一种自调节式手腕康复机器人制造技术

本发明专利技术公开一种自调节式手腕康复机器人，具有前臂支撑单元、手腕内外旋单元、手腕桡尺偏单元和手腕屈伸单元，其中前臂支撑单元的连接板与手腕内外旋单元的内外旋连接块使用螺栓固定连接，手腕内外旋单元的右连接臂与手腕桡尺偏单元的下连接臂通过内外旋转轴铰接，手腕桡尺偏单元的桡尺偏转轴与手腕屈伸单元的滚珠花键套滑动连接。本发明专利技术通过摩擦轮进行传动，传动过程中可以调节摩擦轮接触面之间的压力来调节传动过程中传递力矩的大小；通过手腕桡尺偏单元的桡尺偏转轴与手腕屈伸单元的滚珠花键套上下滑动，实现人体手臂与手腕康复机器人的上下偏差补偿；通过手腕屈伸单元中滑块与导柱之间相对滑动，实现人体手臂与手腕康复机器人的前后偏差补偿；通过气动夹紧手柄与屈伸转轴的相对转动实现人体手腕与手腕康复机器人的角度偏差的补偿。该手腕康复机器人不仅能调整传动力矩的大小，还能通过部件间的相对滑动实现偏差补偿。在带动患者手腕康复运动时，可以释放与人体腕关节训练无关的力或力矩，使人体康复训练时的舒适度提高，更有利于患者的康复。

