上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼制造技术

本发明专利技术公开了一种上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，包括驱动控制组件、驱动线缆组件、关节运动组件、固定组件及传感器，通过前臂及上臂放置的表面肌电传感器检测患者运动信号，识别患者运动意图；通过驱动控制组件、驱动线缆组件、关节运动组件和固定组件带动患者肩关节、肘关节、腕关节、手部运动，通过力传感器、柔性弯曲传感器及姿态传感器等反馈调节，实现上肢抬臂、摆臂、腕关节旋转、手部伸缩等功能。本发明专利技术可以调整外骨骼运动模式，既可以协助瘫痪患者上肢进行康复运动，也可以协助患者上肢主动运动，让患者能够独自完成日常基本的活动，具有显著的社会效益及经济效益。具有显著的社会效益及经济效益。具有显著的社会效益及经济效益。

【技术实现步骤摘要】
上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼


[0001]本专利技术涉及医学肢体功能残疾及康复领域，具体涉及一种上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼。

技术介绍

[0002]随着生活方式的改变及人口老龄化进展加剧，因脑卒中、脑外伤、脊髓损伤、骨折等疾病造成的肢体瘫痪也日益增多。上肢瘫痪甚至无法独自完成喝水、进食、穿衣、洗漱等基本的活动，严重影响患者的自理能力，增加患者家庭及社会的经济和精神负担。随着经济发展及技术进步，目前瘫痪肢体，特别是上肢的运动协助及康复已经成为国内外研究的重点。
[0003]随着脑卒中发病率增加，致残的肢体运动障碍患者越来越多，带给患者家庭及社会的经济成本也越来越高，严重影响患者本人及其家庭的生活质量并且带来巨大的精神负担。目前，对上肢瘫痪患者缺乏有效的药物治疗及康复技术。对于新发脑卒中患者，大多采用康复师手工康复，或者在医院使用笨拙、功能单一的康复设施进行被动康复。现阶段，上肢康复设备主要应用于医院，设备普遍存在体积较大、质量大、运动灵活性差、患者不可便携穿戴和治疗费用高等问题。瘫痪患者采用上肢康复设备进行肢体康复大多采用被动运动，不能进行主动运动。患者出院后肢体运动功能产生损失，需要人工护理及协助完善生存必须的基本生理需求活动。随着国民收入增长和国民医疗保健意识提高，现有康复设备和治疗方案已无法满足患者及医院的使用需求，医疗康复市场资源矛盾突出。
[0004]随着技术的快速进步，特别是康复设备相关的传感器及材料技术的发展对残存肢体瘫痪患者的康复带来了新的方法及希望。目前国内外实验室和研究所对相关技术进行研究，近年来采用气动或者线缆驱动的方式对手部进行被动康复的康复设备已经在医院使用。现阶段市场上仍缺乏能主动活动整个瘫痪上肢（包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节及手部）的设备，难以适应不同康复阶段患者的运动恢复需求。特别是能替代瘫痪上肢运动功能，辅助完成患者日常基本活动的智能穿戴式外骨骼机器人。

