[發明專利]一種平面訓練上肢偏癱多階段康復并聯機器人

有效

• 申請號: 201210214040.7
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102715999A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 季林紅;劉恩辰;潘杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61H1/00
• 分類號: A61H1/00;A63B23/12
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于醫療康復器械領域，特別涉及一種平面訓練上肢偏癱多階段康復并聯機器人，可應用于腦血管疾病，腦或脊柱損傷等中樞神經損傷患者康復技術領域。

背景技術

腦卒中等腦血管疾病、腦或脊柱損傷、中樞神經損傷等患者病殘率較高，主要的后遺癥是急性的神經性癱瘓，有不同程度的生活能力和勞動能力喪失。而實際上給予此類患者及時的康復治療，患者可恢復大部分運動功能。目前對腦卒中等腦血管疾病、腦或脊柱損傷、中樞神經損傷等患者，通常采用一對一康復師治療的方法，此類方法效率低、強度大，并且不能對患者康復情況給予準確的評價。神經康復機器人是依據康復醫學，結合機械學、神經認知、電子學等學科，輔助和部分代替傳統康復師進行康復的治療機器人。與康復醫師相比，康復機器人不僅能夠進行康復護理而且能夠采集患者運動過程中的各種參數，利于進行準確的康復評價、進一步制定針對性強的個性康復方案及進行科學研究。

針對腦血管疾病、中樞神經損傷患者不同康復階段對應的實際情況，患者需要不同訓練模式和訓練任務。訓練模式包括被動訓練（助力訓練）、主動訓練、阻抗訓練等，訓練任務軌跡包括直線、圓弧、個性定制軌跡或接近日常運動的軌跡。但是目前已有的牽引式康復機器人存在一些不足，不能滿足患者訓練需求，其主要表現是：能夠較好實現被動訓練，但是不能夠很好實現患者主動訓練，在患者主動運動階段，存在操作困難，造成患者操作的速度和加速度不連續，也就是患者主動運動時牽引式機器人存在缺陷，結構不靈活，適應性不高，導致患者操作能力不能夠準確體現，甚至造成運動障礙，帶給患者心理負擔；不能提供豐富的訓練軌跡，對患者的訓練達不到日常生活運動功能康復，即不能提供多階段、復雜訓練。

發明內容

為克服已有技術和產品不足，滿足偏癱康復訓練中患者在不同階段的主、被動訓練的需求，本發明提出了一種平面訓練上肢偏癱多階段康復并聯機器人。

本發明采用的技術方案為：由安裝在桌面上的可變桿長并聯機構、操作手柄、承載患者肘部的肘托、牛眼萬向輪及控制系統組成。

所述可變桿長并聯機構分為左右對稱兩部分，每側各有兩根導軌，分別是下導軌和上導軌，下導軌和上導軌的兩端均分別設置限位銷；下導軌的一端通過電機與導軌連接件安裝在電機軸上，并通過電機定位鍵定位；第一滑塊安裝在下導軌上，第二滑塊安裝在上導軌上，第一滑塊和第二滑塊通過法蘭固接；第三滑塊安裝在上導軌上，連桿的一端固接于第三滑塊上；左右兩部分的連桿的另一端通過操作手柄鉸接；

在兩個連桿與操作手柄的鉸接處的下方安裝牛眼萬向輪，并安裝于操作手柄鉸接的肘托，左右兩部分的可變桿長并聯機構與肘托構成“Y”形結構；

控制系統分別與左右兩側的電機連接；計算機通過伺服電機控制機構組成的三角形兩底角角度數值，確定操作手柄處（三角形頂點）位置，完成目標軌跡，通過控制速度參數，在被動運動時，在患者的運動可達空間內形成了速度場，引導患者被動的沿設定軌跡運動；在主動運動時，可設定運動平面內的不同點的力參數，在運動可達空間內形成力場，使用于患者主動運動訓練及阻抗運動訓練等。

被動運動時，兩側的電機同時帶動下導軌擺動，連桿與三個滑塊從動，當第三滑塊滑動到限位銷處停止滑動時，第一滑塊和第二滑塊仍可滑動，此過程中第二滑塊與第三滑塊隨機選擇滑動，直到達到極限范圍，通過控制對稱的導軌的擺角完成被動模式下操作手柄的規劃軌跡；主動運動時，人為控制操作手柄，連桿與第三滑塊固定連接組成的部分成為主動件，?第一滑塊、第二滑塊、下導軌和上導軌成為從動件，連桿與第三滑塊在上導軌上滑動同時擺動，帶動同側滑塊和導軌從動，左右兩部分機構根據受力變化自由伸縮，實現操作手柄處要完成的軌跡。

所述肘托上設置固定綁帶。

本發明的有益效果為：

訓練時根據患者康復的不同階段提供所需的被動或主動訓練，滿足不同個體及不同階段的患者需求。本發明結構簡單，布局合理，穩定可靠。可變桿長機構是將多個滑塊與連桿組合，操作過程中的滑塊和連桿的移動自主分配，實現機構穩定慣性，對患者操作不產生障礙，達到操作的速度、加速度連續，機器人末端運動不產生突變，使患者沒有心理負擔，達到好的康復效果。同時能夠準確采集患者訓練過程中的運動參數，滿足多種康復方案制定需求及科學研究需要。本機器人通過冗余提高運動的平順與機構容錯能力，機構靈活性高，具有良好的人機交互能力。本發明在上肢康復技術領域特別是早期、中期、后期多階段康復領域將有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是平面訓練上肢偏癱多階段康復并聯機器人的機構示意圖；