本發(fā)明涉及機器人技術(shù)、人體生物力學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)及康復(fù)工程領(lǐng)域，尤其涉及一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人。

背景技術(shù)：

隨著康復(fù)工程和智能技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人越來越多的應(yīng)用于康復(fù)領(lǐng)域。由腦血管病、運動損傷、術(shù)后并發(fā)癥等導(dǎo)致的上肢功能障礙，往往需要治療師進行一對一的康復(fù)治療來幫助患者恢復(fù)上肢活動度和肌力，然而治療師的短缺是目前康復(fù)科的一大現(xiàn)狀。但現(xiàn)有的上肢訓(xùn)練器械功能簡單，模式單一，且無法記錄患者在訓(xùn)練中的表現(xiàn)。因此，設(shè)計一款模式多樣的，能提高患者訓(xùn)練興趣且能記錄患者訓(xùn)練信息的上肢康復(fù)機器人十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：提供一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，可用于替代治療師的重復(fù)運動，輔助患者上肢在平面空間內(nèi)進行被動、助力和阻抗訓(xùn)練。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，包括工作平臺、電機驅(qū)動組件、傳動組件及手柄組件，所述的電機驅(qū)動組件、傳動組件及手柄組件分別安裝在所述的工作平臺上。

上述的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的電機驅(qū)動組件由電機架、電機、角度傳感器、螺紋軸、脹緊套、齒輪組及鋼絲繩組成；兩組所述的電機驅(qū)動組件分別固定在基座上；所述的電機與所述的螺紋軸安裝在所述的電機架上，所述的電機架固定在所述的基座上；所述的齒輪組相互配合，并分別由所述的脹緊套固定在所述的電機的輸出端及螺紋軸的輸入端，使所述的螺紋軸與所述的電機的輸出軸同步轉(zhuǎn)動；所述的螺紋軸的另一端裝有所述的角度傳感器；所述的鋼絲繩的中間段繞在所述的螺紋軸的螺紋上；所述的螺紋軸轉(zhuǎn)動時通過所述的鋼絲繩帶動所述的絞盤轉(zhuǎn)動。

上述的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的傳動組件由基座、主軸、絞盤、鋼絲繩、鋼絲繩固定件、連桿及萬向球組成；所述的連桿與連桿之間分別通過軸承連接并相對轉(zhuǎn)動；所述的主軸通過軸承安裝在所述的基座上，所述的主軸的輸出端通過所述的脹緊套與所述的連桿相連，所述的主軸的輸入端通過所述的脹緊套與所述的絞盤相連，使所述的絞盤帶動連桿與所述的主軸同步轉(zhuǎn)動；所述的絞盤的轉(zhuǎn)動半徑大于與所述的螺紋軸的半徑；所述的絞盤上設(shè)有所述的鋼絲繩固定件，所述鋼絲繩的兩端通過所述的鋼絲繩固定件固定；所述的萬向球固定在所述的連桿的遠端底部，并在所述的工作平臺提供的工作平面上滾動。

上述的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的手柄組件安裝在所述的連桿的遠端，所述的手柄組件由手柄、支撐板及軟墊組成；所述的手柄和軟墊分別設(shè)置在所述的支撐板的兩端，能調(diào)換所述的手柄和所述的軟墊的位置。

上述的平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其中，所述的支撐板上多個設(shè)有穿繩孔，位于所述的支撐板的兩端邊緣處。

本發(fā)明采用鋼絲繩傳動，實現(xiàn)減速增力的作用，相比常用的齒輪減速箱來說，具有優(yōu)秀的反向驅(qū)動能力，可以使控制系統(tǒng)更好的監(jiān)測患者的運動意圖，從而實現(xiàn)更順滑的人機交互體驗；在手柄組件中設(shè)計有萬向球，將病人手部和連桿的重力轉(zhuǎn)換為平面摩擦力，避免機械臂懸空，減小機械臂及轉(zhuǎn)軸所受彎矩，可以有效增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度；可以調(diào)換所述手柄和所述軟墊的位置，從而改變用戶的有效活動空間，擴大患者肩部的訓(xùn)練范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的電機驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的傳動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的手柄組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的普通活動范圍的使用演示圖。

