一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人制造技术

本发明专利技术属于康复机械设备技术，具体涉及面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人。本发明专利技术肩关节组件包括固定在机械臂固定杆的静平台、与静平台相对设置的动平台、三个肩关节电机支架以及肩关节减速电机，肩关节减速电机的输出轴连接在第一连杆固定架的一端，第一连杆固定架的另一端连接在肩关节第一连杆上，肩关节第一连杆的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架上，另一端转动连接有肩关节第二连杆的一端，肩关节第二连杆的另一端与固定在动平台上的垫板转动连接，肩关节组件构成3‑RRR并联机构。本发明专利技术能够满足患者不同阶段上肢关节所对应的康复训练需求，涵盖肩、肘、腕三个关节训练模块，训练患者上肢的5个自由度，使患者的康复训练更全面。

【技术实现步骤摘要】
一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人
本专利技术属于康复机械设备
，具体涉及面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人。
技术介绍
脊髓损伤是一种导致终生残疾的灾难性损伤，我国每年新增创伤性脊髓损伤患者10-14万例，患者总数已达200余万，给广大家庭和社会带来沉重负担。脊髓损伤患者普遍需要长期开展康复治疗，而传统康复治疗手段劳动强度大，风险程度高，已成为制约患者得到及时、充分、规范康复治疗的瓶颈。近年来市面上出现很多上肢康复机器人，但是脊髓损伤的患者随着治疗的进行要不断的更新自己的康复机器人，才能适应患者的不同程度不同恢复阶段的康复训练，对于患者的家庭而言是一笔很大的开销，因此，使康复机器人可以面对不同程度不同恢复阶段的病人，并且可以针对不同的患者提供个性化的康复功能，研发适用于全周期的康复机器人，已成为提高患者康复质量、降低家庭和社会负担的必由之路。现有技术中的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人虽然能够实现患者肩关节、肘关节及手部的多功能运动，但存在以下问题：1、一个机器人不能适用不同程度、不同恢复阶段的患者；2、体型冗杂，不便于随处携带，针对治疗范围狭窄不便于控制；3、且运动模式单一，不能够满足普遍范围的患者；4、难以绝对保证对人体的安全性，易对人体造成二次伤害。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不能适用患者的不同恢复阶段且体型冗杂不易移动的缺陷，提供了一种可适用不同程度、不同恢复阶段的脊髓损伤患者的上肢康复机器人。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，包括肩关节组件、安装在肩关节组件上的大臂组件、小臂组件、手部机构；所述大臂组件与所述小臂组件之间通过肘关节机构连接；所述小臂组件与所述手部机构之间通过腕关节机构连接；其特征在于：所述肩关节组件包括固定在机械臂固定杆上的静平台、与所述静平台相对设置的动平台、圆周阵列固定在所述静平台上的三个肩关节电机支架以及安装在所述肩关节电机支架上的肩关节减速电机，肩关节减速电机的输出轴连接在第一连杆固定架的一端，第一连杆固定架的另一端连接在肩关节第一连杆上，肩关节第一连杆的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架上，另一端转动连接有肩关节第二连杆的一端，肩关节第二连杆的另一端与固定在动平台上的垫板转动连接，肩关节组件构成3-RRR并联机构。进一步地，所述大臂组件包括安装在所述动平台上的第一大臂支架、安装在所述第一大臂支架上的大臂调节机构以及安装在所述大臂调节机构上的第二大臂支架；所述大臂调节机构包括连接在所述第一大臂支架和所述第二大臂支架之间的平行四边形伸缩架。进一步地，所述小臂组件包括安装在所述第二大臂支架上的小臂连接板、安装在所述小臂连接板上的小臂调节机构以及安装在所述小臂调节机构上的小臂支架；所述小臂调节机构包括第一小臂连杆和第二小臂连杆，所述第一小臂连杆的两端分别与所述小臂连接板和所述第二小臂连杆的一端转动连接，所述第二小臂连杆的两端分别与所述小臂支架和所述第一小臂连杆的另一端转动连接。进一步地，所述肘关节机构包括固定在所述第二大臂支架端部的肘关节电机架、安装在所述肘关节电机架上的肘关节减速电机；所述肘关节减速电机的输出轴穿过所述第二大臂支架与所述小臂连接板连接。进一步地，所述腕关节机构包括固定在所述小臂支架上的腕关节电机架、安装在所述腕关节电机架上的腕关节减速电机；所述腕关节减速电机的输出端穿过所述小臂支架与所述手部框体连接；所述手部框体上滑动安装有把手。进一步地，所述动平台采用一侧具有缺口的圆环结构，其中缺口朝向病人训练时人体侧。更进一步地，肩关节第一连杆和肩关节第二连杆均为具有120°夹角的弯折杆，且弯折角的尖部朝向3-RRR并联机构的外部；三个肩关节电机转轴之间的夹角均为60°且转轴的延长线相交于同一点；3-RRR并联机构的每个支链的3个R副的转轴之间的夹角也为60。一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机器人，其特征在于：包括座椅、对称安装在所述座椅两侧的机械臂支架、安装在所述机械臂支架上的高度调节机构以及安装在所述高度调节机构上的机械臂。进一步地，所述高度调节机构4包括固定在机械臂支架上的第一连接块、固定在所述机械臂固定杆端部的第三连接块、调长控制杆、滑动安装在所述调长控制杆上的两相对设置的第二连接块和第四连接块，所述第一连接块和所述第二连接块之间转动连接有第一调长杆，所述第二连接块和所述第三连接块之间转动连接有第二调长杆，所述第三连接块与所述第四连接块之间转动连接有第三调长杆，所述第四连接块与所述第一连接块之间转动连接有第四调长杆，调长控制杆为螺纹杆，所述第二连接块和所述第四连接块的外端具有调节螺母。更进一步地，机械臂支架上的下部设置有可使座椅滑入的座椅导轨和与座椅侧面对接的固定孔，座椅相对于固定孔的一侧面上具有多个与固定孔直径相同的宽度调节孔，宽度调节孔为螺纹孔，一固定螺栓穿过固定孔与螺旋连接至不同的宽度调节孔调节座椅的宽度。本专利技术的一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人的有益效果是：1、本专利技术的肩关节组件采用3-RRR并联机构，肩关节第一连杆和肩关节第二连杆均为具有120°夹角的弯折杆，且弯折角的尖部朝向3-RRR并联机构的外部；三个肩关节电机转轴之间的夹角均为60°且转轴的延长线相交于同一点；3-RRR并联机构的每个支链的3个R副的转轴之间的夹角也为60°。通过三个转轴之间相互夹角为60°的肩关节减速电机共同柔性驱动动平台带动肩关节进行综合运动，更符合人上臂真实的运动轨迹，康复训练效果好。2、3-RRR并联机构整体静平台和动平台采用球冠状，类似球冠状，且采用分层次装配，肩关节电机的输出轴并没有直接与肩关节第一连杆相连，而是通过一个第一连杆固定架间接装配，这样可以大大增加动平台的工作空间，并且使各构件之间的干涉减少到最小。3、本专利技术能够满足脊髓损伤患者不同阶段保持上肢关节活动度所对应的康复训练需求，涵盖肩、肘、腕三个关节训练模块，训练患者的肩关节的屈/伸、外展/内收及内旋/外旋，肘关节的屈/伸，腕关节的屈/伸共5个自由度，使患者的康复训练更全面。4、本专利技术设置有高度调节机构，可根据患者的身高，调整机器人相对座椅的高度，且本专利技术的大臂机构和前臂机构均设置有长度调节机构，根据患者的大臂和前臂的长度调整机械手臂的长短，以适用不同身高、不同上肢长度的患者，使本专利技术的机器人应用更为广泛。5、本专利技术整体采用穿戴式结构，利用魔术贴或绑带使机械臂紧贴患者的上肢，使训练过程更贴合人体的自然规律。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例的机器人的部分结构示意图；图2是本专利技术实施例的机械臂的结构示意图；图3是本专利技术实施例的肩关节组件的结构示意图；图4是本专利技术实施例的大臂组件的结构示意图；图5是本专利技术实施例的小臂组件与腕关节机构的安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，包括肩关节组件(11)、安装在肩关节组件(11)上的大臂组件(12)、小臂组件(14)以及手部机构(16)；所述大臂组件(12)与所述小臂组件(14)之间通过肘关节机构(13)连接；所述小臂组件(14)与所述手部机构(16)之间通过腕关节机构(15)连接；其特征在于：所述肩关节组件(11)包括固定在机械臂固定杆(111)上的静平台(112)、与所述静平台(112)相对设置的动平台(117)、圆周阵列固定在所述静平台(112)上的三个肩关节电机支架(113)以及安装在所述肩关节电机支架(113)上的肩关节减速电机(114)，所述肩关节减速电机(114)的输出轴连接在第一连杆固定架(118)的一端，第一连杆固定架(118)的另一端连接在肩关节第一连杆(115)上，肩关节第一连杆(115)的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架(113)上，另一端转动连接有肩关节第二连杆(116)的一端，肩关节第二连杆(116)的另一端与固定在所述动平台(117)上的垫板(119)转动连接，肩关节组件(11)构成3-RRR并联机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，包括肩关节组件(11)、安装在肩关节组件(11)上的大臂组件(12)、小臂组件(14)以及手部机构(16)；所述大臂组件(12)与所述小臂组件(14)之间通过肘关节机构(13)连接；所述小臂组件(14)与所述手部机构(16)之间通过腕关节机构(15)连接；其特征在于：所述肩关节组件(11)包括固定在机械臂固定杆(111)上的静平台(112)、与所述静平台(112)相对设置的动平台(117)、圆周阵列固定在所述静平台(112)上的三个肩关节电机支架(113)以及安装在所述肩关节电机支架(113)上的肩关节减速电机(114)，所述肩关节减速电机(114)的输出轴连接在第一连杆固定架(118)的一端，第一连杆固定架(118)的另一端连接在肩关节第一连杆(115)上，肩关节第一连杆(115)的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架(113)上，另一端转动连接有肩关节第二连杆(116)的一端，肩关节第二连杆(116)的另一端与固定在所述动平台(117)上的垫板(119)转动连接，肩关节组件(11)构成3-RRR并联机构。