【技术实现步骤摘要】
一种自调节式手腕康复机器人
本专利技术涉及一种医疗康复机器人，具体为一种多自由度自调节式气动夹紧摩擦轮手腕康复机器人。
技术介绍
随着我国老龄化的加剧脑卒中病人越来越多，且脑卒中等疾病引起的相关病发症也日益增加，尤其是上肢运动功能的丧失，极大地影响了患者日常生活的能力。目前临床上对偏瘫患者的康复方法是康复医师或外骨骼机器人对病人进行有效的康复治疗，其中外骨骼机器人疗法有下述缺点：由于人体与外骨骼机器人的初始穿戴偏差，使得患者使用康复机器人做康复运动时机器人运动关节与人体关节无法实时对齐，从而产生附加作用力，严重影响康复效果；由于软瘫期偏瘫患者手部康复运动时无法抓紧手柄，因此无法通过手部抓紧手柄的方式进行康复运动；齿轮传动为刚性传动，无法实现过载保护作用，人体在进行康复运动时容易因受力过大而受伤。人体手腕作为人体前臂与手的过渡关节，是前臂进行康复训练的关键关节，因此专利技术一种自调节式气动夹紧摩擦轮手腕康复机器人，对于患者上肢腕关节快速康复是非常有必要的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种多自由度自调节式气动夹紧摩擦轮手腕康复机器人主要通过一种手腕桡尺偏单元的桡尺偏转轴与手腕屈伸单元的滚珠花键套相对滑动，实现人体手臂与手腕康复机器人上下偏差补偿；通过手腕屈伸单元中滑块与导柱之间相对滑动，实现人体手臂与手腕康复机器人前后偏差补偿；通过气动夹紧手柄与屈伸转轴的相对转动可以实现人体手腕与手腕康复机器人的角度偏差的补偿；通过气动夹紧手柄与气动橡胶件将人手进行柔性固定，方便软瘫期偏瘫患者手部进行康复运动；各部分传动均使用摩擦轮传动，实现了过载保护功能，有利于人体安全训练。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种自调节式手腕康复机器人，具有前臂支撑单元、手腕内外旋单元、手腕桡尺偏单元和手腕屈伸单元，其中前臂支撑单元的连接板与手腕内外旋单元的内外旋连接块使用螺栓固定连接，手腕内外旋单元的右连接臂与手腕桡尺偏单元的下连接臂通过内外旋转轴铰接，手腕桡尺偏单元的桡尺偏转轴与手腕屈伸单元的滚珠花键套滑动连接。所述前臂支撑单元包括连接座、支撑座、连接板、电机支块、步进电机一、小直摩擦轮、调节块、底板，其中，连接板、连接座、调节块使用螺栓固定于底板上；电机支块与调节块固连，并将步进电机一夹紧；步进电机轴与小直摩擦轮通过平键连接，小直摩擦轮带动大直摩擦轮旋转实现手腕内外旋运动；支撑座固定于连接座上从而实现人体康复训练支撑人体前臂的功能。所述手腕内外旋单元包括左连接臂、内外旋连接块、大直摩擦轮、挡板、轴承挡块、角接触球轴承、右连接臂、步进电机二、电机连接板一、小锥摩擦轮一、大锥摩擦轮，其中，大直摩擦轮与角接触球轴承通过挡板、轴承挡块、内外旋连接块固紧；左、右连接臂固连于挡板上，电机连接板一通过螺栓固定于右连接臂上，并与步进电机二连接，步进电机二输出端安装小锥摩擦轮一；大锥摩擦轮通过内外旋转轴与右连接臂铰接，并与小锥摩擦轮成等比列传动。所述手腕桡尺偏单元包括桡尺偏转轴、下连接臂、固定板、小锥摩擦轮二、小锥摩擦轮三、电机连接板二、步进电机三，其中，下连接臂分别与固定板、电机连接板二通过螺栓固定；桡尺偏转轴与固定板、下连接臂铰接，且桡尺偏转轴下轴端连接小锥摩擦轮二；电机连接板二与步进电机三固连，并且通过小锥摩擦轮三与小锥摩擦轮二的等比列传动，带动手腕屈伸单元实现人体手臂屈伸运动。所述手腕屈伸单元包括包括屈伸转轴、滑块、滑块挡板、导柱、屈伸连接板、滚珠花键套、气动夹紧手柄、气动橡胶件、屈伸挡板，其中，滚珠花键套套入手腕桡尺偏单元中的桡尺偏转轴中，实现对桡尺偏转轴的相对滑动并随其一起旋转运动，且与屈伸连接板固连；屈伸连接板两侧固连两根导柱，导柱上装有滑块，导柱尾端固连屈伸挡板；屈伸转轴铰接于滑块上，并与气动夹紧手柄通过紧定螺钉固定；气动夹紧手柄上装配有气动橡胶件，通过空气压缩机将有一定压力的空气传送到气动橡胶件中，使其产生膨胀与弯曲变形从而将人手固定到气动夹紧手柄。所述的气动夹紧手柄为内部成圆柱形手柄，外部半圆环形钣金件，气动橡胶件有竖直条纹且固定于半圆环形钣金件上，方便通气后向内弯曲压紧人手。本专利技术具有以下有益效果及优点。1.本专利技术具有内旋/外旋、掌屈/背屈、桡偏/尺偏三个自由度，能够带动患者手腕进行三自由度独立旋转运动与多自由度联合运动，可实现患者手腕在标准人体手腕空间活动范围内做康复运动，从而使患者进行更加丰富、有效的康复训练。2.本专利技术整个设计以摩擦轮啮合为主，传动平稳、噪声小、在传递扭矩过大时可实现过载保护作用，有利于保护患者安全。3.本专利技术通过在手腕桡尺偏单元和手腕屈伸单元增加被动移动件，实现了在康复运动中，无需人机关节实时对齐，只需被动机构的自我调节运动，就能消除了人机附加力矩，使患者进行更加有效的康复训练。4.本专利技术通过气动夹紧手柄与气动橡胶件对人手的柔性夹紧作用，实现了软瘫期偏瘫患者手部的夹紧，解决了软瘫期偏瘫患者无法使用该类康复机器人进行康复训练的现状。附图说明图1为本专利技术中自调节式气动夹紧手腕康复装置结构示意图。图2为本专利技术中前臂支承单元结构示意图。图3为本专利技术中手腕内外旋单元结构示意图。图4为本专利技术中手腕桡尺偏单元结构示意图。图5为本专利技术中手腕屈伸单元结构示意图。图6为本专利技术中手腕康复训练整体示意图。其中，1为前臂支撑单元，2为手腕内外旋单元，3为手腕桡尺偏单元，4为手腕屈伸单元，11为连接座，12为支撑座，13为连接板，14为电机支块，15为步进电机一，16为小直摩擦轮，17为调节块，18为底板，21为左连接臂，22为内外旋连接块，23为大直摩擦轮，24为挡板，25为轴承挡块，26为角接触球轴承，27为右连接臂，28为步进电机二，29为电机连接板一，210为小锥摩擦轮一，211为大锥摩擦轮，212内外旋转轴，31为桡尺偏转轴，32为下连接臂，33为固定板，34为小锥摩擦轮二，35为小锥摩擦轮三，36为电机连接板二，37为步进电机三，41为屈伸转轴，42为滑块，43为滑块挡板，44为导柱，45为屈伸连接板，46为滚珠花键套，47为气动夹紧手柄，48气动橡胶件，49屈伸挡板。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步阐述。如图1~4所示，本专利技术一种自调节式手腕康复机器人，具有前臂支撑单元、手腕内外旋单元2、手腕桡尺偏单元3和手腕屈伸单元4，其中前臂支撑单元1的连接板13与手腕内外旋单元2的内外旋连接块22使用螺栓固定连接，手腕内外旋单元2的右连接臂27与手腕桡尺偏单元3的下连接臂32通过内外旋转轴212铰接，手腕桡尺偏单元3的桡尺偏转轴31与手腕屈伸单元4的滚珠花键套46滑动连接。如图2所示，前臂支撑单元1包括连接座11、支撑座12、连接板13、电机支块14、步进电机一15、小直摩擦轮16、调节块17、底板18，其中，连接板13、连接座11、调节块17使用螺栓固定于底板18上；电机支块14与调节块17固连，并将步进电机一15夹紧；步进电机一15轴端与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自调节式手腕康复机器人，其特征在于：具有前臂支撑单元、手腕内外旋单元、手腕桡尺偏单元和手腕屈伸单元，其中前臂支撑单元的连接板与手腕内外旋单元的内外旋连接块使用螺栓固定连接，手腕内外旋单元的右连接臂与手腕桡尺偏单元的下连接臂通过内外旋转轴铰接，手腕桡尺偏单元的桡尺偏转轴与手腕屈伸单元的滚珠花键套滑动连接；手腕内外旋单元、手腕桡尺偏单元与手腕屈伸单元通过步进电机带动摩擦轮进行传动。/n