圖6是本發(fā)明一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的擴大活動范圍的使用演示圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。

請參見附圖1所示，一種平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，包括工作平臺1000、電機驅(qū)動組件2000、傳動組件3000及手柄組件4000，所述的電機驅(qū)動組件2000、傳動組件3000及手柄組件4000分別安裝在所述的工作平臺1000上。

請參見附圖2及附圖3所示，所述的電機驅(qū)動組件2000由電機架2001、電機2002、角度傳感器2003、螺紋軸2004、脹緊套2005、齒輪組2006及鋼絲繩2007組成；兩組所述的電機驅(qū)動組件2000分別固定在基座3001上；所述的電機2002與所述的螺紋軸2004安裝在所述的電機架2001上，所述的電機架2001固定在所述的基座3001上；所述的齒輪組2006相互配合，并分別由所述的脹緊套2005固定在所述的電機2002的輸出端及螺紋軸2004的輸入端，使所述的螺紋軸2004與所述的電機2002的輸出軸同步轉(zhuǎn)動；所述的螺紋軸2004的另一端裝有所述的角度傳感器2003；所述的鋼絲繩2007的中間段繞在所述的螺紋軸2004的螺紋上；所述的螺紋軸2004轉(zhuǎn)動時通過所述的鋼絲繩2007帶動所述的絞盤3003轉(zhuǎn)動。

所述的傳動組件3000由基座3001、主軸3002、絞盤3003、鋼絲繩2007、鋼絲繩固定件3004、連桿3005、3006、3007、3008及萬向球3009組成；所述的連桿3005與連桿3006、連桿3006與連桿3007、連桿3007與連桿3008、連桿3008與連桿3009之間分別通過軸承連接并相對轉(zhuǎn)動；所述的主軸3002通過軸承安裝在所述的基座3001上，所述的主軸3002的輸出端通過所述的脹緊套2005與所述的連桿3005、3008相連，所述的主軸3002的輸入端通過所述的脹緊套2005與所述的絞盤3003相連，使所述的絞盤3003帶動連桿3005、3008與所述的主軸3002同步轉(zhuǎn)動；所述的絞盤3003的轉(zhuǎn)動半徑大于與所述的螺紋軸2004的半徑；所述的絞盤3003上設(shè)有所述的鋼絲繩固定件3004，所述鋼絲繩2007的兩端通過所述的鋼絲繩固定件3004固定；所述的萬向球3009固定在所述的連桿3006、3007的遠端底部，并可在所述的工作平臺1000提供的工作平面上滾動。

請參見附圖4至附圖6所示，所述的手柄組件4000安裝在所述的連桿3006、3007的遠端，所述的手柄組件4000由手柄4001、支撐板4002及軟墊4003組成；所述的手柄4001和軟墊4003分別設(shè)置在所述的支撐板4002的兩端。支撐板4002可以旋轉(zhuǎn)，手柄4001和軟墊4003的位置可以互換，從而改變用戶的有效活動空間，擴大患者肩部的訓(xùn)練范圍。

所述的支撐板4002上多個設(shè)有穿繩孔4004，位于所述的支撐板4002的兩端邊緣處，可將病人腕部固定在支撐板4002上，減少訓(xùn)練時出現(xiàn)其他部位輔助用力的情況。

工作平臺1000為平面上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人提供一個工作平面，電機驅(qū)動組件2000、傳動組件3000和手柄組件4000均在工作平臺1000上，且不會超出工作平臺1000范圍。

綜上所述，本發(fā)明采用鋼絲繩傳動，實現(xiàn)減速增力的作用，相比常用的齒輪減速箱來說，具有優(yōu)秀的反向驅(qū)動能力，可以使控制系統(tǒng)更好的監(jiān)測患者的運動意圖，從而實現(xiàn)更順滑的人機交互體驗；在手柄組件中設(shè)計有萬向球，將病人手部和連桿的重力轉(zhuǎn)換為平面摩擦力，避免機械臂懸空，減小機械臂及轉(zhuǎn)軸所受彎矩，可以有效增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度；可以調(diào)換所述手柄和所述軟墊的位置，從而改變用戶的有效活動空間，擴大患者肩部的訓(xùn)練范圍。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。