旋转自由度，设置为肩关节三个自由度旋转关节和肘关节屈伸旋转关节，其它三个为无动力自由度，设置为高低升降调节关节、肩部旋转调节关节和肘部伸缩调节关节。通过机器人的运转能够实现人体手臂不同方位的健康训练；但人体手臂的长度不一，针对不同人的手臂进行康复训练时，调节过程过于繁琐不便于使用。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有康复训练机器人适用性不强的问题，本专利技术提供一种七自由度上肢外骨骼康复机器人；通过七个主动自由度以及三个被动自由度的结合使用，保证训练的平稳性、舒适性和精确性，能够适应不同的使用者，适用性强。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，包括支撑机构、肩关节训练机构、上臂调节机构、肘关节训练机构、腕关节训练机构以及腕关节调节机构，所述支撑机构、肩关节训练机构、上臂调节机构、肘关节训练机构、腕关节训练机构以及腕关节调节机构按照顺序相接，所述上臂调节机构包括第一上臂支撑板以及第二上臂支撑板，所述第一上臂支撑板一端与肩关节训练机构相接，另一端与第二上臂支撑板相接，所述第二支撑板上电连接有护臂，所述护臂上设置有第一传感器以及第二传感器。作为本专利技术的进一步说明，所述护臂上设有肩关节处以及肘关节处，所述第一传感器和第二传感器分别位于护臂的肩关节处以及肘关节处，所述第一上臂支撑板与第二上臂支撑板之间通过丝杠连接，所述第二上臂支撑板上设置有上臂调节驱动组件，所述上臂调节驱动组件包括第二滑轨、第二滑块、上臂调节电机以及联轴器，所述第二滑轨设置在第二上臂支撑板上，所述第二滑块置于第二滑轨上，所述上臂调节电机置于第二滑块上，并通过联轴器与丝杠相接。作为本专利技术的进一步说明，所述支撑机构包括脚轮、底座、肩关节位置调节组件以及悬梁臂，所述脚轮置于底座底部，所述肩关节位置调节组件包括第一滑轨、第一滑块以及固定槽，所述第一滑轨置于底座上，第一滑轨内分布有固定槽，所述第一滑块置于第一滑轨内，第一滑块一端与悬梁臂相接，第一滑块靠近固定槽的一端与固定槽之间卡合连接。作为本专利技术的进一步说明，所述肩关节训练机构包括肩两侧运动组件，所述肩两侧运动组件包括肩两侧驱动电机、第一法兰盘以及肩支撑板，所述肩支撑板与悬臂梁相接，所述肩两侧驱动电机通过第一法兰盘安装在肩支撑板的一端。作为本专利技术的进一步说明，所述肩关节训练机构还包括肩前后运动组件，所述肩前后运动组件包括肩前后驱动电机以及第二法兰盘，所述肩前后驱动电机通过第二法兰盘安装在肩支撑板远离肩两侧驱动电机的一端。作为本专利技术的进一步说明，所述肩关节训练机构还包括肩外旋和内旋运动组件，所述肩外旋和内旋运动组件置于第二上臂支撑板的一端，肩外旋和内旋运动组件包括弧形齿轮轨道、第一导向键、滚珠、主动齿轮、肩外旋和内旋驱动电机、第三法兰盘、滚槽以及导向槽，所述肩外旋和内旋驱动电机通过第三法兰盘安装在第二上臂支撑板上，所述主动齿轮与肩外旋和内旋驱动电机相接，所述弧形齿轮轨道与主动齿轮啮合，弧形齿轮轨道上设置有滚槽以及导向槽，所述导向槽与第一导向键相接，所述第一导向键侧面设置有滚珠，所述滚珠在滚槽内滚动。作为本专利技术的进一步说明，所述第二支撑板包括上臂伸缩支撑导向板、主板、丝杠螺纹孔、支撑棒孔、前挡板、齿轮安装凹槽以及后挡板，所述上臂伸缩支撑导向板(321)与主板相接，所述主板靠近第一上臂支撑板的一侧连接有前挡板，所述前挡板设置有丝杠螺纹孔以及支撑棒孔，所述丝杠穿过丝杠螺纹孔，所述后挡板与主板相接，并形成齿轮安装凹槽，所述上臂调节机构还包括支撑棒以及弧形辅助支撑板，所述支撑棒穿过支撑棒孔，支撑棒两端分别连接第一上臂支撑板以及第二上臂支撑板，所述弧形辅助支撑板置于主板一侧。作为本专利技术的进一步说明，所述肘关节训练机构包括肘屈和肘伸组件以及前臂内旋和外旋运动组件，所述肘屈和肘伸组件包括肘屈和肘伸驱动电机、第四法兰盘、第一肘支撑板、第二肘支撑板、第三肘支撑板以及第四肘支撑板，所述第一肘支撑板和第二肘支撑板与弧形齿轮轨道相接，所述肘屈和肘伸驱动电机通过第四法兰盘安装在第一肘支撑板的一端，所述第三肘支撑板和第四肘支撑板分别与第一肘支撑板和第二肘支撑板相接，所述第三肘支撑板与肘屈和肘伸驱动电机相接；所述前臂内旋和外旋运动组件包括弧形导轨、第二导向键、皮带、皮带传动箱、前臂内旋和外旋驱动电机以及第五法兰盘，所述弧形导轨一侧分别与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：包括支撑机构(100)、肩关节训练机构(200)、上臂调节机构(300)、肘关节训练机构(400)、腕关节训练机构(500)以及腕关节调节机构(600)，所述支撑机构(100)、肩关节训练机构(200)、上臂调节机构(300)、肘关节训练机构(400)、腕关节训练机构(500)以及腕关节调节机构(600)按照顺序相接，所述上臂调节机构(300)包括第一上臂支撑板(310)以及第二上臂支撑板(320)，所述第一上臂支撑板(310)一端与肩关节训练机构(200)相接，另一端与第二上臂支撑板(320)相接，所述第二支撑板上电连接有护臂(360)，所述护臂(360)上设置有第一传感器(361)以及第二传感器(362)。/n

