[發明專利]一種腕關節運動功能評測與康復機器人

有效

• 申請號: 202010153856.8
• 申請日: 2020-03-07
• 公開（公告）號: CN111281394B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 于薇薇;王天陽;何志杰;王潤孝;王海洋;陳亞勝;陸正煜;姜民;任志軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61H1/02
• 代理公司: 西安匠星互智知識產權代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種腕關節運動功能評測與康復機器人，依據人體腕關節骨骼結構實現腕關節所有運動形式，且可為小臂長度粗細不同以及手腕長度不同的患者調節設備的結構。其肘部位置調節機構與支架固連，腕關節環轉機構、腕關節環轉軸線調節機構、尺橈偏驅動機構、掌背屈驅動機構和末端抓握機構分別連接在肘部位置調節機構的端部。其末端抓握機構的握柄可與設備分離，握柄內裝有陀螺儀，當握柄與設備分離時，可通過握柄測量患者的腕關節活動范圍；當握柄拼接在設備上時，可利用握柄測量患者與設備的人機交互作用力。機器人結構適用于不同患者，評測患者運動功能狀態，實現個性化、定量化康復評估與訓練的腕關節運動功能評測與康復。

技術領域

本發明涉及機器人及評測功能的醫用設備技術，具體地說，涉及一種具備腕關節運動功能康復與評測功能的醫用設備。

背景技術

腦卒中在老年人人群中發病率很高，其中80％～90％的幸存患者往往出現偏癱后遺癥。值得注意的是，在人的日常生活及工作中，上肢及手的功能起著重要的作用，許多腦卒中患者在發病后出現上肢及手的功能障礙，主要表現為手指屈曲、內收，腕關節屈曲并向尺側偏斜，因此極大地影響了患者的日常生活，也加重了家庭和社會的負擔。目前，國內臨床上對腦卒中患者的康復治療方法主要是采用傳統的患者和醫師一對一訓練法，該治療方式的效率較低、醫師工作強度大、難以定量地評測患者康復水平。

發明專利CN108465209A“一種腕關節全功能訓練機器人”，包括依次連接的前臂運動裝置、腕關節上下擺動裝置和腕關節左右旋轉裝置。該機器人通過運動裝置，可實現對患者腕關節三個不同自由度的運動功能訓練；機器人通過多個角度傳感器可測得患者的腕關節運動范圍數據。理論上患者前臂的環轉軸線應與該機器人的前臂托回轉軸線進行旋轉重合，但由于不同患者的前臂粗細不同，該機器人難以解決人體前臂環轉軸線與前臂托回轉軸線不重合的問題；機器人沒有使用用于驅動腕關節左右旋轉裝置的電機，也未安裝有力/扭矩傳感器，無法實現腕關節掌屈/背屈的主動運動，該機器人無法測量患者與機器人的人機交互作用力。在發明專利CN105796285A“一種上肢康復機器人手指及手腕訓練裝置”中，該裝置包括安裝基座、手腕旋轉運動機構和手指抓握及伸展運動機構；該裝置的手腕旋轉運動機構包括伺服電機、第一級減速機構和第二級減速機構，可實現患者的腕部環轉運動；手指抓握及伸展運動機構可實現患者的手指抓握及伸展訓練。理論上患者前臂的環轉軸線應與該裝置的手腕旋轉運動機構的旋轉軸線重合，但由于不同患者的前臂粗細不同，該裝置難以解決人體前臂環轉軸線與手腕旋轉運動機構回轉軸線不重合的問題；僅能夠實現手腕的環轉運動，無法實現腕關節的尺偏/橈偏和掌屈/背屈兩個方向的康復訓練；難以實時監測患者與裝置之間的人機交互作用力。在發明專利CN106726353B“一種基于自適應的并聯腕關節康復訓練裝置”中采用并聯結構形式，當人體穿戴后具有兩個轉動自由度，可實現患者的尺偏/橈偏和掌屈/背屈兩個方向的康復訓練。訓練裝置采用并聯結構，無法實現患者腕關節的環轉運動；該訓練裝置未安裝編碼器和陀螺儀等角位移測量傳感器，從而無法對不同患者腕關節的運動范圍進行評測；也無法對患者與裝置之間的交互作用力進行測量。

近年來，雖然出現了許多康復機器人，或康復機器人輔助的康復治療設備。但大多數設備與產品仍存在康復訓練的模式不夠全面、設備對人體運動功能狀態的測量手段尚不完善、難以針對不同的患者進行個性化的評估等。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種腕關節運動功能評測與康復機器人；該機器人可廣泛適用于不同患者，實現個性化、定量化康復評估和訓練腕關節運動功能評測與康復。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括支架、肘部位置調節機構、腕關節環轉機構、腕關節環轉軸線調節機構、尺橈偏驅動機構、掌背屈驅動機構和末端抓握機構，所述肘部位置調節機構與支架固連，腕關節環轉機構、腕關節環轉軸線調節機構、尺橈偏驅動機構、掌背屈驅動機構和末端抓握機構分別連接在肘部位置調節機構的端部；