[發(fā)明專利]三自由度肩、肘關(guān)節(jié)力反饋式康復(fù)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810064722.8
• 申請(qǐng)日: 2008-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101288620A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秀峰;季林紅;李金;汝長(zhǎng)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): A61H1/00
• 分類號(hào): A61H1/00;B25J11/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，具體地說(shuō)是一種用于輔助偏癱上肢患者肩、肘關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)器人。

(二)背景技術(shù)

據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)腦血管患者年發(fā)病率為200/10萬(wàn)人，每年新發(fā)病例為150萬(wàn)以上，給國(guó)家造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100億/年以上。不言而喻，偏癱給社會(huì)和家庭帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也嚴(yán)重地影響了患者的生活質(zhì)量。

神經(jīng)康復(fù)治療過(guò)程是一項(xiàng)艱苦的工作，主要依靠康復(fù)醫(yī)師對(duì)患者進(jìn)行一對(duì)一的手工操作。機(jī)器人技術(shù)在節(jié)省勞力、精確控制運(yùn)動(dòng)、記錄相關(guān)參數(shù)，針對(duì)不同的實(shí)際情況提供不同的訓(xùn)練策略等方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

目前市場(chǎng)上研發(fā)的康復(fù)機(jī)器人特點(diǎn)是：主要用于單關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練、自由度數(shù)目少、運(yùn)動(dòng)空間不大以及缺乏力學(xué)檢測(cè)等。針對(duì)現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)了新型上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，可以滿足臨床的進(jìn)一步要求。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)肩、肘關(guān)節(jié)既可以分別進(jìn)行單關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，也可以進(jìn)行雙關(guān)節(jié)復(fù)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練空間大；可訓(xùn)練自由度數(shù)目多；運(yùn)動(dòng)更加準(zhǔn)確、可靠，同時(shí)可提供末端力學(xué)信息檢測(cè)的三自由度肩、肘關(guān)節(jié)力反饋式康復(fù)機(jī)器人。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

它包括底座1，安裝在底座1上的直行電機(jī)2，安裝在直行電機(jī)2上的回轉(zhuǎn)電機(jī)支座4，安裝在回轉(zhuǎn)電機(jī)支座4內(nèi)的回轉(zhuǎn)電機(jī)3，與回轉(zhuǎn)電機(jī)3相連的仰俯電機(jī)支座7，安裝在仰俯電機(jī)支座7上的仰俯電機(jī)17，仰俯電機(jī)17通過(guò)小齒輪8帶動(dòng)大齒輪18，大齒輪18連接懸臂轉(zhuǎn)軸19，懸臂9安裝在懸臂轉(zhuǎn)軸19上，懸臂轉(zhuǎn)軸19一側(cè)的懸臂9上設(shè)置有直線導(dǎo)軌20、滾珠絲杠21、連接于滾珠絲杠21一端的懸臂電機(jī)10、與滾珠絲杠21相配合且可沿直線導(dǎo)軌20移動(dòng)的絲杠螺母12、設(shè)置于絲杠螺母12上的手柄13，懸臂轉(zhuǎn)軸19另一側(cè)的懸臂9上設(shè)置配重16。

本發(fā)明還可以包括：

1、懸臂9上還帶有通過(guò)直線軸承副24設(shè)置于導(dǎo)軌上的水平手柄23，導(dǎo)軌上彈簧22。

2、手柄13和水平手柄23上設(shè)置有力傳感器14。

本發(fā)明提供了一種針對(duì)肩、肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)器人，其主要特點(diǎn)是針對(duì)肩、肘關(guān)節(jié)既可以分別進(jìn)行單關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，也可以進(jìn)行雙關(guān)節(jié)復(fù)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練空間增大；可訓(xùn)練自由度數(shù)目多；控制算法簡(jiǎn)單；有力反饋使運(yùn)動(dòng)更加準(zhǔn)確、可靠，同時(shí)可提供末端力學(xué)信息檢測(cè)。

