[發明專利]一種上肢康復訓練機器人

無效

• 申請號: 201010222010.1
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN101869526A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 付風生;蘭陟;劉建民;吳貴軍
• 申請（專利權）人: 付風生;安陽神方康復機器人有限公司
• 主分類號: A61H1/00
• 分類號: A61H1/00
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 張欣棠

技術領域

本發明涉及一種上肢康復訓練機器人，屬于醫療康復訓練器械技術領域。

背景技術

近年來因患腦血管疾病或神經系統疾病而致中老年患者偏癱的人數不斷增多，并且在年齡上呈現年輕化趨勢；同時，由于一些事故而造成神經損傷或者肢體損傷的人數也越來越多。尤其是上肢運動功能的喪失，極大地影響了患者日常生活的能力。對于這些偏癱和肢體受損傷的患者，進行康復訓練是十分重要和關鍵的醫療手段。

隨著現代中樞神經康復機理研究的進展，國內外研究人員基于機器人技術在運動功能康復方面開展了大量研究，其研究目標是發展具有康復治療和評價功能的機器人。

康復機器人技術是一種新的運動神經康復治療技術，將機器人技術應用于康復領域，既可提供有效的康復訓練，又不增加臨床醫療人員的負擔和衛生保健的成本；另外，機器人可以記錄詳實的治療數據及圖形，能提供客觀、準確的治療和評價參數，有助于機器人輔助治療偏癱的進行，能夠有效改善康復效果和提高康復效率。

目前，國內外上肢康復訓練機器人在用于上肢運動功能障礙患者進行治療和康復訓練時存在諸多缺點和不足，主要有：支持活動的關節單一或較少、尤其是未把小臂旋轉和腕部指部等關節的運動集成于系統和裝置中；個體適應性差，不能根據不同患者進行裝置的調整或調整不方便；支持的運動模式單一，只能進行被動運動或者裝置不具備驅動功能；舒適性較差，不能較好地實現人機協調和統一；不能激發患者訓練的興趣；不能較好地解決力量和位置過載等安全問題。CN101357097A公布了一種五自由度外骨骼式上肢康復機器人，該機器人包括安裝架、控制柜、康復機械臂本體，康復機械臂由橫肩、上臂、前臂和手柄構成，5個自由度關節，提供患者各關節的單關節運動與三維空間多關節復合運動。該發明的機械臂結構單一、不夠輕巧緊湊，轉動慣量大；調整很不方便，個體適應性差；不能支持患者上肢較多關節的康復運動，尤其是不能實現患者指關節的康復訓練；在安全設計方面存在不足。

發明內容

本發明旨在克服上述現有技術的不足，提供了一種上肢康復訓練機器人，該機器人可用于上肢運動功能障礙患者進行治療、康復訓練、康復治療效果評估。結構輕巧美觀，個體適應性好且調整方便，支持上肢多關節且包含手指關節的康復訓練，使用操作安全有效。

本發明所采用的的技術方案是：

該上肢康復訓練機器人，包括：（1）可進行兩維方向調整的底座，（2）固定于所述底座上的人體工程學座椅，（3）支持人體上肢各關節運動的機械臂，（4）連接并控制所述機械臂運動、進行數據處理和人機交互的控制柜。

所述底座的底盤上安裝有高度調節機構和橫移機構，該橫移機構上安裝有懸伸臂；所述康復機械臂有5個自由度關節，設置有力/力矩傳感器，其肩部外展/內收關節和肩部屈/伸關節的驅動電機分別安裝在它們關節的轉動軸線上。

本發明的技術特點是：所述康復機械臂包括肩部外展/內收關節、肩部屈/伸關節、上臂、肘關節、前臂內旋/外翻關節、前臂、腕部屈/伸關節、手掌和手指，其肩部外展/內收關節安裝在所述懸伸臂上，肩部屈/伸關節通過一連接座與肩部外展/內收關節連接，上臂固定在肩部屈/伸關節的旋轉軸上，前臂通過肘關節與上臂連接，前臂上并安裝有前臂內旋/外翻關節，手掌通過腕部屈/伸關節與手掌連接，手掌通過一連桿連接手指；所述肘關節的驅動電機安裝在驅動肘關節轉動的一曲柄上，前臂內旋/外翻關節和腕部屈/伸關節的驅動電機通過齒輪驅動其關節轉動，手指運動由腕部屈/伸關節的驅動電機驅動；在所述上臂、前臂和手掌上固連3個力傳感器，其中固連于上臂的傳感器是二維傳感器。

所述底座包括底盤、高度調節機構、橫移機構和懸伸臂；所述高度調節機構是電動升降柱，所述橫移機構由直線導軌和直線軸承組成，直線軸承在直線導軌上沿直線導軌移動，所述懸伸臂固定在直線軸承上，橫移機構上并設有鎖緊裝置。

上述鎖緊裝置包括銷軸、鎖緊手柄、固定卡塊和漲緊卡塊，所述鎖緊手柄與漲緊卡塊連接，漲緊卡塊繞銷軸轉動，銷軸固定在所述懸伸臂上并與固定卡塊固連。

所述上臂、前臂、手掌和手指上均設置有長度調整機構。

所述肘關節由一平行四連桿機構驅動，其驅動電機和減速機置于靠近肩部位置，且連桿長度可以調整。

所述手掌和手指是一曲柄滑塊機構，腕部屈/伸運動由曲柄直接驅動，手指運動由固連于所述曲柄滑塊機構上的一連桿驅動。

所述康復機械臂的各轉動關節上安裝有電氣限位和/或機械硬限位裝置。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：