一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，型材支架上分别设置固定台和运动台，运动台与型材支架之间通过滑台模组连接，固定台和运动台之间通过连杆组连接，固定台、滑台模组、连杆组和运动台组成水平拖动单元，水平拖动单元能够驱动运动台沿X

【技术实现步骤摘要】
一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人


[0001]本专利技术属于医疗机器人
，具体涉及一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人。

技术介绍

[0002]如今社会老龄加速，老年疾病逐渐增多。中国脑卒中患病人数逐年增加，脑卒中已成为我国人口死亡第一大因素。70％的脑卒中幸存会存在以偏瘫为主的肢体功能障碍，严重影响患者的日常工作和生活质量。临床实践证明运动康复训练对于偏瘫上肢的康复治疗是有效的，能够很大程度上提高偏瘫肢体的恢复程度。由于中风患者数量过大，康复治疗师严重匮乏，且康复辅助训练劳动强度大，运用康复机器人辅助患者进行训练很有必要。现有多数末端牵引式上肢康机器人只能带动患者前臂做二维平面内的运动。一部分软绳龙门吊式末端牵引式康复机器人虽然可以牵引患者做空间内的运动，但由于是柔性牵引，机器人无法提供主被动训练模式。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，使患者前臂不仅能在做二维平面内的训练动作，也能实现三维空间内的训练运动，增大了患者上肢的活动范围，能够满足患者日常生活活动的康复训练动作要求，提高康复训练效率；本专利技术的刚性结构机器人，不仅能够给患者提供重力补偿，还能通过电机控制实现机器人的精确位置控制，为患者提供精确可重复的康复训练。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，包括型材支架，型材支架上分别设置有固定台和运动台，运动台与型材支架之间通过滑台模组连接，固定台和运动台之间通过连杆组连接，固定台、滑台模组、连杆组和运动台组成水平拖动单元，水平拖动单元能够驱动运动台沿X-Y平面运动实现前臂在水平面内的康复训练运动；运动台的下方连接有前臂姿态调整单元，前臂姿态调整单元能够实现前臂在竖直方向的康复训练运动；前臂姿态调整单元的一端设置有肘关节旋前旋后单元，肘关节旋前旋后单元与前臂远端配合能够实现肘关节的旋前旋后康复训练运动。
[0006]具体的，水平拖动单元包含两个自由度的二连杆机构，通过第一伺服电机、第二伺服电机驱动连杆组运动带动运动台沿X-Y平面运动。
[0007]进一步的，固定台包括固定台平板，第一伺服电机设置在固定台平板上，运动台包括移动台平板，第二伺服电机设置在移动台平板上，连杆组包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端通过减速器与第一伺服电机连接，另一端通过第一法兰连轴器与第二连杆的一端铰接连接，第二连杆的另一端通过第二法兰连轴器与第二伺服电机连接。
[0008]进一步的，滑台模组包括间隔设置在型材支架上的光轴和X向光轴，光轴和X向光轴的两端分别通过滑轨支撑座与型材支架连接；光轴上设置有运动台铝滑块，X向光轴上设
置有X向铝滑块，运动台铝滑块和X向铝滑块之间通过两根Y向光轴连接。
[0009]更进一步的，运动台铝滑块与运动台上设置的移动台平板连接。
[0010]具体的，前臂姿态调整单元包括Z轴伺服电缸，Z轴伺服电缸的一端设置有第三伺服电机，另一端设置有连接块，连接块经中间连接件与第四伺服电机的一端连接，第四伺服电机的另一端经U形连接件与肘关节旋前旋后单元铰接连接。
[0011]进一步的，U形连接件与前臂支撑件之间设置有前臂俯仰舵机，前臂俯仰舵机与第四伺服电机配合完成前臂的姿态控制。
[0012]具体的，肘关节旋前旋后单元包括前臂支撑件，前臂支撑件的一侧与旋前旋后环件连接，旋前旋后环件与前臂远端配合实现肘关节的旋前旋后康复训练运动。
[0013]进一步的，旋前旋后环件与前臂支撑件之间设置有旋前旋后舵机，旋前旋后舵机通过齿轮与旋前旋后环件连接。
[0014]进一步的，前臂支撑件与旋前旋后环件之间设置有微型轴承。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0016]本专利技术一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，包括六个自由度，其优点在于，可以实现患者前臂在空间内做康复训练动作。相对于平面内的末端牵引式康复机器人，本机器人可以完成前臂在竖直方向的训练动作，完成肩关节的屈伸康复训练，活动范围更广，更容易模拟日常生活活动动作，通过本康复机器人的康复训练，更直接有效的提高患者的生活自理能力。