技术实现思路

[0005]技术问题：设计一种上肢瘫痪患者康复用安全、可靠及可穿戴的智能外骨骼，通过多传感器融合技术使外骨骼能够识别患者运动意图，采用电机驱动线缆技术实现患者上肢肩关节外展/内收、肘关节伸展/弯曲、腕关节旋内/旋外、手部弯曲/伸缩运动，在疾病早期对瘫痪上肢进行康复为主，后期通过采取外骨骼主动运动等多种康复运动模式协助患者日常基本活动，减少陪护，提高患者本人及其家庭的生活质量。
[0006]技术方案：本专利技术提供一种上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，包括手部运动组件、腕关节运动组件、前臂固定组件、肘关节运动组件、上臂固定组件、肩关节运动组件、固定背架、背部调节组件、肩关节驱动线缆组件、肘关节驱动线缆组件、驱动控制组件、手部驱动线缆组件和腕关节驱动线缆组件，所述手部运动组件（1）穿戴在病患手部，用于完成病患手指
屈伸及抓握物体动作；所述腕关节运动组件固定在病患腕关节部位，主要用于完成病患腕关节旋前、旋后动作；所述前臂固定组件主要用于固定病患上肢前臂部位；所述肘关节运动组件主要用于完成病患肘部屈伸动作；所述上臂固定组件主要用于固定病患上肢上臂部位；所述背部调节组件和肩关节运动组件固定在病患肩部，主要用于完成病患肩部前屈后伸及外展内收动作；所述固定背架主要用于各关节运动组件及驱动控制组件的固定；所述手部驱动线缆组件、腕关节驱动线缆组件、肘关节驱动线缆组件、肩关节驱动线缆组件和驱动控制组件主要用于控制各关节运动方向。
[0007]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述手部运动组件包括柔性手套、线缆固定座、柔性弯曲传感器、和薄膜力传感器；所述柔性手套穿戴在病患手部；所述线缆固定座缝合安装在柔性手套入口侧，与所述手部驱动线缆组件连接；所述柔性弯曲传感器安装在柔性手套的手背部位，主要用于检测手指弯曲角度；所述薄膜力传感器安装在柔性手套的手部部位，主要用于检测手部在抓取物体时的受力大小。
[0008]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述腕关节运动组件包括腕部固定件、腕部旋转限位块、腕部旋转滑块、腕部滑道、轴承安装座、支撑轴承；所述腕部滑道与所述前臂固定组件、腕关节驱动线缆组件连接；所述腕部旋转滑块安装在腕部滑道内侧，沿滑道轨迹进行往复移动，且设有驱动线缆组件引导槽；所述腕部旋转限位块安装在腕部旋转滑块两端，且设有驱动线缆安装孔；用于所述腕部固定件安装在腕部旋转滑块内侧面，用于固定病患腕关节；所述轴承安装座安装在腕部滑道两侧面，可调整支撑轴承安装位置。
[0009]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述前臂固定组件包括前臂支撑架、第一传感器安装座、第一调节连杆；所述第一调节连杆通过轴承安装在肘关节运动组件内侧驱动轴上；所述前臂支撑板与第一调节连杆连接；所述第一传感器安装座安装在前臂支撑架内侧。
[0010]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述肘关节运动组件包括肘关节驱动器第一外壳、肘关节线缆绕线盘、肘关节驱动器第二外壳、第二调节连杆、固定螺栓、肘关节驱动轴；所述肘关节驱动器第一外壳、肘关节第一绕线轮组、肘关节驱动器第二外壳通过轴承固定在肘关节驱动轴上；所述肘关节驱动线缆组件通过肘关节驱动器第一外壳与肘关节第一绕线轮组相连；所述肘关节驱动器第一外壳和肘关节驱动器第二外壳通过固定螺栓连接；所述第二调节连杆安装在肘关节驱动器第一外壳上。
[0011]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述上臂固定组件包括上臂支撑架、第二传感器安装座、第三调节连杆；所述第三调节连杆与肘关节运动组件中的第二调节连杆通过螺栓相连；所述上臂支撑板与第三调节连杆连接；所述第二传感器安装座安装在上臂支撑架内侧。
[0012]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述肩关节运动组件包括肩关节线缆驱动器、肩关节活动连杆、肩关节活动基座、连杆基座、第四调节连杆；所述肩关节线缆驱动器与背部调节组件通过螺栓相连；所述肩关节活动连杆与肩关节线缆驱动器相连；所述肩关节活动基座通过轴承套与肩关节活动连杆相连；所述连杆基座通过轴承与肩关节活动基座相连；所述第四调节连杆上端与连杆基座连接，下端与上臂固定组件中的第三调节连杆相连。
[0013]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述固定背架包括腰肩绑带、腰部支撑件、驱动固定板；所述驱动固定板通过板上凹槽与腰肩绑带相连；所述腰部支撑件通过螺栓与驱动固定板相连。
