电动康复装置制造方法及图纸

本文描述了一种电动康复装置，其包括：由下表面和上表面界定的基座；支承在基座的上表面上的第一电动轮组件；由外凸表面和内凹表面界定的圆顶部，圆顶部偏置成使内凹表面与第一电动轮组件摩擦接触；以及位于外凹表面上方的端部执行器，端部执行器配置成接合身体部分。此外，描述了一种电动康复装置，其包括：由下表面和上表面界定的基座；支承在基座的上表面上的电动缆索‑绞车组件；从基座的上表面延伸的中心杆，将中心杆的第一端部连接至基座的旋转接头；以及位于中心杆的第二端部的端部执行器，端部执行器配置成接合身体部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动康复装置
本专利技术涉及身体部分的动力运动，更具体地，涉及提供动力运动以辅助医疗康复或体育训练的装置。
技术介绍
许多人患有导致身体部分运动障碍的疾病或创伤。这种运动障碍经常用包括被动和辅助运动锻炼范围的物理治疗进行治疗。与提供当前状态的物理治疗服务相关的挑战包括诊所数量有限、需要大量财务和人力资源以提供服务以及相关的运输成本。机器人康复装置为不充分的或负担过重的物理治疗服务提供了功能性解决方案，这对医疗保健系统和残疾人都是有益的。机器人在运动功能训练中的应用显示出以下潜力：(a)降低康复成本；(b)能够进行家庭训练、自我训练和远程监控的远程康复；以及(c)能够针对不同治疗进行修改。然而，当前状态的机器人康复技术仍然存在挑战，诸如：(a)制造成本高；(b)设计复杂；(c)机构的重量和尺寸较大；(d)便携性问题；(e)操作困难；以及(f)在操作期间需要直接监督。因此，持续性地需要开发用于康复技术的替代装置。
技术实现思路
在一方面，提供了一种电动康复装置，该电动康复装置包括：由下表面和上表面界定的基座；支承在基座的上表面上的第一电动轮组件；由外凸表面和内凹表面界定的圆顶部，圆顶部被偏置以使内凹表面与第一电动轮组件摩擦接触；以及位于外凹表面上方的端部执行器，该端部执行器配置成接合动物身体部分。在另一方面，提供了一种电动康复装置，该电动康复装置包括：由下表面和上表面界定的基座；支承在基座的上表面上的电动缆索绞车组件；r>从基座的上表面延伸的中心杆，将中心杆的第一端部连接至基座的旋转接头；以及位于中心杆的第二端部的端部执行器，该端部执行器配置成接合动物身体部分。附图说明图1示出了电动的圆顶-轮康复装置。图2描绘了图1中所示装置的俯仰DOF。图3描绘了图1中所示装置的滚动DOF。图4示出了用于可调节的力传递到图1中所示装置中的圆顶部的机构。图5示出了可以可选地安装在图1中所示的装置中的移动基座模块。图6描绘了图5中所示的移动基座的第一平移DOF。图7描绘了图5中所示的移动基座的第二平移DOF。图8描绘了图5中所示的移动基座的偏航DOF。图9示出了图1中的装置，其中该装置安装有移动基座模块和手柄端部执行器。图10示出了图1中的装置，其中该装置安装有移动基座模块和脚踏板端部执行器。图11示出了用于移动基座模块的双模式传动机构。图12示出了用于圆顶-轮模块的双模式传动机构。图13示出了电动缆索-绞车康复装置的立体图。图14示出了图13中所示装置的俯视图。图15示出了包括在图13中所示装置中的电动绞车机构。图16示出了用于图15中所示的绞车机构的双模式传动装置。图17描绘了图13中所示装置的俯仰DOF。图18描绘了图13中所示装置的滚动DOF。图19示出了处于操作环境中的图9中所示的装置。图20示出了处于操作环境中的图9中所示的装置。图21示出了图1中所示装置的变型。图22描绘了图21中所示的装置的俯仰DOF。图23描绘了图21中所示装置的滚动DOF。图24描绘了图21中所示装置的偏航DOF。图25示出了图13中所示装置的变型。图26描绘了图25中所示装置的俯仰DOF。图27描绘了图25中所示装置的滚动DOF。图28描绘了图25中所示装置的偏航DOF图29示出了用于康复装置的机器人实施例的控制示意图。图30示出了安装至移动基座模块的定位传感器。图31示出了计算机系统架构和该系统的不同组件之间的通信协议，其中移动基座内的组件以虚线包围。