带力控制功能的手臂康复训练机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能对患者康复训练时实际所需的助力或阻力进行实时控制的带力控制功能的手臂康复训练机器人，包括：伸缩臂运动机构，在旋转驱动装置的驱动下伸缩臂机构能绕旋转轴在平面内转动，在翻转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构和旋转驱动装置能绕翻转轴共同翻转，所述的翻转驱动装置安装在可升降的支撑柱的顶部，支撑柱的底部固定安装在底部支座上，底部支座上还设置有控制装置，在伸缩臂运动机构上安装有带二维力传感器和手臂支撑板的感应式握把装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及医疗设备领域，具体涉及到用于手臂康复训练的手臂康复训练机器人。
技术介绍
将机器人辅助治疗技术引入到肢体康复训练中，这一热门课题已逐渐得到国内外研究人员的重视，发展为热门课题，并已在临床上得到不错的康复成效。其中手臂康复训练机器人是一种用于因偏瘫、外伤等造成手臂运动障碍的患者的辅助康复训练机器人，其作为一种自动化康复医疗设备，以医学理论为依据，运用计算机技术模拟人体手臂的运动规律，帮助患者进行科学而又有效的康复训练，从而使患者的运动机能得到更好地恢复。目前临床使用的手臂康复训练机器人，其结构包括伸缩臂运动机构，所述的伸缩臂运动机构支承在旋转驱动装置中的旋转轴上，在旋转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构能绕旋转轴在平面内转动，旋转驱动装置支承在翻转驱动装置中的翻转轴上，在翻转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构和旋转驱动装置能绕翻转轴共同翻转，所述的翻转驱动装置安装在可升降的支撑柱的顶部，支撑柱的底部固定安装在底部支座上，底部支座上还设置有控制伸缩臂运动机构、旋转驱动装置和翻转驱动装置的控制装置。其中伸缩臂运动机构的结构主要包括伸缩臂外套筒，伸缩臂外套筒内设置有丝杆，丝杆上设置有与丝杆配合使用的丝杆螺母，丝杆的尾部活动支承在伸缩臂外套筒后端的丝杆轴承座中，伸缩臂外套筒中设置有伸缩臂内套筒，伸缩臂内套筒的后端从伸缩臂外套筒的前端伸入至伸缩臂外套筒内并套装在丝杆外、且与丝杆螺母固定连接，伸缩臂外套筒的后端固定连接有电机座，电机座内安装有伸缩电机，伸缩电机的输出轴与丝杆的尾部相连接。在上述的伸缩臂内套筒的前端设置有供患者恢复训练时手握持用的握把装置，其结构为普通的把手。上述手臂康复训练机器人中的控制装置通常由PC机或单片机、驱动系统、输入键盘和显示器等几部分组成，由PC机或单片机为主组成的控制系统与驱动系统共同对翻转驱动装置、旋转驱动装置以 及伸缩臂运动机构进行运动控制。康复训练时，患者只需握住把手即可进行康复训练，在伸缩电机的驱动下，伸缩臂内套筒向外伸长或向内缩进，从而对患者手臂进行水平训练平面内的屈伸康复训练；在旋转驱动装置的驱动下，整个伸缩臂运动机构能绕旋转轴转动，从而带动患者手臂进行水平训练平面内的摆动康复训练；在翻转驱动装置的驱动下，伸缩臂运动机构与旋转驱动装置共同翻转至不同的训练平面内，然后在旋转驱动装置和伸缩臂运动机构的驱动下，对患者手臂进行该训练平面内的手臂摆动康复训练和手臂屈伸康复训练。康复训练过程中，手臂康复训练机器人不能实时感知患者实际所需的助力或阻力的变化，因此无法控制患者康复训练时实际所需的助力或阻力的大小，训练都是在控制装置预先设定的模式下进行训练，康复训练时的助力或阻力预先设定，阻力或助力的大小只能预估，即患者只能在预估设定的助力或阻力下进行手臂的康复训练。由于患病程度不同、以及患者本身的个体差异，预估设定的助力或者阻力不能完全适合患者，且在康复训练过程中患者所能承受的助力或阻力也会实时改变，而预先设定的助力或阻力的大小恒定，无法满足康复训练过程中患者实时所需的力的变化的需要。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供一种能对患者康复训练时的助力或阻力进行实时控制的带力控制功能的手臂康复训练机器人。