本发明专利技术公开了一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人，属于腕部康复训练装置领域，包括穿戴在人体前臂上的前臂框架、设置在前臂框架上端前部的掌屈球铰链传动机构、穿戴在人体手部的且与前臂框架相连接的手套、固定安装在前臂框架上端后部的控制盒、固定安装在前臂框架上端中部的给掌屈球铰链传动机构提供驱动力的第一电机、设置在前臂框架内侧端前部的内收球铰链传动机构以及固定安装在在前臂框架内侧端中部的给内收球铰链传动机构提供驱动力的第二电机。本发明专利技术采用双球铰链式传动机构，由简单的电机驱动实现人体腕关节三自由度的大范围运动，采用可穿戴设计，增加了患者康复训练的灵活性，结构简单，整体质量较轻，稳定性好。性好。性好。
【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人
[0001]本专利技术涉及腕部康复训练装置领域，尤其是一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人。
技术介绍
[0002]人体上肢在人们的生产生活中占据极为重要的位置，人们会使用上肢去完成生产生活中大部分的动作，然而，当涉及到一些较为危险的活动时，时常造成腕部损伤且腕部损伤后康复周期长，严重影响了患者的生活质量。因此，如何促进受伤后的腕部功能恢复，显得至关重要。
[0003]加拿大骨科医生罗伯特
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索尔特在1960年提出了连续被动活动康复疗法(Continuous Passive Motion，CPM)，简称CPM疗法。通过外力带动患肢做长时间全范围的被动活动，以此阻止病患关节的僵硬，并促进患肢血液循环达到加速康复的目的。CPM疗法已被证实效果明显，但由于高强度和高重复性的特点，对理疗师的劳动强度提出了很高要求。为解决上述问题，机器人及其相关技术被应用到腕部康复中，利用腕部外骨骼系统代替理疗师，驱动患肢进行被动运动，促进腕部功能恢复。
[0004]外骨骼原指一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型、建筑和保护的坚硬外部结构。外骨骼机器人是一种由刚性的框架构成并且可以穿戴的机器装置，可以提供额外能量来供应或者辅助相应的肢体运动，实践证明外骨骼机器人能够在人们的生产生活中进行正常肢体的运动力量增强或者患侧肢体的运动功能改善。
[0005]人体腕部共有3个自由度，它是联系手部和前臂的枢纽，目前针对手部康复和肩、肘关节的外骨骼机器人数量不少，但是，经过文献检索发现，国内在可穿戴腕部外骨骼机器人的研究上相对数量较少。现有技术，虽然能够对腕关节进行康复训练，但是目前腕部康复还存在以下问题：（1）目前比较多的腕部康复训练装置是不可穿戴的，固定底座式的，对于患者腕部康复训练的场地和时间有一定的要求，便携性不足； （2）其余外骨骼机械臂较多涉及到整个上肢的设计，没有专门针对腕部关节进行设计，或者其采用的设计方案较为复杂，在腕部运动训练辅助方面并不实用，同时，外骨骼重量较大，导致运动惯量大，稳定性不好，使其带动患者训练的运动空间受限。
[0006]针对上述问题，设计一种可穿戴的、较为轻便的、专门针对腕部康复训练的装置变得十分必要。
技术实现思路
[0007]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人，是一种由电机驱动、球铰链结构传动的便携式可穿戴腕部康复机器人。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人，包括穿戴在人体前臂上的前臂框架、
设置在前臂框架上端前部的掌屈球铰链传动机构、穿戴在人体手部的且与前臂框架相连接的手套、固定安装在前臂框架上端后部的控制盒、固定安装在前臂框架上端中部的给掌屈球铰链传动机构提供驱动力的第一电机、设置在前臂框架内侧端前部的内收球铰链传动机构以及固定安装在在前臂框架内侧端中部的给内收球铰链传动机构提供驱动力的第二电机；所述掌屈球铰链传动机构和所述内收球铰链传动机构结构一致，均采用多杆传动机构。
[0009]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述前臂框架是根据人体前臂的长度和粗度比例进行设置的，能够完整地包裹住人的前臂上半部分，具体包括半圆形的第一臂环、第二臂环、第三臂环、连接第一臂环和第二臂环的第一连接件、连接第二臂环和第三臂环的第二连接件以及若干条松紧带；所述第一臂环上方设置有安装控制盒的控制盒安装孔；所述第二臂环上端设置有安装第一电机的第一电机安置平台，内侧端设置有安装第二电机的第二电机安置平台；所述第二连接件的上端设置有安装掌屈球铰链传动机构的第一固定平台，内侧端设置有安装内收球铰链传动机构的第二固定平台。
[0010]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述掌屈球铰链传动机构包括安装在第一固定平台上的第一固定件、一端与第一电机铰接的第一连杆、一端与第一连杆的另一端铰接的第二连杆、一端与第二连杆的另一端铰接的第三连杆和与第三连杆的另一端铰接的第一球铰链底座；所述第一球铰链底座与所述手套的上端相连；所述内收球铰链传动机构包括安装在第二固定平台上的第二固定件、一端与第二电机铰接的第四连杆、一端与第四连杆的另一端铰接的第五连杆、一端与第五连杆的另一端铰接的第六连杆和与第三连杆的另一端铰接的第二球铰链底座；所述第二球铰链底座与所述手套的侧端相连；所述第一连杆与第一固定件的滑槽通过第一连杆中段的铰接孔铰接。
