[發(fā)明專利]一種氣動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810132098.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN108852740B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂細(xì)凱;李佳璐;李建;伍賽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61H1/02
• 分類號(hào): A61H1/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)機(jī)械領(lǐng)域，尤其是一種氣動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人。本發(fā)明每個(gè)上肢訓(xùn)練裝置由第一關(guān)節(jié)組件、第二關(guān)節(jié)組件、第三關(guān)節(jié)組件、第四關(guān)節(jié)組件、第五關(guān)節(jié)組件串連而成，其中第一關(guān)節(jié)組件、第二關(guān)節(jié)組件、第三關(guān)節(jié)組件用于使用者肩部關(guān)節(jié)活動(dòng)，第四關(guān)節(jié)組件用于實(shí)現(xiàn)使用者肘部關(guān)節(jié)活動(dòng)，第五關(guān)節(jié)組件用于實(shí)現(xiàn)使用者腕關(guān)節(jié)活動(dòng)。本發(fā)明裝置為雙側(cè)十自由度氣動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人，能輔助患者雙側(cè)的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練，補(bǔ)充或替代專業(yè)醫(yī)師。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)機(jī)械領(lǐng)域，尤其是一種氣動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

腦卒中(Stroke)，俗稱中風(fēng)，是一種突然起病的腦血管疾病，也是腦血管疾病最嚴(yán)重的并發(fā)癥。腦卒中被認(rèn)為是威脅人類健康的三大疾病之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年有多達(dá)達(dá)200萬人發(fā)生腦中風(fēng)疾病，腦卒中患者現(xiàn)在尚存700萬人，其中450萬例患者偏癱或癱瘓，肢體不同程度喪失活動(dòng)能力，生活不能自理，致殘率高達(dá)75％。人體上肢在日常生活中承擔(dān)著非常重要的責(zé)任，完成各種精細(xì)復(fù)雜的活動(dòng)，上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙將嚴(yán)重影響人們的日常生活。因此，偏癱患者的上肢運(yùn)動(dòng)功能重建是康復(fù)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要課題。臨床醫(yī)學(xué)的研究表明，大多數(shù)的腦卒中患者通過廣泛和重復(fù)的任務(wù)型練習(xí)可以一定程度地恢復(fù)肢體運(yùn)動(dòng)能力。

目前上肢康復(fù)機(jī)器人按機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為末端牽引式和外骨骼式兩類。末端牽引式康復(fù)機(jī)器人在康復(fù)運(yùn)動(dòng)中，其末端通常與患者手腕固聯(lián)在一起，通過康復(fù)機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)患肢運(yùn)動(dòng)，其很難對(duì)患者上肢中某單個(gè)關(guān)節(jié)作獨(dú)立的主動(dòng)或被動(dòng)康復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，該類康復(fù)機(jī)器人與患者通常僅僅通過手腕相連，康復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其反作用力可能對(duì)患者手腕或患者肢體其他部分造成傷害。外骨骼式康復(fù)機(jī)器人可以直接穿戴于人體，其各自由度受人體關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式及尺寸的限制，因此機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，由于該類康復(fù)機(jī)器人各關(guān)節(jié)依附于人體，機(jī)器人及患者肢體的重量及慣性會(huì)影響機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)特性。然而，外骨骼康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)空間與人體關(guān)節(jié)空間幾乎一致，安全性高，且在軌跡控制中無需進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換的計(jì)算。此外，在康復(fù)運(yùn)動(dòng)中，機(jī)器人對(duì)患者上肢即可以對(duì)單個(gè)關(guān)節(jié)，也可以對(duì)多關(guān)節(jié)同時(shí)作主動(dòng)、被動(dòng)康復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，相比于末端牽引式康復(fù)機(jī)器人，外骨骼式康復(fù)機(jī)器人能提供更靈活、更安全、更豐富的康復(fù)運(yùn)動(dòng)。

上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域與康復(fù)治療醫(yī)學(xué)領(lǐng)域結(jié)合而產(chǎn)生的，是一種補(bǔ)充或替代專業(yè)醫(yī)師完成人體上肢康復(fù)訓(xùn)練的新技術(shù)，它的出現(xiàn)為上肢偏癱患者的康復(fù)治療開辟了新的道路，彌補(bǔ)了偏癱患者臨床治療的不足。康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的治療方法是將患肢與機(jī)器人相連，患者肢體在機(jī)器人的帶動(dòng)下，完成各種動(dòng)作，刺激人體上肢關(guān)節(jié)及肌肉的神經(jīng)控制系統(tǒng)，從而達(dá)到恢復(fù)患者肢體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的目的。這種方式減輕了對(duì)治療醫(yī)師的依賴，它能幫助醫(yī)療師完成繁重、反復(fù)的康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)，幫助患者更好的恢復(fù)肢體運(yùn)動(dòng)機(jī)能。

上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人是一種與偏癱患者身體直接接觸的康復(fù)醫(yī)療裝備，其安全性和柔順性非常重要，此外，康復(fù)運(yùn)動(dòng)要力求平穩(wěn)、自然，而這些主要依賴于康復(fù)機(jī)器人的執(zhí)行器。目前大多數(shù)康復(fù)機(jī)器人采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其它類型的執(zhí)行器主要是人工氣動(dòng)肌肉、氣缸及液壓人工肌肉等。而液壓驅(qū)動(dòng)在臨床應(yīng)用上存在局限性，電機(jī)驅(qū)動(dòng)目前主要依賴串聯(lián)或并聯(lián)彈性執(zhí)行器以增加其柔順性，而氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)的外骨骼在布局上也存在局限性，目前還鮮有氣缸驅(qū)動(dòng)的雙上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，而氣缸驅(qū)動(dòng)在柔順性和安全性問題上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，將氣缸驅(qū)動(dòng)應(yīng)用到外骨骼上具有很大潛力。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氣動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人。本發(fā)明每個(gè)上肢訓(xùn)練裝置由第一關(guān)節(jié)組件、第二關(guān)節(jié)組件、第三關(guān)節(jié)組件、第四關(guān)節(jié)組件、第五關(guān)節(jié)組件串聯(lián) 而成，其中第一關(guān)節(jié)組件、第二關(guān)節(jié)組件、第三關(guān)節(jié)組件用于使用者肩部關(guān)節(jié)活動(dòng)，第四關(guān)節(jié)組件用于實(shí)現(xiàn)使用者肘部關(guān)節(jié)活動(dòng)，第五關(guān)節(jié)組件用于實(shí)現(xiàn)使用者腕關(guān)節(jié)活動(dòng)。本發(fā)明裝置為雙側(cè)十自由度氣動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人，能輔助患者雙側(cè)的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練，補(bǔ)充或替代專業(yè)醫(yī)師。