其中懸臂9承載患者上肢，手掌固定或握持在手柄13上。直行電機(jī)2沿垂直方向上下移動(dòng)，用于調(diào)整肩關(guān)節(jié)位置高度。回轉(zhuǎn)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)可使懸臂9在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使上肢完成圓弧軌跡訓(xùn)練。仰俯電機(jī)17驅(qū)動(dòng)小齒輪以及大齒輪傳動(dòng)，使懸臂9承載患者上肢完成肩關(guān)節(jié)仰俯訓(xùn)練。懸臂電機(jī)10驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠21通過(guò)絲杠螺母12帶動(dòng)手柄13完成上肢沿直線軌跡訓(xùn)練。配重16用來(lái)平衡懸臂9前端承載的重量，保持其平衡。另外，當(dāng)患肢有一定自主能力時(shí)，可使用水平手柄23通過(guò)直線軸承副24沿直線進(jìn)行訓(xùn)練。手柄13、水平手柄23內(nèi)都安裝有力傳感器14，通過(guò)傳感器反饋將使電機(jī)輸出力控制更加準(zhǔn)確、安全，同時(shí)利用反饋的信息也能用于康復(fù)指標(biāo)的評(píng)價(jià)。

(四)附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的主視圖；

圖2是圖1的俯視圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1和圖2，三自由度肩、肘關(guān)節(jié)力反饋式康復(fù)機(jī)器人的組成包括底座1、直行電機(jī)2、回轉(zhuǎn)電機(jī)3、回轉(zhuǎn)電機(jī)支座4、聯(lián)軸器5、軸承6、仰俯電機(jī)支座7、小齒輪8、懸臂9、懸臂電機(jī)10、聯(lián)軸器11、絲杠螺母12、手柄13、力傳感器14、鎖緊螺母15、配重16、仰俯電機(jī)17、大齒輪18、懸臂轉(zhuǎn)軸19、直線導(dǎo)軌20、滾珠絲杠21、彈簧22、水平手柄23、直線軸承副24、轉(zhuǎn)軸軸承座25、圓柱銷(xiāo)26。

直行電機(jī)2通過(guò)螺栓固定在底座1，回轉(zhuǎn)電機(jī)支座4通過(guò)螺栓固定在直行電機(jī)2輸出端。回轉(zhuǎn)電機(jī)3固定在回轉(zhuǎn)電機(jī)支座4上，它通過(guò)聯(lián)軸器5、軸承6驅(qū)動(dòng)仰俯電機(jī)支座7，軸承6安裝在回轉(zhuǎn)電機(jī)支座4上。仰俯電機(jī)17通過(guò)螺栓固定在俯電機(jī)支座7上，仰俯電機(jī)17驅(qū)動(dòng)小齒輪8通過(guò)大齒輪18傳動(dòng)，大齒輪18帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪18與懸臂轉(zhuǎn)軸19通過(guò)鍵相連。懸臂轉(zhuǎn)軸19安裝在轉(zhuǎn)軸軸承座25上，它通過(guò)兩個(gè)圓柱銷(xiāo)與懸臂9連接，大齒輪18帶動(dòng)懸臂轉(zhuǎn)軸19轉(zhuǎn)動(dòng)從而使懸臂9完成仰俯動(dòng)作。懸臂電機(jī)10安裝在懸臂9上，它通過(guò)聯(lián)軸器11驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠21使絲杠螺母12帶動(dòng)手柄13沿直線導(dǎo)軌20運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)力傳感器14分別安裝在手柄13、水平手柄23內(nèi)，這兩個(gè)手柄分別固定在絲杠螺母12、直線軸承副24上。直線軸承副24、驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠21都安裝在懸臂9的支座上，彈簧22安在直線軸承副24上，兩端分別和接觸面固定。配重16安裝在懸臂9末端并用鎖緊螺母15鎖住，配重16用來(lái)平衡懸臂9左側(cè)及其承載的重量。