外骨骼式上肢康复机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种康复机器人，特别涉及一种通过助动人体肩胛骨旋转来实现上肢康复的外骨骼式上肢康复机器人，其包括上臂部，上臂前屈助动部，上臂外展助动部，肩胛骨旋转助动部，传动部及支架部，其特征在于传动部的前屈传动轮的直径是传动轮Ａ直径的２倍，外展传动轮的直径是传动轮Ｂ直径的２倍，且配重轮、前屈传动轮、外展传动轮上均设有定位装置，本实用新型专利技术遵循人体关节运动学的上臂连带肩胛骨运动的２－１规律，通过助动人体肩胛骨让机械上臂在辅助人的上臂做前屈或外展时，按２－１规律助动肩胛骨做旋转运动，可以更为科学的进行患者的上肢康复训练。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

外骨骼式上肢康复机器人技术 领域本技术涉及一种康复机器人，特别涉及一种通过助动人体肩胛骨旋转来实现 上肢康复的外骨骼式上肢康复机器人。
技术介绍
人类的上臂在做前屈或外展运动时，要带动肩胛骨在一定的范围内，按一定的比 例做旋转运动。若将人类的上臂以自然铅锤放置的位置为基准，上臂前屈或外展运动的转 角不超过30°时，肩胛骨不会被带动做任何旋转运动。一旦上臂前屈或外展运动的转角超 过30°后，上臂每前屈或外展2°，肩胛骨旋转1°，这就是著名的上臂连带肩胛骨运动的 2-1规律。上臂的前屈和外展运动分别发生在两个相互正交的平面内，但不论是前屈运动还 是外展运动，肩胛骨都始终在平行于外展运动的平面内，按2-1规律做旋转运动。肩胛骨的 旋转运动是通过连接上臂肱骨与肩胛骨的有关肌肉来实现的。当发生中风、偏瘫、肌肉麻痹 等疾患时，会造成带动肩胛骨运动的肌肉的收缩功能丧失，从而上臂连带肩胛骨运动的能 力也就丧失了。这时若强行驱使上臂做前屈或外展运动，肱骨与肩胛骨之间相连的肌肉反 而会被拉伤。上肢康复的传统治疗方法是康复理疗师手把手辅助患者进行训练，理疗师的一只 手在前屈或外展患者的上臂时，另一只手同时要按2-1规律旋转患者的肩胛骨。这种方法 存在诸多问题，首先是理疗师的工作劳动强度很大，训练任务繁重，没有更多的时间和精力 专注于临床数据的分析及治疗方案的改进，其次是训练效果受理疗师的主观影响较大，最 重要的是理疗师不能精确、持久地保证肩胛骨是按照人体运动学的2-1规律做旋转运动 的，这样反而会对丧失收缩功能的肌肉造成进一步的拉伤。现有的用于上肢康复的训练机器人，虽然利用机器人的相关技术减轻了理疗师的 负担，提高了训练效率，但存在的问题是其技术并没有涉及上臂连带肩胛骨运动的2-1规 律，由于机器人的刚性特点，反而有可能会对丧失收缩功能的肌肉造成进一步的拉伤。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出了一种外骨骼式上肢康复机器人，其遵循人体 关节运动学的上臂连带肩胛骨运动的2-1规律，通过助动人体肩胛骨让机械上臂在辅助人 的上臂做前屈或外展时，按2-1规律助动肩胛骨做旋转运动。为实现上述目的，本技术由以下技术方案来实现本技术是一种外骨 骼式上肢康复机器人，包括上臂部100，上臂前屈助动部200，上臂外展助动部300，肩胛骨 旋转助动部400，传动部500及支架部600。上臂部100通过箍紧套101将人的上臂与机 械上臂102柔性地箍连在一起，机械上臂102固定在与上臂前屈助动部200固连的传动部 500的传动轮A501上，上臂前屈助动部200通过水平导杆A204连接于上臂外展助动部300， 上臂外展助动部300通过螺杆604和垂直导杆603固定在支架601上，肩胛骨旋转助动部 400通过水平导杆D602固定在支架601上，传动部500通过传动轮A501、传动轮B502、细钢缆B503、细钢缆C504、转向轮507、前屈传动轮511及外展传动轮512连接上臂前屈助动部 200、上臂外展助动部300和肩胛骨旋转助动部400，带动上臂部100完成前屈/外展运动， 前屈传动轮511的直径是传动轮A501直径的2倍，前屈转角与肩胛骨转角按1 2的规律 转动，外展传动轮512的直径是传动轮B502直径的2倍，外展 转角与肩胛骨转角按1 2 的规律转动。所述的上臂部100主要包括箍紧套101和机械上臂102，箍紧套101通过固定件 A103固定在机械上臂102的上端内侧。所述的上臂前屈助动部200主要包括直流伺服电机A201、法兰盘A202、传动轴 A203、水平导杆A204、水平位置调节块A205、水平位置调节块B206，直流伺服电机A201与法 兰盘A202依次固定于水平位置调节块A205上，直流伺服电机输出轴A207与传动轴A203通 过紧钉螺钉A208连接，水平导杆A204贯穿水平位置调节块A205和水平位置调节块B206， 水平位置调节块B206通过锁紧螺母A211固定于水平导杆A204靠近上臂外展助动部300 的一端，水平位置调节块A205通过紧钉螺钉B209连接于水平导杆A204靠近上臂部100的 一端，松动紧钉螺钉B209可沿水平导杆A204水平移动水平位置调节块A205。