[0011]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述第一固定件和所述第二固定件的结构均为一体成型，包括底板和设置在底板前端的两条闭口的半圆弧状的支撑架，所述支撑架的中部设置有半圆弧状的滑槽。
[0012]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述手套为掌屈球铰链传动机构和内收球铰链传动机构传动机构驱动的对象，带动人体手部进行腕关节的掌屈、内收康复训练运动，具体包括手套本体、设置在手套本体上端的第一定位底座和设置在手套本体内侧端的第二定位底座。
[0013]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述控制盒包括内部放置电控器件的电路盒、覆盖在电路盒上方的电路盖、电线引出孔和设置在电路盒底端的臂环连接孔；所述电线引出孔引出电源线与所述第一电机和第二电机相连。
[0014]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述电控器件至少包括stm32核心板、控制电路和电源。
[0015]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述第一电机和第二电机均采直线推杆电机；所述第一电机固定安装在第二臂环上方的第一电机安置平台上，所述第二电机固定安装在第二臂环内侧端的第二电机安置平台上；第一电机包括第一电机本体、与第一电机本体相连接的第一伸缩杆以及设置在第一伸缩杆前端的第一铰接孔；第二电机与第一电机的结构一致，包括第二电机本体、与第二电机本体相连接的第二伸缩杆以及设置在第二伸缩杆前端的第二铰接孔。
[0016]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：
1、本专利技术是一种专门针对腕关节康复训练的机器人，采用可穿戴设计，能够让患者的康复训练不受时间和场地的限制，提高了康复训练效率。
[0017]2、本专利技术结构简单，通过简单的双球铰链传动机构实现了人体腕关节三个自由度的大范围运动，机器人整体重量较轻，惯性较小，稳定性较好。
[0018]3、本专利技术采用双球铰链式传动机构，由简单的电机驱动实现人体腕关节三自由度的大范围运动，采用可穿戴设计，增加了患者康复训练的灵活性，结构简单，整体质量较轻，稳定性好。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中前臂框架结构示意图；图3为本专利技术中掌屈球铰链传动机构结构示意图；图4为本专利技术中手套结构示意图；图5为本专利技术中控制盒结构示意图；图6为本专利技术中第一电机结构示意图；图7为本专利技术中第一电机与掌屈球铰链传动机构、第二电机与内收球铰链传动机构和手套配合的结构示意图；其中，1、前臂框架，11、第一臂环，12、第二臂环，13、第三臂环，14、第一连接件，15、第二连接件，2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人，其特征在于：包括穿戴在人体前臂上的前臂框架（1）、设置在前臂框架（1）上端前部的掌屈球铰链传动机构（2）、穿戴在人体手部的且与前臂框架（1）相连接的手套（3）、固定安装在前臂框架（1）上端后部的控制盒（4）、固定安装在前臂框架（1）上端中部的给掌屈球铰链传动机构（2）提供驱动力的第一电机（5）、设置在前臂框架（1）内侧端前部的内收球铰链传动机构（6）以及固定安装在在前臂框架（1）内侧端中部的给内收球铰链传动机构（6）提供驱动力的第二电机（7）；所述掌屈球铰链传动机构（2）和所述内收球铰链传动机构（6）结构一致，均采用多杆传动机构。2.根据权利要求1所述的一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人，其特征在于：所述前臂框架（1）是根据人体前臂的长度和粗度比例进行设置的，能够完整地包裹住人的前臂上半部分，具体包括半圆形的第一臂环（11）、第二臂环（12）、第三臂环（13）、连接第一臂环（11）和第二臂环（12）的第一连接件（14）、连接第二臂环（12）和第三臂环（13）的第二连接件（15）以及若干条松紧带；所述第一臂环（11）上方设置有安装控制盒（4）的控制盒安装孔；所述第二臂环（12）上端设置有安装第一电机（5）的第一电机安置平台，内侧端设置有安装第二电机（7）的第二电机安置平台；所述第二连接件（15）的上端设置有安装掌屈球铰链传动机构（2）的第一固定平台，内侧端设置有安装内收球铰链传动机构（6）的第二固定平台。3.根据权利要求2所述的一种可穿戴双球铰链腕部康复训练机器人，其特征在于：所述掌屈球铰链传动机构（2）包括安装在第一固定平台上的第一固定件（21）、一端与第一电机（5）铰接的第一连杆（22）、一端与第一连杆（22）的另一端铰接的第二连杆（23）、一端与第二连杆（23）的另一端铰接的第三连杆（24）和与第三连杆（24）的另一端铰接的第一球铰链底座（25）；所述第一球铰链底座（25）与所述手套（3）的上端相连；所述内收球铰链传动机构（6）包括安装在第二固定平台上的第二固定件（61）、一端与第二电机（7）铰接的第四连杆（62）、一端与第四连杆（6...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢平，夏青松，于金须，肖俊明，申涛，杜义浩，陈晓玲，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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