[發明專利]搖桿式上肢康復裝置及利用該裝置進行康復訓練的方法有效
| 申請號: | 201210093164.4 | 申請日: | 2012-03-31 |
| 公開(公告)號: | CN102631277A | 公開(公告)日: | 2012-08-15 |
| 發明(設計)人: | 王帥杰;左國坤;宋濤;王云峰;鄭華文;徐佳琳 | 申請(專利權)人: | 中國科學院寧波材料技術與工程研究所 |
| 主分類號: | A61H1/02 | 分類號: | A61H1/02;A63B23/12 |
| 代理公司: | 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327 | 代理人: | 陳英俊 |
| 地址: | 315201 浙江*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 搖桿 上肢 康復 裝置 利用 進行 康復訓練 方法 | ||
1.一種搖桿式上肢康復裝置,其特征是:包括機械部分和控制部分,所述的機械部分包括底座(1)、伸縮搖桿(2)、外弧形軌道(3)與內弧形軌道(4);
所述的外弧形軌道(3)通過軸承座(61)固定在底座(1)上,其一端通過第一減速機(71)連接第一伺服電機(51);所述的內弧形軌道(4)通過軸承座(62)固定在底座(1)上,其一端通過第二減速機(72)連接第二伺服電機(52);所述的外弧形軌道(3),其半徑略大于內弧形軌道(4)的半徑,跨立在內弧形軌道(4)上方,并且與內弧形軌道(4)形成一定夾角;
所述的伸縮搖桿(2)包括直線電機與設置在直線電機外部的搖桿殼(12);
所述的直線電機包括定子(17),以及套接在定子(17)上的動子(16);所述的動子(16)與搖桿殼(12)固定連接,所述的定子(17)相對動子(16)作直線運動;;所述的定子(17)一端通過六軸力傳感器(9)與把手(10)相連接,所述的六軸力傳感器(9)將來自把手(10)的力信號轉換為電壓號;
所述的伸縮搖桿(2)垂直穿過外弧形軌道(3)與外弧形軌道(4)內部,其搖桿殼(12)底部通過萬向球(11)與底座定點位置相連接;以垂直穿過底座定點位置的軸線為中心軸,所述的伸縮搖桿(2)能夠沿外弧形軌道(3)與內弧形軌道(4)進行平面繞行運動;
所述的控制部分包括位置傳感器(13)、第一光電編碼器(81)、第二光電編碼器(82)、信號調理器(24)、驅動器(21、22、23)、運動控制卡(25)、計算機(9)以及與計算機(9)相連接的顯示器(26);
所述的位置傳感器(13)與定子(17)相連接、用于記錄定子(17)相對動子(16)的位置變化;
所述的第一光電編碼器(81)與外弧形軌道(3)的另一端相連接,用于記錄外弧形軌道(3)偏離中心軸的角度值;所述的第二光電編碼器(82)與內弧形軌道(4)的另一端相連接,用于記錄內弧形軌道(4)偏離中心軸的角度值;
所述的信號調理器(24)與六軸力傳感器(9)相連接、用于將六軸力傳感器(9)輸出的電壓信號放大為適合采樣的電壓信號;
所述的三個驅動器為:與第一伺服電機(51)相連接的第一伺服電機驅動器(21),與第二服電機(52)相連接的第二伺服電機驅動器(22),與直線電機相連接的直線電機驅動器(23);
所述的運動控制卡(25)通過PCI接口與計算機(19)相連接,用于控制三個驅動器(21、22、23)的輸出電壓和電流。
2.根據權利要求1所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的搖桿殼(12)與外弧形軌道(3)之間的間隙設置滑動軸承(141)。
3.根據權利要求1所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的搖桿殼(12)與內弧形軌道(4)之間的間隙設置滑動軸承(142)。
4.根據權利要求1所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的動子(16)的上方、下方各設置一個與搖桿殼(12)固定連接的、用于限定定子(17)和動子(16)之間相對位置的定位軸承(151、152)。
5.根據權利要求1所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的定子(17)底部設置彈簧(18)。
6.根據權利要求4所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的定子(17)底部設置彈簧(18),所述的定位軸承(152)設置在彈簧(18)的頂部位置。
7.根據權利要求1所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的位置傳感器(13)是光柵尺。
8.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的外弧形軌道(3)與內弧形軌道(4)的夾角為90°。
9.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的搖桿式上肢康復裝置,其特征是:所述的底座定點位置在底座(1)的幾何中心位置。
10.利用權利要求1所述的搖桿式上肢康復裝置進行康復訓練的方法,其特征是:包括被動訓練模式、主動訓練模式和助動訓練模式,各訓練模式分別包括如下步驟:
被動訓練模式:
步驟1:創建一個目標位置,將患者上肢扶住把手(10),顯示器(26)顯示伸縮搖桿(2)的當前位置與目標位置;
步驟2:根據實際訓練參數,在運動控制卡(25)中設定第一伺服電機驅動器(21)、第二伺服電機驅動器(22)以及直線電機驅動器(23)的輸出電壓和輸出電流,啟動該搖桿式上肢康復裝置,使伸縮搖桿(2)運動,以帶動患者上肢運動;
步驟3:根據伸縮搖桿(2)的目標位置與當前位置,運動控制卡(25)調整第一伺服電機驅動器(21)、第二伺服電機驅動器(22)以及直線電機驅動器(23)的輸出電壓和輸出電流,使當伸縮搖桿(2)的當前位置達到目標位置,完成一次康復訓練任務;
主動訓練模式:
步驟1:創建一個目標位置,患者上肢扶住把手(10),顯示器(26)顯示伸縮搖桿(2)的當前位置與目標位置;
步驟2:患者向把手(10)施加力,使伸縮搖桿(2)運動;
步驟3:根據伸縮搖桿(2)的目標位置與當前位置,患者調整所施加的力,使伸縮搖桿(2)的當前位置達到目標位置,完成一次康復訓練任務;
助動訓練模式:
步驟1:創建一個目標位置,將患者上肢扶住把手(10),顯示器(26)顯示伸縮搖桿(2)的當前位置與目標位置;
步驟2:患者向把手(10)施加力,同時運動控制卡(25)額外設定第一伺服電機驅動器(21)、第二伺服電機驅動器(22)以及直線電機驅動器(23)的輸出電壓和輸出電流,使伸縮搖桿(2)運動;
步驟3:根據目標位置與當前位置,患者調整所施加的力,同時運動控制卡(25)調整第一伺服電機驅動器(21)、第二伺服電機驅動器(22)以及直線電機驅動器(23)的輸出電壓和輸出電流,使伸縮搖桿(2)的當前位置達到目標位置,完成一次康復訓練任務。
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