[發(fā)明專利]一種基于耦合驅(qū)動的肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410566860.1
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104306130A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊蔡華;王婷;柳鍇;陳文斌
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: A61H1/00
• 分類號: A61H1/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療康復(fù)設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于耦合驅(qū)動的肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代科技水平正飛速提高，人們的生活水平也與日俱增，但是在日常的生產(chǎn)及生活當(dāng)中，難免發(fā)生各種意外，比如交通事故、工業(yè)生產(chǎn)事故等，加之一些疾病，如中風(fēng)、偏癱等，使得部分人群不得不面對這些災(zāi)難所帶來的諸如肢體運動功能障礙等方面的問題，這些肢體運動功能障礙患者大多生活無法自理，對患者的身心健康以及社會的和諧發(fā)展都是沉重的打擊和負擔(dān)，有悖于實現(xiàn)提高人民生活水平和質(zhì)量的目標。同時世界各國正逐步進入老齡化社會，老年人對于醫(yī)療保健的需求，也是各個家庭及國家需要面對的嚴峻問題。

因此，研制出實用可靠的醫(yī)療康復(fù)機器人，顯得尤為重要，無論是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界，其地位都逐日提升，成為一大熱門領(lǐng)域。采用肢體輔助康復(fù)設(shè)備對神經(jīng)損傷患者、殘疾人以及老年人進行相關(guān)康復(fù)輔助訓(xùn)練，已經(jīng)被公認為是提高其生活質(zhì)量的重要途徑。

目前出現(xiàn)了不少輔助上肢關(guān)節(jié)進行康復(fù)訓(xùn)練的裝置，各研究機構(gòu)也在積極進行此類機構(gòu)的研究，但是現(xiàn)有的上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置均需要固定在地面或者單獨的支架上，即末端導(dǎo)引式上肢康復(fù)機器人，利用末端執(zhí)行器控制患肢的運動來達到對患肢進行康復(fù)訓(xùn)練的目的，不能穿戴，外型龐大，需要專門的空間場地，不適于家庭使用。

肩-肘關(guān)節(jié)是人體上肢的重要組成部分，起到了連接人體上肢的末端執(zhí)行部件——手掌的作用，同時通過協(xié)調(diào)各關(guān)節(jié)的運動，將運動傳遞至手腕部分，控制其所到達的空間位置，因此設(shè)計此套肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置具有很大的現(xiàn)實意義。由于康復(fù)訓(xùn)練裝置在使用的過程當(dāng)中需要直接與人體接觸，因此必須在結(jié)構(gòu)上保證康復(fù)訓(xùn)練過程中的舒適性和安全性，為此在設(shè)計上肢肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的機構(gòu)以及相應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)時，必須考慮肩肘關(guān)節(jié)的生理結(jié)構(gòu)特點及其運動方式。一方面，裝置在進行康復(fù)訓(xùn)練的時，其本體結(jié)構(gòu)不能與患者產(chǎn)生干涉，因此要求裝置應(yīng)能適應(yīng)不同患者的患肢尺寸；另一方面，在對患者進行有效訓(xùn)練的同時，不能拉傷人體組織，因此要求裝置的工作空間應(yīng)與人體肢體的自然活動空間一致；再者，肩肘部為人體上肢的重要組成部分，起到了連接以及傳遞、協(xié)調(diào)運動的作用，自由度較多，如何合理地加以驅(qū)動和控制，顯得尤為重要。

現(xiàn)如今絕大部分的機械臂都采用一個自由度對應(yīng)分配一個驅(qū)動的控制模式，這樣不僅增加了控制的復(fù)雜性，而且使機構(gòu)整體較為笨重，需要的原材料較多，成本造價也較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制冗余，整體呈現(xiàn)笨重的不足之處，以及對康復(fù)訓(xùn)練裝置的如需要與人體上肢有較好的適應(yīng)性等設(shè)計要求，本發(fā)明提供了一種安全系數(shù)高、便于穿戴、可實現(xiàn)主被動協(xié)調(diào)運動、具有人體工程學(xué)特點的一種基于耦合驅(qū)動的肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于耦合驅(qū)動的肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，包括肩部組件、連接在肩部組件上的肘部組件和連接在肘部組件上的腕部組件，肩部組件包括肩部連接座，肩部連接座上通過軸承安裝有肩部轉(zhuǎn)軸，肩部轉(zhuǎn)軸上固定安裝有肩部驅(qū)動圓盤和肩部擺動架，所述肩部驅(qū)動圓盤由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述肘部組件安裝在肩部擺動架上，肘部組件包括固定連接在肩部擺動架上的肘部連接座、固定安裝在肘部連接座上的肘部轉(zhuǎn)軸和通過軸承安裝在肘部轉(zhuǎn)軸上的肘部驅(qū)動圓盤，肩部連接座上固定安裝有肩部定圓盤，肩部定圓盤與肘部驅(qū)動圓盤通過繩索a和繩索b連接，肩部驅(qū)動圓盤的轉(zhuǎn)動帶動肩部擺動架和肘部連接座擺動，使得繩索a松馳而繩索b張緊，繩索a和繩索b對拉從而使肘部驅(qū)動圓盤實現(xiàn)與肩部驅(qū)動圓盤轉(zhuǎn)向相同的自轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述肘部驅(qū)動圓盤上固定安裝有肘部擺動架，肘部擺動架通過軸承安裝在肘部轉(zhuǎn)軸上，所述腕部組件安裝在肘部擺動架上，肘部連接座上固定安裝有肘部定圓盤，所述腕部組件包括安裝在肘部擺動架上的弧形導(dǎo)軌滑塊，以及可相對弧形導(dǎo)軌滑塊運動的弧形導(dǎo)軌和固連在其上的弧形導(dǎo)軌連接件及弧形導(dǎo)軌配件，肘部擺動架上安裝有導(dǎo)輪組a和導(dǎo)輪組b，導(dǎo)輪組a和導(dǎo)輪組b均設(shè)置兩個以上，導(dǎo)輪組a的軸線水平設(shè)置，導(dǎo)輪組b的軸線豎直設(shè)置，所述肘部定圓盤通過繩索c和繩索d與弧形導(dǎo)軌配件相連接，弧形導(dǎo)軌配件的中心軸線豎直設(shè)置，繩索c從一側(cè)的導(dǎo)輪組a和導(dǎo)輪組b繞過后連接在弧形導(dǎo)軌配件的一端，繩索d從另一側(cè)的導(dǎo)輪組a和導(dǎo)輪組b繞過后連接在弧形導(dǎo)軌配件的另一端，肘部驅(qū)動圓盤的轉(zhuǎn)動帶動肘部擺動架擺動，使得繩索c松馳而繩索d張緊，繩索c和繩索d對拉從而使弧形導(dǎo)軌配件繞其豎直中心軸線轉(zhuǎn)動。