为解决上述问题，本技术采用的技术方案是带力控制功能的手臂康复训练机器人，包括伸缩臂运动机构，所述的伸缩臂运动机构支承在旋转驱动装置中的旋转轴上，在旋转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构能绕旋转轴在平面内转动，所述的旋转驱动装置支承在翻转驱动装置中的翻转轴上，在翻转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构和旋转驱动装置能绕翻转轴共同翻转，所述的翻转驱动装置安装在可升降的支撑柱的顶部，支撑柱的底部固定安装在底部支座上，底部支座上还设置有控制伸缩臂运动机构、旋转驱动装置和翻转驱动装置的控制装置，在伸缩臂运动机构上安装有感应式握把装置，其结构包括固定安装在伸缩臂运动机构前端的握把组件安装座，握把组件安装座上固定设置有二维力传感器，二维力传感器的下端套装有手臂支撑座，所述的手臂支撑座与二维力传感器在两者变形量范围内不接触、且手臂支撑座固定安装在握把组件安装座上，在手臂支撑座上活动安装有手臂支撑板，位于手臂支撑板上方的二维力传感器上活动套装有握套，握套与手臂支撑座不接触，握套与二维力传感器之间设置有旋转轴套，旋转轴套套装在二维力传感器上；所述的二维力传感器的输出端与控制装置的输入端相连接。进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，伸缩臂运动机构的结构包括伸缩臂外套筒，伸缩臂外套筒内设置有丝杆，丝杆上设置有与丝杆配合使用的丝杆螺母，丝杆的尾部活动支承在伸缩臂外套筒后端的丝杆轴承座中，伸缩臂外套筒中设置有伸缩臂内套筒，伸缩臂内套筒的后端从伸缩臂外套筒的前端伸入至伸缩臂外套筒内并套装在丝杆外、且与丝杆螺母固定连接，伸缩臂外套筒的后端固定连接有电机座，电机座内安装有伸缩电机，伸缩电机的输出轴与丝杆的尾部通过联轴器相连接；伸缩臂外套筒的筒体固定连接在旋转轴上。更进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，伸缩臂内套筒后端的筒体外壁上设置有环状伸缩限位条，伸缩臂外套筒前端的简体内壁上设置有与伸缩限位条配合使用的伸缩限位螺栓，伸缩限位螺栓阻挡在伸缩限位条的外侧。更进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，旋转驱动装置的结构包括与翻转轴的一端固定连接的旋转安装架，旋转安装架中设置有旋转轴承座，旋转轴的下端支承在旋转轴承座中，且旋转轴的下端部与旋转电机的输出轴相连接，所述的旋转电机安装在旋转安装架上。更进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，所述的旋转轴上设置有旋转限位螺栓，所述的旋转安装架上设置有与旋转限位螺栓配合使用的弧形的旋转限位槽，当旋转轴转动时，旋转限位螺栓在旋转限位槽内转动。更进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，所述的翻转驱动装置的结构包括固定安装在支撑柱顶端的翻转轴安装座，翻转轴安装座中设置有翻转轴，翻转轴与翻转轴安装座之间设置有翻转轴轴套，翻转轴轴套套装在翻转轴上，翻转轴的一端与翻转驱动电机的输出轴相连接，翻转轴的另一端与旋转安装架固定连接。更进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，在翻转轴上设置有弧形的翻转限位槽，在翻转轴安装座上设置有与翻转限位槽配合使用的翻转限位螺栓，当翻转轴转动时，翻转限位螺栓在翻转限位槽内转动。 更进一步地，前述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其中，所述的二维力传感器上设置有一圈握套限位槽，握套与握套限位槽之间设置有握套限位螺栓，使得握套能绕二维力传感器转动、又不会相互脱离。本技术的有益效果由于在伸缩臂内套筒的前端的握套内设置了二维力传感器，二维力传感器能将康复训练过程中患者对握套的握持力转变成电信号传递至控制装置内，从而使控制装置内的控制系统和驱动系统共同对翻转驱动装置、旋转驱动装置以及伸缩臂运动机构进行有效控制，并能产生与握持力实时对应的助力或阻力供患者康复训练，从而实现对患者康复训练时实际所需的助力或阻力进行实时控制的目的；另外由于设置了用于支撑手臂的手臂支撑板，且用于安装手臂支撑板的手臂支撑座与二维力传感器在两者变形量范围内不接触，即患者手臂的重力不本文档来自技高网...