【技术特征摘要】
1.一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：包括支撑机构(100)、肩关节训练机构(200)、上臂调节机构(300)、肘关节训练机构(400)、腕关节训练机构(500)以及腕关节调节机构(600)，所述支撑机构(100)、肩关节训练机构(200)、上臂调节机构(300)、肘关节训练机构(400)、腕关节训练机构(500)以及腕关节调节机构(600)按照顺序相接，所述上臂调节机构(300)包括第一上臂支撑板(310)以及第二上臂支撑板(320)，所述第一上臂支撑板(310)一端与肩关节训练机构(200)相接，另一端与第二上臂支撑板(320)相接，所述第二支撑板上电连接有护臂(360)，所述护臂(360)上设置有第一传感器(361)以及第二传感器(362)。


2.根据权利要求1所述的一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述护臂(360)上设有肩关节处以及肘关节处，所述第一传感器(361)和第二传感器(362)分别位于护臂(360)的肩关节处以及肘关节处，所述第一上臂支撑板(310)与第二上臂支撑板(320)之间通过丝杠(340)连接，所述第二上臂支撑板(320)上设置有上臂调节驱动组件(370)，所述上臂调节驱动组件(370)包括第二滑轨(371)、第二滑块(372)、上臂调节电机(373)以及联轴器(374)，所述第二滑轨(371)设置在第二上臂支撑板(320)上，所述第二滑块(372)置于第二滑轨(371)上，所述上臂调节电机(373)置于第二滑块(372)上，并通过联轴器(374)与丝杠(340)相接。


3.根据权利要求1所述的一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述支撑机构(100)包括脚轮(110)、底座(120)、肩关节位置调节组件(130)以及悬梁臂(140)，所述脚轮(110)置于底座(120)底部，所述肩关节位置调节组件(130)包括第一滑轨(131)、第一滑块(132)以及固定槽(133)，所述第一滑轨(131)置于底座(120)上，第一滑轨(131)内分布有固定槽(133)，所述第一滑块(132)置于第一滑轨(131)内，第一滑块(132)一端与悬梁臂(140)相接，第一滑块(132)靠近固定槽(133)的一端与固定槽(133)之间卡合连接。


4.根据权利要求3所述的一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节训练机构(200)包括肩两侧运动组件(210)，所述肩两侧运动组件(210)包括肩两侧驱动电机(211)、第一法兰盘(212)以及肩支撑板(213)，所述肩支撑板(213)与悬臂梁相接，所述肩两侧驱动电机(211)通过第一法兰盘(212)安装在肩支撑板(213)的一端。


5.根据权利要求4所述的一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节训练机构(200)还包括肩前后运动组件(220)，所述肩前后运动组件(220)包括肩前后驱动电机(221)以及第二法兰盘(222)，所述肩前后驱动电机(221)通过第二法兰盘(222)安装在肩支撑板(213)远离肩两侧驱动电机(211)的一端。


6.根据权利要求1-5任一项所述的一种七自由度上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节训练机构(200)还包括肩外旋和内旋运动组件(230)，所述肩外旋和内旋运动组件(230)置于第二上臂支撑板(320)的一端，肩外旋和内旋运动组件(230)包括弧形齿轮轨道(231)、第一导向键(232)、滚珠、主动齿轮(233)、肩外旋和内旋驱动电机(234)、第三法兰盘(235)、滚槽(236)以及导向槽(237)，所述肩外旋和内旋驱动电机(234)通过第三法兰盘(235)安装在第二上臂支撑板(320)上，所述主动齿轮(233)与肩外旋和内旋驱动电机(234)相接，所述弧形齿轮轨道(231)与主动齿轮(233)啮合，弧形齿轮轨道(231)上设置有滚槽(236)以及导向槽(237)，所述导向槽(237)与第一导向键(232)相接，所述第一导向键(232)侧面设置有滚珠，所述滚珠在滚槽(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，张孟旋，王晨程，刘庆运，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34