图32示出了分配用于描述圆顶-轮模块的运动学的全局坐标和局部坐标。图33示出了在从图32中所示的坐标方案得出的滚动和俯仰中可实现的可能的归一化扭矩图。图34示出了使用安装在移动基座模块上的增量式激光传感器为定位分配的坐标。图35示出了用于移动基座的轨迹控制的PID控制回路的示意图。图36示出了用于端部执行器的定向的轨迹控制的PID控制回路的示意图。图37示出了用于控制与用户的相互作用力的PID控制回路的示意图。具体实施方式参照附图，将描述电动圆顶-轮康复装置和电动缆索-绞车康复装置。图1示出了电动圆顶-轮康复装置10，为了便于说明，没有示出电动机。圆顶-轮康复装置包括由下表面14、上表面16和周边18界定的基座12。第一电动轮组件20支承在基座12的上表面16上。第一电动轮组件20包括第一全向轮22、第二全向轮24和第三全向轮26，每个全向轮均安装在一对平行间隔的承重轮桁架30之间，承重轮桁架30从基座12的上表面16竖直延伸。每个轮桁架30均包括一对平行间隔的竖直柱32，该竖直柱32具有连接至基座12的上表面16的第一端部和通过支承板34连接的第二端部。形成在支承板34中的孔和表面特征用于安装每个全向轮及其对应的电动机和传动组件(电动机和传动装置未在图1中示出)。第一电动轮组件20邻接地支承圆顶部40。圆顶部40由外凸表面42、内凹表面44和周边46界定。圆顶部40被偏置以使内凹表面与第一电动轮组件20摩擦接触，使得一个或多个轮的电动运动致动圆顶部的运动。轮桁架30的竖直高度和安装轮的合成高度是预定的，以允许圆顶部40的所需运动范围，并在基座12的周边18上方提供圆顶部40的足够的竖直间隙，从而避免在圆顶部40的整个所需运动范围内圆顶部40与基座12接触。第一电动轮组件20的控制配置成在圆顶部40的整个运动范围内保持每个轮与圆顶部40的内凹表面44的接触。在图1中，示出了处于中性位置的圆顶部。三个全向轮中的一个或多个全向轮的协调电动机致动运动可转而通过轮与圆顶部40的摩擦接触来致动圆顶部40的运动。图1中所示的第一电动轮组件20的轮与轮对准的协调运动可提供圆顶部的两个运动自由度(DOF)，第一俯仰运动DOF和第二滚动运动DOF。圆顶部40连接至中心杆50，该杆具有第一端部52和第二端部54，第一端部52通过万向接头56可枢转地连接至基座的中心部分，第二端部54在圆顶部的外凸表面上方延伸。杆50延伸通过圆顶部的中心部分中的孔，使得其第二端部54位于圆顶部的外凸表面上方。杆的第二端部可成形为形成螺纹部分58，并且蝶形螺母紧固件59(图1中未示出)可螺纹地接合在其上，以提供用于调节圆顶部40相对于第一电动轮组件的轮的偏置的调谐器。圆顶部40示出为半球形壳体，其使用固定螺钉(未示出)附接至杆50。圆顶部的中心与万向接头56的中心重合。因此，附接至杆的圆顶部的旋转围绕万向接头的中心发生。轮附接至基座，并在圆顶部的内表面处与圆顶部接触。通过驱动该轮，由于轮和圆顶部的接触点中的摩擦，圆顶部将移动。圆顶部的运动导致杆围绕万向接头的中心旋转，并因此移动连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动康复装置，包括：/n基座，由下表面和上表面界定；/n第一电动轮组件，支承在所述基座的所述上表面上；/n圆顶部，由外凸表面和内凹表面界定，所述圆顶部偏置成使所述内凹表面与所述第一电动轮组件摩擦接触；以及/n端部执行器，位于所述外凹表面上方，所述端部执行器配置成接合动物身体部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动康复装置，包括：
基座，由下表面和上表面界定；
第一电动轮组件，支承在所述基座的所述上表面上；
圆顶部，由外凸表面和内凹表面界定，所述圆顶部偏置成使所述内凹表面与所述第一电动轮组件摩擦接触；以及
端部执行器，位于所述外凹表面上方，所述端部执行器配置成接合动物身体部分。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基座是静止基座。