所述的上臂外展助动部300主要包括直流伺服电机B301、法兰盘B302、传动轴 B303、水平导杆B304、水平导杆C305、固定块306、水平位置调节块C307、铅垂位置调节块 308，直流伺服电机B301与法兰盘B302依次固定于水平位置调节块C307上，直流伺服电机 输出轴B309通过紧钉螺钉D310与传动轴B303连接，水平导杆B304贯穿固定块306和上 臂前屈助动部200的水平位置调节块B206，固定块306固定于水平导杆B304靠近支架部 600的一端，水平位置调节块B206通过紧钉螺钉C210连接于水平导杆B304的另一端，松动 紧钉螺钉C210可沿水平导杆B304水平移动水平位置调节块B206，水平导杆C305贯穿水平 位置调节块C307和铅垂位置调节块308，铅垂位置调节块308通过锁紧螺母B312固定于水 平导杆C305靠近支架部(600)的一端，水平位置调节块C307通过紧钉螺钉E311连接于水 平导杆C305的另一端，松动紧钉螺钉E311可沿水平导杆C305水平移动水平位置调节块 C307，铅垂位置调节块308通过锁紧螺母C313固定在支架部600的螺杆604上，松动锁紧 螺母C313通过旋动调节螺母314可沿支架部600的垂直导杆603上下移动铅垂位置调节 块 308。所述的肩胛骨旋转助动部400主要包括接触盘401、浮动助动盘402、固定助动盘 403、传动轴C404、水平位置调节块D405、配重轮406、细钢缆A407和配重块A408，接触盘 401通过固定件B410与浮动助动盘402固连，固定助动盘403上安装了三个相同的套筒 411，套筒411内部安装有弹簧412和球头销413，浮动助动盘402的背面有三个与球头销 413球头半径相同的半球面凹坑，球头销413的球头分别对应安装于半球面凹坑内，使浮动 助动盘402与固定助动盘403非刚性连接，弹簧412作用在于使接触盘401与人体肩胛骨 之间有个缓冲。传动轴C404通过平键C414与固定助力盘403连接，水平位置调节块D405 通过轴承417与传动轴C404连接，通过紧钉螺钉F416与水平导杆D602连接，手动松动紧 钉螺钉F416可使水平位置调节块D405沿水平导杆D602水平移动，配重轮406通过平键 D415与传动轴C404连接，细钢缆A407的一端缠绕在配重轮406的轮槽A418里，另一端悬 吊配重块A408。所述的传动部500由前屈传动机构和外展传动机构组成，其中前屈传动机构主要由传动轮A501、细钢缆B503、细钢缆D505、转向轮507、活动套筒508、张紧器A509、前屈传动轮511及配重块B513组成，传动轮A501通过平键A212与上臂前屈助动部200的传动轴 A203连接，细钢缆B503 —端连接于传动轮A501上，经转向轮507转向90°后，经活动套筒 508的径向槽孔、张紧器A509，另一端缠绕在前屈传动轮51本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种外骨骼式上肢康复机器人，包括上臂部（１００），上臂前屈助动部（２００），上臂外展助动部（３００），肩胛骨旋转助动部（４００），传动部（５００）及支架部（６００），其特征在于，上臂部（１００）通过箍紧套（１０１）将人的上臂与机械上臂（１０２）柔性地箍连在一起，机械上臂（１０２）固定在通过平键Ａ（２１２）与传动轴Ａ（２０３）固连的传动轮Ａ（５０１）上，上臂前屈助动部（２００）通过水平导杆Ａ（２０４）连接于上臂外展助动部（３００），上臂外展助动部（３００）通过螺杆（６０４）和垂直导杆（６０３）固定在支架（６０１）上，肩胛骨旋转助动部（４００）通过水平导杆Ｄ（６０２）固定在支架（６０１）上，传动部（５００）通过传动轮Ａ（５０１）、传动轮Ｂ（５０２）、细钢缆Ｂ（５０３）、细钢缆Ｃ（５０４）、转向轮（５０７）、前屈传动轮（５１１）、外展传动轮（５１２）连接上臂前屈助动部（２００）、上臂外展助动部（３００）和肩胛骨旋转助动部（４００），带动上臂部（１００）完成前屈／外展运动，前屈传动轮（５１１）的直径是传动轮Ａ（５０１）直径的２倍，前屈转角与肩胛骨转角按１∶２的规律转动，外展传动轮（５１２）的直径是传动轮Ｂ（５０２）直径的２倍，外展转角与肩胛骨转角按１∶２的规律转动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王钰，董咏枫，
申请(专利权)人：青岛思威机器人科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]