【技术特征摘要】
1.一种自调节式手腕康复机器人，其特征在于：具有前臂支撑单元、手腕内外旋单元、手腕桡尺偏单元和手腕屈伸单元，其中前臂支撑单元的连接板与手腕内外旋单元的内外旋连接块使用螺栓固定连接，手腕内外旋单元的右连接臂与手腕桡尺偏单元的下连接臂通过内外旋转轴铰接，手腕桡尺偏单元的桡尺偏转轴与手腕屈伸单元的滚珠花键套滑动连接；手腕内外旋单元、手腕桡尺偏单元与手腕屈伸单元通过步进电机带动摩擦轮进行传动。


2.根据权利要求1所述的自调节式手腕康复机器人，其特征在于：前臂支撑单元包括连接座、支撑座、连接板、电机支块、步进电机一、小直摩擦轮、调节块、底板，其中，连接板、连接座、调节块使用螺栓固定于底板上；电机支块与调节块固连，并将步进电机一夹紧；步进电机轴与小直摩擦轮通过平键连接，小直摩擦轮带动大直摩擦轮旋转实现手腕内外旋运动；支撑座固定于连接座上从而实现人体康复训练支撑人体前臂的功能。


3.根据权利要求1所述的自调节式手腕康复机器人，其特征在于：手腕内外旋单元包括左连接臂、内外旋连接块、大直摩擦轮、挡板、轴承挡块、角接触球轴承、右连接臂、步进电机二、电机连接板一、小锥摩擦轮一、大锥摩擦轮，其中，大直摩擦轮与角接触球轴承通过挡板、轴承挡块、内外旋连接块固紧；左、右连接臂固连于挡板上，电机连接板一通过螺栓固定于右连接臂上，并与步进电机二连接，步进电机二输出端安装小锥摩擦轮一；大锥摩擦轮通过内外旋转轴与右连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈砚，王传伟，单泉，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北;13