3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基座是移动基座。


4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述移动基座包括至少部分地在所述基座的所述下表面下方延伸的第二电动轮组件。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二电动轮组件包括至少3个轮，每个轮均由电动机驱动。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，每个电动机均能够从提供第一动力传动的第一位置滑动至提供第二动力传动的第二位置。


7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一动力传动是能够操作地在所述第一位置的所述电动机与所述轮之间连通的第一组齿轮，以及所述第二动力传动是能够操作地在所述第二位置的所述电动机与所述轮之间连通的第二组齿轮。


8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一动力传动配置成用于上肢治疗，以及所述第二动力传动配置成用于下肢治疗，所述第二动力传动比所述第一动力传动向所述轮传送更大的动力。


9.根据权利要求5所述的装置，其中，每个轮的轴线均基本上平行于所述基座的径向方向对准。


10.根据权利要求5所述的装置，其中，每个轮均是全向轮。


11.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二电动轮组件提供至少两个运动自由度(DOF)。


12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电动轮组件包括至少3个轮，每个轮均由电动机驱动，并且每个轮均接触所述圆顶部的所述内凹表面。


13.根据权利要求12所述的装置，其中，每个电动机均能够从提供第一动力传动的第一位置滑动至提供第二动力传动的第二位置。


14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一动力传动是能够操作地在所述第一位置的所述电动机与所述轮之间连通的第一组齿轮，以及所述第二动力传动是能够操作地在所述第二位置的所述电动机与所述轮之间连通的第二组齿轮。


15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一动力传动配置成用于上肢治疗，以及所述第二动力传动配置成用于下肢治疗，所述第二动力传动比所述第一动力传动向所述轮传送更大的动力。


16.根据权利要求12所述的装置，其中，每个轮的轴线均基本上垂直于所述圆顶部的径向方向对准。


17.根据权利要求12所述的装置，其中，每个轮均是全向轮。


18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电动轮组件提供至少两个运动DOF。


19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述圆顶部能够调节地偏置，以与所述第一电动轮组件摩擦接触。


20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述圆顶部能够由杆调节地偏置，所述杆具有能够枢转地连接至所述基座的中心部分的第一端部以及在所述圆顶部的所述外凸表面上方延伸的第二端部，所述杆延伸通过所述圆顶部的中心部分中的孔，所述杆的所述第二端部具有螺纹部分和螺纹接合在所述螺纹部分上的蝶形螺母，以及压缩弹簧同轴地联接至所述杆，所述压缩弹簧具有接触所述外凸表面的第一端部和接触所述蝶形螺母的第二端部。


21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述端部执行器是配置成接合手部的手柄。


22.根据权利要求1所述的装置，其中，所述端部执行器是配置成接合足部的脚踏板。


23.根据权利要求1所述的装置，还包括能够操作地与所述端部执行器通信的力传感器，所述力传感器安装在所述端部执行器与所述圆顶部的外凹表面之间。


24.根据权利要求3所述的装置，还包括安装至所述基座的所述下表面的多个运动传感器。


25.根据权利要求3所述的装置，还包括能够枢转地联接至所述基座的多个稳定臂，所述多个稳定臂能够从所述基座的周边的周向近端的第一位置延伸至所述基座的所述周边的周向远端的第二位置。


26.根据权利要求25所述的装置，还包括安装在所述多个稳定臂中的每个的自由端部处的球形轮。


27.一种电动康复装置，包括：
基座，由下表面和上表面界定；
电动缆索-绞车组件，支承在所述基座的上表面上；
中心杆，从所述基座的所述上表面延伸，
旋转接头，将所述中心杆的第一端部连接至所述基座；以及
端部执行器，位于所述中心杆的第二端部，所述端部执行器配置成接合动物身体部分。


28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述基座是静止基座。


29.根据权利要求27所述的装置，其中，所述基座是移动基座。


30.根据权利要求27所述的装置，其中，所述移动基座包括至少部分地在所述基座的所述下表面下方延伸的电动轮组件。


31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述电动轮组件包括至少3个轮，每个轮均由电动机驱动。


32.根据权利要求31所述的装置，其中，每个电动机均能够从提供第一动力传动的第一位置滑动至提供第二动力传动的第二位置。


33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉杰尼·V·帕特尔，瓦希德·迈赫拉比，赛义德·法罗克·阿塔什扎尔，
申请(专利权)人：西安大略大学，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA