[發(fā)明專利]一種三自由度腕功能康復(fù)機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610015770.2
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105520820B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝叻;李明強;王依晴;鄧澤;顧靈凱;徐程;洪武洲;劉嘉慧;葉思航
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種三自由度腕功能康復(fù)機器人。

背景技術(shù)

對腦卒中后腕功能障礙患者進行康復(fù)訓(xùn)練能有效地輔助患者重獲腕部的運動功能。傳統(tǒng)康復(fù)練習(xí)方法勞動量大，費用昂貴，康復(fù)治療沒有規(guī)范方法，療效難以定量評價，治療人數(shù)有限。腕功能康復(fù)機器人能夠彌補這些缺點，而且通過數(shù)據(jù)收集與優(yōu)化，可以促進腕功能康復(fù)機器人的發(fā)展與改進，為康復(fù)醫(yī)學(xué)提供了全新的治療手段。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)枺?01410132956.7，名稱：一種便攜式二自由度腕關(guān)節(jié)康復(fù)機器人，該技術(shù)，包括穿戴在人體小臂外側(cè)的手臂架、穿戴在人體手背處的手背架、以及連接兩者的二自由度驅(qū)動機構(gòu)；二自由度驅(qū)動機構(gòu)包括滑動機構(gòu)，氣動肌肉機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，主動連桿，從動連桿，通過氣動肌肉的驅(qū)動力控制旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)從而使主動連桿、從動連桿帶動手背架實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的屈伸康復(fù)訓(xùn)練；二自由度驅(qū)動機構(gòu)還包括中心立柱、弧形齒條、圓柱齒輪、導(dǎo)軌固定在所述手背架外側(cè)，通過電機驅(qū)動圓形齒輪的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手背架帶動手腕的搖擺運動。但該設(shè)備機構(gòu)僅有兩個自由度、運動軸與腕部運動軸不重合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種三自由度腕功能康復(fù)機器人，輔助患者進行腕部的掌屈/背屈、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)收/外展三個運動自由度的運動訓(xùn)練，具有外骨骼結(jié)構(gòu)貼合腕部運動軌跡，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量低便于家庭使用，提高康復(fù)訓(xùn)練效率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種三自由度腕功能康復(fù)機器人，包括：掌屈/背屈運動模塊、內(nèi)收/外展運動模塊、內(nèi)翻/外翻運動模塊、腕部支撐模塊、肘部支撐模塊和底座模塊，其中：

所述腕部支撐模塊用于固定腕部，所述腕部支撐模塊設(shè)有腕部支撐上模塊和腕部支撐下模塊，將掌屈/背屈運動模塊、內(nèi)收/外展運動模塊、內(nèi)翻/外翻運動模塊連接在一起；

所述掌屈/背屈運動模塊實現(xiàn)腕部掌屈/背屈自由度的運動，所述掌屈/背屈運動模塊的一端與內(nèi)收/外展運動模塊連接，另一端與腕部支撐模塊的腕部支撐上模塊連接；

所述內(nèi)收/外展運動模塊實現(xiàn)腕部內(nèi)收/外展自由度的運動，所述內(nèi)收/外展運動模塊的另一端與腕部支撐模塊的腕部支撐下模塊連接；

所述內(nèi)翻/外翻運動模塊實現(xiàn)腕部內(nèi)翻/外翻自由度的運動，所述內(nèi)翻/外翻運動模塊的一端與腕部支撐模塊的腕部支撐下模塊連接，另一端與底座模塊連接；

所述肘部支撐模塊用于固定肘部，調(diào)整患肢姿態(tài)并使運動穩(wěn)定；

所述底座模塊與肘部支撐模塊、腕部支撐模塊的腕部支撐下模塊連接，所述底座模塊用于支撐掌屈/背屈運動模塊、內(nèi)收/外展運動模塊、內(nèi)翻/外翻運動模塊、腕部支撐模塊、肘部支撐模塊。

優(yōu)選地，所述的掌屈/背屈運動模塊包括：第一電機底座、第一電機、第一電機固定環(huán)、第一圓柱直齒輪、第二圓柱直齒輪、第一連桿、第二連桿、手部固定架、手部固定帶，其中：第一電機通過第一電機固定環(huán)固定于第一電機底座上；第一電機底座的一端與腕部支撐模塊中的腕部支撐上模塊通過深溝球軸承連接，另一端與第一連桿通過深溝球軸承連接；第一連桿的另一端與第二連桿通過深溝球軸承相連；第二連桿的另一端與手部固定架通過深溝球軸承相連；手部固定帶固定于手部固定架上；手部固定架的另一端與內(nèi)收/外展運動模塊連接；第一圓柱直齒輪與第一電機連接，第二圓柱直齒輪與第一連桿連接，第一圓柱直齒輪與第二圓柱直齒輪嚙合。

優(yōu)選地，所述的內(nèi)收/外展運動模塊包括：第二電機、第二電機固定環(huán)、第一錐齒輪、第二錐齒輪、運動軸和運動軸固定架，其中：第二電機通過第二電機固定環(huán)固定于腕部支撐模塊中的腕部支撐下模塊；第一錐齒輪與第二電機連接，第二錐齒輪與運動軸連接，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合；運動軸的上端通過深溝球軸承與腕部支撐下模塊連接，下端通過深溝球軸承與運動軸固定架連接，運動軸側(cè)端通過深溝球軸承與手部固定架連接；運動軸固定架固定于腕部支撐下模塊。

更優(yōu)選地，所述手部固定架的另一端與內(nèi)收/外展運動模塊的運動軸連接，第一電機的動力通過嚙合的第一圓柱直齒輪、第二圓柱直齒輪傳遞到第一連桿、第二連桿、手部固定架，第一連桿、第二連桿、手部固定架組成四連桿機構(gòu)，以軸線J2、軸線J5為軸做上下俯仰運動，帶動腕部實現(xiàn)掌屈/背屈自由度的運動；所述軸線J2是指第一連桿與第一電機底座連接的深溝球軸承的軸線，所述軸線J5是指手部固定架與運動軸連接的深溝球軸承的軸線。