[實(shí)用新型]一種基于分組耦合驅(qū)動(dòng)的上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420666397.3
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN204260995U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊蔡華;柳鍇;王婷;陳文斌
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 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

本實(shí)用新型屬于康復(fù)醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于分組耦合驅(qū)動(dòng)的上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置。

背景技術(shù)

在科技高速發(fā)展，人民生活水平普遍提高的今天，仍然有部分群體，因?yàn)槠渲w運(yùn)動(dòng)功能障礙等方面的問題，導(dǎo)致其身心備受折磨。導(dǎo)致人體肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙的原因有很多，如工業(yè)生產(chǎn)事故、交通事故等意外，中風(fēng)、偏癱等疾病，以及人體衰老所帶來的行動(dòng)不便和行動(dòng)遲緩，這些肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙患者大多生活無法自理，對于患者的身心健康造成了沉重的打擊，對社會發(fā)展也造成了極大的影響和負(fù)擔(dān)。在這種背景下，康復(fù)裝置的研制和生產(chǎn)便應(yīng)運(yùn)而生，并且成為醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。

目前，康復(fù)機(jī)器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到假肢、康復(fù)護(hù)理以及康復(fù)治療等方面，這不僅促進(jìn)了康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，也帶動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新理論的發(fā)展。上肢是人體的重要組成部分之一，與胸部和頸部相接，包括肩、臂、肘、前臂和手，由肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)以及腕關(guān)節(jié)控制整個(gè)上肢的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，人類日常生活中的大部分需求都需要通過上肢的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，因此對上肢康復(fù)裝置的研制和生產(chǎn)顯得尤為重要。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的是一類外骨骼式上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，與現(xiàn)有的末端引導(dǎo)式上肢康復(fù)機(jī)器人所不同，本實(shí)用新型所涉及的康復(fù)訓(xùn)練裝置綁縛在患肢上，通過桿系的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來輔助患肢作康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，相對于末端引導(dǎo)式機(jī)器人，外骨骼式機(jī)器人機(jī)構(gòu)比較靈活巧妙，占地空間小，順應(yīng)性較好，解決了末端引導(dǎo)式機(jī)器人存在的外型龐大，不能穿戴，需要專門的空間場地，不適合家庭使用等問題。

作為和人體直接接觸的外骨骼式上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，需要考慮人體上肢的生理結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)方式的特點(diǎn)。一方面，人體上肢運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，自由度較多，如何合理地驅(qū)動(dòng)和控制各關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)得以協(xié)調(diào)地傳遞、目標(biāo)動(dòng)能得以實(shí)現(xiàn)，顯得尤為重要；另一方面，在對患者進(jìn)行有效訓(xùn)練時(shí)，要求裝置的工作空間與人體肢體的自然活動(dòng)空間一致，使裝置對人體組織不會造成損傷；再者，要求裝置能適應(yīng)不同患者的患肢尺寸，其本體結(jié)構(gòu)在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)不能對患者產(chǎn)生干涉，因此需要加入相應(yīng)的可調(diào)節(jié)以及自適應(yīng)的機(jī)構(gòu)。

如果涉及到肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)以及腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，包括五個(gè)主動(dòng)自由度和五個(gè)自適應(yīng)被動(dòng)自由度，其中主動(dòng)自由度需要提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)如今絕大部分的機(jī)械臂都采用一個(gè)自由度對應(yīng)分配一個(gè)驅(qū)動(dòng)的控制模式，這樣不僅增加了控制的復(fù)雜性，而且使機(jī)構(gòu)整體較為笨重，需要的原材料較多，成本造價(jià)也較高。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種基于分組耦合驅(qū)動(dòng)的上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，采用分組耦合驅(qū)動(dòng)，僅利用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)，便可實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，在降低造價(jià)、節(jié)約能源、減輕重量、增強(qiáng)可順應(yīng)性等方面都有極大的優(yōu)勢。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于分組耦合驅(qū)動(dòng)的上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，包括肩部三自由度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)、第一耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、肩部連接組件、第二耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及腕部二自由度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)，所述第一耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接在肩部三自由度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)上，所述肩部連接組件可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述第二耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與肩部連接組件固定連接，所述腕部二自由度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)與第二耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接，所述肩部三自由度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)包括基板，所述基板上設(shè)置有Z軸導(dǎo)向軌，Z軸導(dǎo)向軌通過Z軸支座安裝在基板上，所述Z軸導(dǎo)向軌上滑動(dòng)連接有Z軸滑塊，所述Z軸滑塊上安裝有第一連接座，所述第一連接座上安裝有Y軸導(dǎo)向軌，Y軸導(dǎo)向軌上滑動(dòng)連接有Y軸滑塊，所述Y軸滑塊上安裝有第二連接座，所述第二連接座上安裝有X軸滑塊，所述X軸滑塊上滑動(dòng)連接有X軸導(dǎo)向軌，所述X軸導(dǎo)向軌與第一耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接。

優(yōu)選地，所述第一耦合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一肩部組件及與該第一肩部組件可相對轉(zhuǎn)動(dòng)的第二肩部組件，其中，所述第一肩部組件上設(shè)置有第一圓盤組件，所述第二肩部組件上設(shè)置有第二圓盤組件，且該第一圓盤組件與第二圓盤組件通過繩索連接，所述第一圓盤組件上的可在第一方向旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)所述第二肩部組件相對該第一肩部組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對所述繩索產(chǎn)生作用力，進(jìn)而可驅(qū)動(dòng)所述第二圓盤組件上的可旋轉(zhuǎn)部件在第二方向上的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)多自由度的耦合運(yùn)動(dòng)。