[0017]进一步的，实现运动台在水平面活动范围内的任意轨迹的运动，进而达到患者前臂的水平面方向的任意轨迹的康复训练要求。
[0018]进一步的，连杆机构为运动副为面接触，承载能力大，且当运动台的运动轨迹不同于X或Y方向的时，也有良好的控制性能。
[0019]进一步的，设置滑台模组能够减少运动台在X-Y平面内运动的摩擦力。
[0020]进一步的，前臂姿态调整单元的目的在于，人体上肢前臂在完成日常生活活动动作时，不仅涉及前臂位置变化，还涉及前臂的姿态变化，前臂姿态调整单元可以控制前臂的姿态，辅助患者顺利完成训练。
[0021]进一步的，人体上肢完成日常生活活动动作时，手掌掌心是不断变化的，肘关节旋前旋后单元可以实现患者手掌掌心的面向的调整，辅助患者顺利完成目标任务训练。
[0022]进一步的，通过旋前旋后舵机为患者肘关节旋前旋后提供动力。
[0023]进一步的，设置微型轴承能够减少肘关节旋前旋后动作时前旋后环件与前臂支撑件之间三维摩擦力。
[0024]综上所述，本专利技术可以实现患者上肢前臂在空间内的康复训练活动，满足大部分日常生活活动动作，通过本康复机器人的康复训练，更直接高效的提高患者的生活自理能力。
[0025]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的上肢康复机器人的整体结构示意图；
[0027]图2为水平拖动单元结构示意图；
[0028]图3为竖直拖动及前臂姿态调整单元结构示意图；
[0029]图4为肘关节旋前旋后单元结构示意图；
[0030]图5为患者穿戴示意图。
[0031]其中：1.固定台；2.型材支架；3.滑台模组；4.连杆组；401.第一连杆；402.第二连杆；403.轴承；5.运动台；501第二伺服电机；502.第二法兰连轴器；503.运动台平板；6.前臂姿态调整单元；7.肘关节旋前旋后单元；8.旋前旋后舵机；9.Z轴伺服电缸；11.固定台平板；110.第一固定台平板；111.第二固定台平板；101.第一伺服电机；12.固定台型材；13.法兰连轴器；1011.减速器；14.第一法兰连轴器；102.光轴；31.运动台铝滑块；32.X向铝滑块；33.Y向光轴；34.X向光轴；35.滑轨支撑座；63.第四伺服电机；64.U形连接件；65.前臂支撑件；66.前臂俯仰舵机；69.旋前旋后环件；70.微型轴承；81齿轮；91.第三伺服电机；92.连接块；93.中间连接件。
具体实施方式
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，其特征在于，包括型材支架(2)，型材支架(2)上分别设置有固定台(1)和运动台(5)，运动台(5)与型材支架(2)之间通过滑台模组(3)连接，固定台(1)和运动台(5)之间通过连杆组(4)连接，固定台(1)、滑台模组(3)、连杆组(4)和运动台(5)组成水平拖动单元，水平拖动单元能够驱动运动台(5)沿X-Y平面运动实现前臂在水平面内的康复训练运动；运动台(5)的下方连接有前臂姿态调整单元(6)，前臂姿态调整单元(6)能够实现前臂在竖直方向的康复训练运动；前臂姿态调整单元(6)的一端设置有肘关节旋前旋后单元(7)，肘关节旋前旋后单元(7)与前臂远端配合能够实现肘关节的旋前旋后康复训练运动。2.根据权利要求1所述的空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，其特征在于，水平拖动单元包含两个自由度的二连杆机构，通过第一伺服电机(101)、第二伺服电机(501)驱动连杆组(4)运动带动运动台(5)沿X-Y平面运动。3.根据权利要求2所述的空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，其特征在于，固定台(1)包括固定台平板(11)，第一伺服电机(101)设置在固定台平板(11)上，运动台(5)包括移动台平板(503)，第二伺服电机(501)设置在移动台平板(503)上，连杆组(4)包括第一连杆(401)和第二连杆(402)，第一连杆(401)的一端通过减速器(1011)与第一伺服电机(101)连接，另一端通过第一法兰连轴器(14)与第二连杆(402)的一端铰接连接，第二连杆(402)的另一端通过第二法兰连轴器(502)与第二伺服电机(501)连接。4.根据权利要求2所述的空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，其特征在于，滑台模组(3)包括间隔设置在型材支架(2)上的光轴(102)和X向光轴(34)，光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，曲皓，唐勇彬，
申请(专利权)人：深圳睿瀚医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：