[發明專利]一種2-SPU/RR并聯氣動腕康復裝置

有效

• 申請號: 201811501344.5
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109394477B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張雷雨;李劍鋒;董明杰;孟令邦;張凱;左世平
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明涉及一種2?SPU/RR并聯氣動腕康復裝置，該裝置采用2?SPU/RR并聯構型，主要包括兩條SPU支鏈、RR支鏈、前臂半環、基座半環、弧形托板及支座；SPU支鏈包含球副S、氣缸及虎克副U，RR支鏈包括屈/伸半環、橈偏/尺偏半環及相應轉軸組件。基座半環下部具有長條矩形截面的底板結構，前臂半環安裝在底板結構上，在基座半環的前后兩端分別由兩個支座共同支撐；RR支鏈安裝在基座半環內部，SPU支鏈將前臂半環與RR支鏈連接在一起，弧形托板安裝在基座半環的底板結構上，前臂半環、弧形托板及基座半環三者的軸線重合。該裝置具有承載能力強、結構緊湊、體積小巧及運動范圍大的優點，與人體上肢接觸的零部件均采用開口結構，大幅提高患者的穿戴便捷性和舒適度。

技術領域

本發明涉及一種2-SPU/RR并聯氣動腕康復裝置，具體說，涉及腕康復裝置。

背景技術

腕關節作為上肢在支撐、推拉等活動中承受負荷最大的關節，在日常生活和體育活動中很容易造成損傷。國內外相關學者針對腕關節結構組成、運動、損傷等進行了深入的研究，根據腕關節的生理結構特點，提出了關于腕關節的康復機構，使得腕關節康復機器人的研究得到了長足的發展。專利文件1“一種串并混聯肘腕康復機器人”(CN 103251493 B)采用三個電動推桿和一個伺服電機作為驅動單元，末端采用了封閉的環形手腕支座，采用了3-RPS并聯機構，實現肘關節屈/伸、腕關節屈/伸及橈偏/尺偏訓練。專利文件2“一種繩驅動肘腕康復機器人”(CN 106726350 A)采用8根鋼絲繩驅動該機器人，針對肘、前臂和腕進行康復訓練，腕康復裝置包含3個封閉圓環，放置于機器人前端，布置4根鋼絲繩對末端兩轉動自由度進行牽引，實現腕關節屈/伸及橈偏/尺偏康復訓練。專利文件3“一種基于自適應的并聯腕關節康復訓練裝置”(CN 106726353 A)采用兩條UPS支鏈連接手部支架，該裝置本身具有6個自由度，當人體手腕、手掌與裝置固定后，借助人體腕、手掌的約束，抑制其中的4個自由度，剩余兩個轉動自由度，實現對腕關節的康復訓練。

上述3項專利文件雖然能夠實現對腕關節的康復訓練，仍存在一定問題，專利文件1采用三個電動推桿，推桿裝置本身體積較大，而人體前臂及腕關節體積較小，造成該串并混聯肘腕康復機器人體積較大，且末端的手腕支座為封閉環形，對于多數腦卒中、偏癱患者，存在難以穿戴的問題。專利文件2采用鋼絲繩驅動，大幅降低驅動單元所占用的體積，然而在腕關節位置仍設置了3個封閉圓環支座，仍存在難以穿戴的問題。專利文件3的康復訓練裝置具有6個自由度，依賴人體腕、掌消除其中4個自由度，因此，腕關節及手掌需要承受裝置自身重量和附加約束力，對于患者腕關節康復存在不利影響。

為了克服上述問題，結合應用實際和穿戴方便性，提出一種2-SPU/RR并聯氣動腕康復裝置，設置了兩條SPU支鏈和RR支鏈，兩條SPU支鏈均連接RR 支鏈，構成并聯腕康復機構，SPU支鏈的滑動副P采用體積較小的氣缸作為驅動元件，同時，與人體接觸的位置均采用開環設計，大大方便患者穿戴及綁縛便捷性，該并聯氣動腕康復裝置具有結構緊湊、體積小巧、穿戴方便及運動范圍大的優點。

發明內容

本發明的目的在于提供并聯氣動腕康復裝置，以實現上述功能和目標。

本發明的實施例提供了一種2-SPU/RR并聯氣動腕康復裝置，其特征在于，該腕康復裝置采用2-SPU/RR并聯構型，主要包括兩條SPU支鏈、RR支鏈、前臂半環、基座半環、弧形托板及支座；SPU支鏈主要包含球副S、氣缸及虎克副 U，RR支鏈主要包括屈/伸半環、橈偏/尺偏半環及相應轉軸組件。基座半環下部具有長條矩形截面的底板結構，前臂半環安裝在底板結構上，在基座半環的前后兩端分別由兩個支座共同支撐；RR支鏈安裝在基座半環內部，SPU支鏈將前臂半環與RR支鏈連接在一起，弧形托板安裝在基座半環的底板結構上，前臂半環、弧形托板及基座半環三者的軸線重合。