[發明專利]形狀記憶合金繩索驅動的上肢康復訓練裝置及方法

有效

• 申請號: 201910360643.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110037892B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 訾斌;孫智;錢森;李元
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A63B23/12;A63B23/14;A63B21/055
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.形狀記憶合金繩索驅動的上肢康復訓練裝置，其特征在于：包括形狀記憶合金驅動器模塊、肩關節運動模塊、兩組上臂桿、兩組肘關節運動模塊、前臂桿、腕關節運動模塊，其中：

肩關節運動模塊包括十字萬向方塊體，十字萬向方塊體其中兩個相對側面分別設有肩關節連接板，兩肩關節連接板各自一端分別通過轉軸轉動連接于十字萬向方塊體對應側面，每個肩關節連接板還分別緊貼固定連接有肩關節安裝板，其中一個肩關節連接板的轉軸的軸端還同軸固定連接有繩鼓，十字萬向方塊體另外兩個相對側面分別設有上臂連接板，兩上臂連接板各自一端分別通過轉軸轉動連接于十字萬向方塊體對應側面，兩個上臂連接板板端延伸方向與肩關節安裝板板端延伸方向相反，即上臂連接板板端向遠離驅動器安裝平板的方向延伸，其中一個上臂連接板的轉軸軸端還同軸固定連接有繩鼓，每個繩鼓上均有兩段旋向相反的螺紋，兩繩鼓分別隨各自連接的轉軸共同轉動；

每組上臂桿分別包括上臂調節機構、上臂支撐桿、上臂托架，其中上臂支撐桿軸向一端穿入并連接于上臂調節機構，并由上臂調節機構調節上臂支撐桿的穿出長度，上臂托架通過卡箍套裝固定于上臂支撐桿，所述肩關節運動模塊中，兩上臂連接板一一對應與兩組上臂支撐桿的上臂調節機構固定連接；

每組肘關節運動模塊分別包括一對肘關節支撐架，以及滑動軸承座、肘關節連接桿、肘關節轉動架、肘關節連接架，每組肘關節運動模塊中，兩肘關節支撐架之間固定連接有導桿，滑動軸承座中心裝配有自潤滑軸承，且滑動軸承座通過自潤滑軸承滑動安裝于導桿上，滑動軸承座一側側面還連接有繩鉤，肘關節連接桿一端固定連接滑動軸承座，肘關節連接桿另一端穿過其中一個肘關節支撐架，肘關節轉動架一端通過轉軸轉動連接于肘關節連接桿另一端，肘關節轉動架另一端連接肘關節連接架，每個肘關節支撐架對應于肘關節轉動架另一端方向的側面分別連接有夾持桿，每個夾持桿桿端分別連接有卡箍，其中供肘關節連接桿穿過的肘關節支架中與夾持桿所在側面相鄰的另一側面安裝有肘關節運動滑輪組，且肘關節運動滑輪組所在方向與繩鉤所在方向相反；兩組上臂支撐桿軸向另一端一一對應固定連接兩組肘關節運動模塊中的肘關節連接架，且肘關節運動模塊中夾持桿連接的卡箍套裝固定于對應的上臂支撐桿；

前臂桿包括一對相對設置的前臂支撐桿，以及前臂調節機構、前臂托架，兩前臂支撐桿各自一端一一對應通過轉軸轉動連接于兩組肘關節運動模塊中的肘關節連接架，每個前臂支撐桿各自另一端與前臂調節機構之間分別固定連接有導桿，兩個前臂支撐桿連接的導桿軸向相互平行，以前臂支撐桿彼此相對的一面為內側面，每個前臂支撐桿內側面靠近前臂調節機構位置分別固定連接有一對滾珠絲桿軸承座，每個前臂支撐桿上兩滾珠絲桿軸承座之間分別轉動連接有滾珠絲桿，滾珠絲桿的軸向分別平行于導桿，每個滾珠絲桿一端分別穿入并連接前臂調節機構，由前臂調節機構驅動滾珠絲桿轉動，每個滾珠絲桿上分別螺合安裝有滾珠絲桿螺母座，且滾珠絲桿螺母座同時滑動裝配在滾珠絲桿對應前臂支撐桿連接的導桿上，前臂托架固定于兩前臂支撐桿；

腕關節運動模塊包括一對同軸相對的分別呈環形的腕關節基座，兩腕關節基座之間固定連接有多個雙程形狀記憶合金彈簧，每個雙程形狀記憶合金彈簧（604）軸向分別平行于腕關節基座軸向，其中一個腕關節基座周向側面通過腕關節支架固定連接前臂桿中的兩個滾珠絲桿螺母座，以該腕關節基座作為固定端，另一個腕關節基座作為自由端，自由端連接有一對手柄支架，兩手柄支架分別平行于腕關節基座軸向，兩手柄支架端部之間連接有握持手柄；

形狀記憶合金驅動器模塊包括驅動器安裝平板，驅動器安裝平板一側板面設有八個形狀記憶合金驅動器，肩關節運動模塊中每個肩關節安裝板板端分別固定連接驅動器安裝平板另一側板面，驅動器安裝平板的周向側面設有多個分別與形狀記憶合金驅動器一一對應配合的滑輪組，每個形狀記憶合金驅動器分別由一對驅動器基座、多個滑塊導桿、運動滑塊、單程形狀記憶合金彈簧構成，每個形狀記憶合金驅動器中，兩驅動器基座固定于驅動器安裝平板并且彼此相對，多個滑塊導桿平行固定連接于兩個驅動器基座之間，運動滑塊滑動裝配在多個滑塊導桿上，單程形狀記憶合金彈簧固定連接于其中一個驅動器基座和該驅動器基座對應方向的運動滑塊一端之間，且單程形狀記憶合金彈簧軸向平行于滑塊導桿，運動滑塊另一端連接有繩索，繩索穿過運動滑塊另一端對應方向的驅動器基座后再繞過該形狀記憶合金驅動器對應的滑輪組；

八個形狀記憶合金驅動器均分為四組，其中：

第一組中兩個形狀記憶合金驅動器的繩索分別延伸至肩關節運動模塊中一個繩鼓位置，第一組中一個形狀記憶合金驅動器的繩索從一個方向纏繞固定于該繩鼓的一段螺紋上，第一組中另一個形狀記憶合金驅動器的繩索從另一個方向纏繞固定于該繩鼓的另一段螺紋上；

第二組中兩個形狀記憶合金驅動器的繩索分別延伸至肩關節運動模塊中另一個繩鼓位置，第二組中一個形狀記憶合金驅動器的繩索從一個方向纏繞固定于該繩鼓的一段螺紋上，第二組中另一個形狀記憶合金驅動器的繩索從另一個方向纏繞固定于該繩鼓的另一段螺紋上；

第三組中兩個形狀記憶合金驅動器的繩索分別延伸至一組肘關節運動模塊中滑動軸承座的繩鉤位置，并在不同方向固定于該繩鉤上；

第四組中兩個形狀記憶合金驅動器的繩索分別延伸至另一組肘關節運動模塊中滑動軸承座的繩鉤位置，并在不同方向固定于該繩鉤上。