2.根据权利要求1所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述大臂组件(12)包括安装在所述动平台(117)上的第一大臂支架(121)、安装在所述第一大臂支架(121)上的大臂调节机构(122)以及安装在所述大臂调节机构(122)上的第二大臂支架(123)；所述大臂调节机构(122)包括连接在所述第一大臂支架(121)和所述第二大臂支架(123)之间的平行四边形伸缩架(1222)。


3.根据权利要求2所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述小臂组件(14)包括安装在所述第二大臂支架(123)上的小臂连接板(141)、安装在所述小臂连接板(141)上的小臂调节机构(142)以及安装在所述小臂调节机构(142)上的小臂支架(143)；所述小臂调节机构(142)包括第一小臂连杆(1422)和第二小臂连杆(1423)，所述第一小臂连杆(1422)的两端分别与所述小臂连接板(141)和所述第二小臂连杆(1423)的一端转动连接，所述第二小臂连杆(1423)的两端分别与所述小臂支架(143)和所述第一小臂连杆(1422)的另一端转动连接。


4.根据权利要求3所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述肘关节机构(13)包括固定在所述第二大臂支架(123)端部的肘关节电机架(131)、安装在所述肘关节电机架(131)上的肘关节减速电机(132)；所述肘关节减速电机(132)的输出轴穿过所述第二大臂支架(123)与所述小臂连接板(141)连接。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛建业，刘政磊，施朝晖，田震博，盛华东，方亮，
申请(专利权)人：浙江正远医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33