[0014]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述驱动控制组件包括驱动控制箱、驱动控制主板、肘关节第二绕线轮组、肘关节驱动电机、肩关节驱动电机、肩关节绕线轮组、电源模块、手部驱动控制组件、腕关节驱动电机、腕关节绕线轮组；所述腕关节驱动电机、肩关节驱动电机、肘关节驱动电机分别与驱动控制箱通过螺栓相连；所述腕关节绕线轮组、肩关节绕线轮组、肘关节第二绕线轮组分别和驱动控制箱通过螺栓连接；所述手部驱动线缆组件、腕关节驱动线缆组件、肩关节驱动线缆组件、肘关节驱动线缆组件穿过驱动控制箱上的安装孔分别与手部驱动控制组件、腕关节绕线轮组、肩关节绕线轮组、肘关节第二绕线轮组相连；所述电源模块通过卡扣与驱动控制箱内板相连；所述无线通信模块通过卡扣与驱动控制箱内板相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，其特征在于，包括依次联接的驱动控制组件（11）、驱动线缆组件、关节运动组件和固定组件，所述关节运动组件包括：手部运动组件（1），用于完成病患手指屈伸及抓握物体动作；腕关节运动组件（2），用于完成病患腕关节旋前、旋后动作；肘关节运动组件（4），用于完成病患肘部屈伸动作；肩关节运动组件（6），用于完成病患肩部前屈后伸及外展内收动作；所述驱动线缆组件包括手部驱动线缆组件（12）、腕关节驱动线缆组件（13）、肘关节驱动线缆组件（10）和肩关节驱动线缆组件（9）；所述驱动控制组件（11）用于控制所述关节运动组件的运动方向；所述固定组件包括：前臂固定组件（3），用于固定病患上肢前臂部位；上臂固定组件（5），用于固定病患上肢上臂部位；固定背架（7），用于固定上述关节运动组件及驱动控制组件（11）。2.根据权利要求1所述的上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，其特征在于，所述手部运动组件（1）包括柔性手套（101）、线缆固定座（102）、柔性弯曲传感器（103）、和薄膜力传感器（104）；所述柔性手套（101）用于穿戴在病患手部；所述线缆固定座（102）缝合安装在柔性手套入口处，与所述手部驱动线缆组件（12）连接；所述柔性弯曲传感器（103）安装在柔性手套（101）的手背部位，主要用于检测手指弯曲角度；所述薄膜力传感器（104）安装在柔性手套（101）的手部部位，主要用于检测手部在抓取物体时的受力大小。3.根据权利要求1所述的上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，其特征在于，所述腕关节运动组件（2）包括腕部固定件（201）、腕部旋转限位块（202）、腕部旋转滑块（203）、腕部滑道（206）、轴承安装座（204）、支撑轴承（205）；所述腕部固定件（201）用于固定在病患腕关节部位，所述腕部滑道（206）与所述前臂固定组件（3）、腕关节驱动线缆组件（13）连接；所述腕部旋转滑块（203）安装在腕部滑道（206）内侧，沿滑道轨迹进行往复移动，且设有驱动线缆引导槽；所述腕部旋转限位块（202）安装在腕部旋转滑块（203）两端，且设有驱动线缆安装孔；用于所述腕部固定件（201）安装在腕部旋转滑块（203）内侧面，用于固定病患腕关节；所述轴承安装座（204）安装在腕部滑道（206）两侧面，可调整支撑轴承（205）安装位置。4.根据权利要求1所述的上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，其特征在于，所述前臂固定组件（3）包括前臂支撑架（301）、第一传感器安装座（302）、第一调节连杆（303）；所述第一调节连杆（303）通过轴承安装在肘关节运动组件（4）内侧驱动轴上（406）；所述前臂支撑板（301）与第一调节连杆（303）连接；所述第一传感器安装座（302）安装在前臂支撑架（301）内侧。5.根据权利要求1所述的上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，其特征在于，所述肘关节运动组件包括肘关节驱动器第一外壳（401）、肘关节线缆绕线盘（402）、肘关节驱动器第二外壳（403）、第二调节连杆（404）、固定螺栓（405）、肘关节驱动轴（406）；所述肘关节驱动器第一外壳（401）、肘关节第一绕线轮组（402）、肘关节驱动器第二外壳（403）通过轴承固定在肘关节驱动轴（406）上；所述肘关节驱动线缆组件（10）通过肘关节驱动器第一外壳（401）与肘关节第一绕线轮组（402）相连；所述肘关节驱动器第一外壳（401）和肘关节驱动器第二外壳
（403）通过固定螺栓（405）连接；所述第二调节连杆（404）安装在肘关节驱动器第一外壳（401）上。6.根据权利要求1所述的上肢瘫痪患者康复用智能外骨骼，其特征在于，所述上臂固定组件（5）包括上臂支撑架（501）、第二传感器安装座（502）、第三调节连杆（503）；...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩良，徐格林，徐宗良，高阳臻，单斯硕，董冠成，曾锐，
申请(专利权)人：南京华骨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：