【技术保护点】
带力控制功能的手臂康复训练机器人，包括：伸缩臂运动机构，所述的伸缩臂运动机构支承在旋转驱动装置中的旋转轴上，在旋转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构能绕旋转轴在平面内转动，所述的旋转驱动装置支承在翻转驱动装置中的翻转轴上，在翻转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构和旋转驱动装置能绕翻转轴共同翻转，所述的翻转驱动装置安装在可升降的支撑柱的顶部，支撑柱的底部固定安装在底部支座上，底部支座上还设置有控制伸缩臂运动机构、旋转驱动装置和翻转驱动装置的控制装置，其特征在于：在伸缩臂运动机构上安装有感应式握把装置，其结构包括：固定安装在伸缩臂运动机构前端的握把组件安装座，握把组件安装座上固定设置有二维力传感器，二维力传感器的下端套装有手臂支撑座，所述的手臂支撑座与二维力传感器在两者变形量范围内不接触、且手臂支撑座固定安装在握把组件安装座上，在手臂支撑座上活动安装有手臂支撑板，位于手臂支撑板上方的二维力传感器上活动套装有握套，握套与手臂支撑座不接触，握套与二维力传感器之间设置有旋转轴套，旋转轴套套装在二维力传感器上；所述的二维力传感器的输出端与控制装置的输入端相连接。

【技术特征摘要】
1.带力控制功能的手臂康复训练机器人，包括伸缩臂运动机构，所述的伸缩臂运动机构支承在旋转驱动装置中的旋转轴上，在旋转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构能绕旋转轴在平面内转动，所述的旋转驱动装置支承在翻转驱动装置中的翻转轴上，在翻转驱动装置的驱动下伸缩臂运动机构和旋转驱动装置能绕翻转轴共同翻转，所述的翻转驱动装置安装在可升降的支撑柱的顶部，支撑柱的底部固定安装在底部支座上，底部支座上还设置有控制伸缩臂运动机构、旋转驱动装置和翻转驱动装置的控制装置，其特征在于在伸缩臂运动机构上安装有感应式握把装置，其结构包括固定安装在伸缩臂运动机构前端的握把组件安装座，握把组件安装座上固定设置有二维力传感器，二维力传感器的下端套装有手臂支撑座，所述的手臂支撑座与二维力传感器在两者变形量范围内不接触、且手臂支撑座固定安装在握把组件安装座上，在手臂支撑座上活动安装有手臂支撑板，位于手臂支撑板上方的二维力传感器上活动套装有握套，握套与手臂支撑座不接触，握套与二维力传感器之间设置有旋转轴套，旋转轴套套装在二维力传感器上；所述的二维力传感器的输出端与控制装置的输入端相连接。2.根据权利要求1所述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其特征在于伸缩臂运动机构的结构包括伸缩臂外套筒，伸缩臂外套筒内设置有丝杆，丝杆上设置有与丝杆配合使用的丝杆螺母，丝杆的尾部活动支承在伸缩臂外套筒后端的丝杆轴承座中，伸缩臂外套筒中设置有伸缩臂内套筒，伸缩臂内套筒的后端从伸缩臂外套筒的前端伸入至伸缩臂外套筒内并套装在丝杆外、且与丝杆螺母固定连接，伸缩臂外套筒的后端固定连接有电机座，电机座内安装有伸缩电机，伸缩电机的输出轴与丝杆的尾部通过联轴器相连接；伸缩臂外套筒的筒体固定连接在旋转轴上。3.根据权利要求2所述的带力控制功能的手臂康复训练机器人，其特征在于伸缩臂内套筒后端的筒体外壁上设置有环状伸缩限位条，伸缩臂外套筒前端的筒体内壁上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立勋，王岚，艾山，尹正乾，
申请(专利权)人：张家港市永发机器人科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：