[發明專利]上肢偏癱康復機器人

有效

• 申請號: 201110101203.6
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102258849A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 謝叻;呂超;于海龍;邵衛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A63B23/12
• 分類號: A63B23/12;A63B23/02;A63B21/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種醫療器械技術領域的裝置，具體是一種上肢偏癱康復機器人。

背景技術

對偏癱患者的肢體進行康復訓練能有效的輔助患者重獲癱瘓肢體的運動功能。傳統的運動康復訓練由治療師人力協助患者進行。采用機器人輔助治療，不僅彌補傳統運動康復訓練效率低、內容枯燥、評價指標不夠精確等缺點，而且輔助分析患肢的各項運動參數，以促進康復訓練模式的改進，為康復醫學提供了全新的治療手段。

經過對現有技術的檢索發現，中國發明專利申請號：200810064878.6，名稱：五自由度外骨骼式上肢康復機器人，該技術包括：機器人的安裝架，安裝架設計有導軌，導軌上安裝升降架，升降架上帶有高度調節機構，可旋轉安裝臂通過旋轉軸安裝在升降架上，由橫肩、上臂、前臂和手柄構成的康復機械臂本體安裝在可旋轉安裝臂上，5個關節自由度，5個驅動電機分別安裝在各個關節的轉動軸上，與驅動電機級聯的四個力矩傳感器分別安裝在肩部，肘部及腕部，其中：肩部兩個、肘部一個、腕部屈伸處一個，力矩傳感器作為傳動裝置及檢查裝置連接電機減速器與執行機構。該機器人為患者提供各關節的單自由度運動與三維多關節復合運動，并提供簡單、基本的日常生活動作訓練。該發明可輔助患者進行上肢肩關節的屈/伸、外擺/內收；肘關節的屈/伸；腕關節的屈/伸四個運動自由度的運動訓練，而人體上肢除手掌外主要有七個自由度，分別是上肢肩關節的屈/伸、旋內/旋外、外擺/內收；肘關節的屈/伸；前臂的旋內/旋外和腕關節的屈/伸、外展/內收，故此發明所提供的訓練較為有限。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種上肢偏癱康復機器人，輔助患者進行上肢肩關節的屈/伸、旋內/旋外、外擺/內收；肘關節的屈/伸；前臂的旋內/旋外；腕關節的屈/伸、外展/內收七個運動自由度的主動運動訓練，有益于豐富康復訓練手段，提高康復訓練效率。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：肩關節運動模塊、肘關節運動模塊、前臂和腕關節運動模塊、重力補償模塊、支撐架和數據采集模塊，其中：重力補償模塊的兩端分別與肩關節運動模塊相連，肩關節運動模塊、肘關節運動模塊和前臂和腕關節運動模塊依次連接，肩關節運動模塊與支撐架的頂部固定連接，數據采集模塊固定設置于肩關節運動模塊、肘關節運動模塊、前臂和腕關節運動模塊上。

所述的肩關節運動模塊包括：基座、第一轉動軸、肩部彎桿、第二轉動軸、導桿、固定塊、夾持塊、上臂外環、上臂內環、限位塊和上臂側板，其中：第一轉動軸與基座連接，肩部彎桿固定設置于第一轉動軸的下端，第二轉動軸與肩部彎桿連接，導桿一端徑向連接于第二轉動軸，另一端與固定塊相連，上臂外環和夾持塊夾持固定于導桿之上，上臂內環安置于上臂外環內，上臂側板的一段固定設置于上臂內環的內側，另一端與肘關節運動模塊活動連接，限位塊固定設置于上臂側板上。

所述的肘關節運動模塊包括：前臂側板和前臂半環，其中：前臂側板的一端肩關節運動模塊活動連接，另一端與前臂半環的內側固定連接，前臂半環的背側設有方形通槽并與前臂和腕關節運動模塊活動連接。

所述的前臂和腕關節運動模塊包括：前臂板、第一手部彎桿、第二手部彎桿和手柄，其中：前臂板與肘關節運動模塊活動連接，第一手部彎桿的一端與前臂板活動連接，另一端與第二手部彎桿的一端活動連接，第二手部彎桿的另一端與手柄的底端活動連接。

所述的重力補償模塊包括：螺栓、拉伸彈簧和鋼絲線，其中：螺栓與肩關節運動模塊固定連接，拉伸彈簧的一端與螺栓相連，另一端通過鋼絲線與肩關節運動模塊連接。

所述的支撐架包括：機架和座位，其中：機架與座位固定連接，機架的頂部與肩關節運動模塊固定連接。

所述的數據采集模塊包括：角位移傳感器、齒輪軸、小齒輪、大齒輪、直流電源、數據采集卡，其中：角位移傳感器固定設置于肘關節運動模塊的前臂側板和前臂半環連接處，直流電源給傳感器供電，數據采集卡與傳感器相連接并傳輸旋轉角度信息，齒輪軸安裝在上臂外環內，一端與傳感器的自由端相連，另一端裝有一個小齒輪。大齒輪固定于上臂內環的一側，大齒輪和小齒輪相嚙合，將上臂內環的轉動傳遞給齒輪軸，從而測量出上臂內環相對于上臂外環的轉動信息。

本發明工作時：患者坐于座椅的合適位置，調節坐位高度，使人體的肩關節對位于機器人肩關節的不動點(三個旋轉軸的交點)。穿戴外骨骼機器人，調節上臂、前臂和手腕對應的機器人部位的長度到合適尺寸，設定需要的重力補償彈簧伸長量，即可進行運動訓練。由傳感器采集到各個關節的運動信息，提供量化的訓練數據供治療師分析。