專利名稱：外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人
技術(shù) 領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種康復(fù)機(jī)器人，特別涉及一種通過助動(dòng)人體肩胛骨旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn) 上肢康復(fù)的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
人類的上臂在做前屈或外展運(yùn)動(dòng)時(shí)，要帶動(dòng)肩胛骨在一定的范圍內(nèi)，按一定的比 例做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。若將人類的上臂以自然鉛錘放置的位置為基準(zhǔn)，上臂前屈或外展運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn) 角不超過30°時(shí)，肩胛骨不會被帶動(dòng)做任何旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一旦上臂前屈或外展運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角超 過30°后，上臂每前屈或外展2°，肩胛骨旋轉(zhuǎn)1°，這就是著名的上臂連帶肩胛骨運(yùn)動(dòng)的 2-1規(guī)律。上臂的前屈和外展運(yùn)動(dòng)分別發(fā)生在兩個(gè)相互正交的平面內(nèi)，但不論是前屈運(yùn)動(dòng)還 是外展運(yùn)動(dòng)，肩胛骨都始終在平行于外展運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，按2-1規(guī)律做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。肩胛骨的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過連接上臂肱骨與肩胛骨的有關(guān)肌肉來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)生中風(fēng)、偏癱、肌肉麻痹 等疾患時(shí)，會造成帶動(dòng)肩胛骨運(yùn)動(dòng)的肌肉的收縮功能喪失，從而上臂連帶肩胛骨運(yùn)動(dòng)的能 力也就喪失了。這時(shí)若強(qiáng)行驅(qū)使上臂做前屈或外展運(yùn)動(dòng)，肱骨與肩胛骨之間相連的肌肉反 而會被拉傷。上肢康復(fù)的傳統(tǒng)治療方法是康復(fù)理療師手把手輔助患者進(jìn)行訓(xùn)練，理療師的一只 手在前屈或外展患者的上臂時(shí)，另一只手同時(shí)要按2-1規(guī)律旋轉(zhuǎn)患者的肩胛骨。這種方法 存在諸多問題，首先是理療師的工作勞動(dòng)強(qiáng)度很大，訓(xùn)練任務(wù)繁重，沒有更多的時(shí)間和精力 專注于臨床數(shù)據(jù)的分析及治療方案的改進(jìn)，其次是訓(xùn)練效果受理療師的主觀影響較大，最 重要的是理療師不能精確、持久地保證肩胛骨是按照人體運(yùn)動(dòng)學(xué)的2-1規(guī)律做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的，這樣反而會對喪失收縮功能的肌肉造成進(jìn)一步的拉傷?，F(xiàn)有的用于上肢康復(fù)的訓(xùn)練機(jī)器人，雖然利用機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)減輕了理療師的 負(fù)擔(dān)，提高了訓(xùn)練效率，但存在的問題是其技術(shù)并沒有涉及上臂連帶肩胛骨運(yùn)動(dòng)的2-1規(guī) 律，由于機(jī)器人的剛性特點(diǎn)，反而有可能會對喪失收縮功能的肌肉造成進(jìn)一步的拉傷。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其遵循人體 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)的上臂連帶肩胛骨運(yùn)動(dòng)的2-1規(guī)律，通過助動(dòng)人體肩胛骨讓機(jī)械上臂在輔助人 的上臂做前屈或外展時(shí)，按2-1規(guī)律助動(dòng)肩胛骨做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型是一種外骨 骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，包括上臂部100，上臂前屈助動(dòng)部200，上臂外展助動(dòng)部300，肩胛骨 旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部400，傳動(dòng)部500及支架部600。上臂部100通過箍緊套101將人的上臂與機(jī) 械上臂102柔性地箍連在一起，機(jī)械上臂102固定在與上臂前屈助動(dòng)部200固連的傳動(dòng)部 500的傳動(dòng)輪A501上，上臂前屈助動(dòng)部200通過水平導(dǎo)桿A204連接于上臂外展助動(dòng)部300， 上臂外展助動(dòng)部300通過螺桿604和垂直導(dǎo)桿603固定在支架601上，肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部 400通過水平導(dǎo)桿D602固定在支架601上，傳動(dòng)部500通過傳動(dòng)輪A501、傳動(dòng)輪B502、細(xì)鋼纜B503、細(xì)鋼纜C504、轉(zhuǎn)向輪507、前屈傳動(dòng)輪511及外展傳動(dòng)輪512連接上臂前屈助動(dòng)部 200、上臂外展助動(dòng)部300和肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部400，帶動(dòng)上臂部100完成前屈/外展運(yùn)動(dòng)， 前屈傳動(dòng)輪511的直徑是傳動(dòng)輪A501直徑的2倍，前屈轉(zhuǎn)角與肩胛骨轉(zhuǎn)角按1 2的規(guī)律 轉(zhuǎn)動(dòng)，外展傳動(dòng)輪512的直徑是傳動(dòng)輪B502直徑的2倍，外展 轉(zhuǎn)角與肩胛骨轉(zhuǎn)角按1 2 的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的上臂部100主要包括箍緊套101和機(jī)械上臂102，箍緊套101通過固定件 A103固定在機(jī)械上臂102的上端內(nèi)側(cè)。所述的上臂前屈助動(dòng)部200主要包括直流伺服電機(jī)A201、法蘭盤A202、傳動(dòng)軸 A203、水平導(dǎo)桿A204、水平位置調(diào)節(jié)塊A205、水平位置調(diào)節(jié)塊B206，直流伺服電機(jī)A201與法 蘭盤A202依次固定于水平位置調(diào)節(jié)塊A205上，直流伺服電機(jī)輸出軸A207與傳動(dòng)軸A203通 過緊釘螺釘A208連接，水平導(dǎo)桿A204貫穿水平位置調(diào)節(jié)塊A205和水平位置調(diào)節(jié)塊B206， 水平位置調(diào)節(jié)塊B206通過鎖緊螺母A211固定于水平導(dǎo)桿A204靠近上臂外展助動(dòng)部300 的一端，水平位置調(diào)節(jié)塊A205通過緊釘螺釘B209連接于水平導(dǎo)桿A204靠近上臂部100的 一端，松動(dòng)緊釘螺釘B209可沿水平導(dǎo)桿A204水平移動(dòng)水平位置調(diào)節(jié)塊A205。所述的上臂外展助動(dòng)部300主要包括直流伺服電機(jī)B301、法蘭盤B302、傳動(dòng)軸 B303、水平導(dǎo)桿B304、水平導(dǎo)桿C305、固定塊306、水平位置調(diào)節(jié)塊C307、鉛垂位置調(diào)節(jié)塊 308，直流伺服電機(jī)B301與法蘭盤B302依次固定于水平位置調(diào)節(jié)塊C307上，直流伺服電機(jī) 輸出軸B309通過緊釘螺釘D310與傳動(dòng)軸B303連接，水平導(dǎo)桿B304貫穿固定塊306和上 臂前屈助動(dòng)部200的水平位置調(diào)節(jié)塊B206，固定塊306固定于水平導(dǎo)桿B304靠近支架部 600的一端，水平位置調(diào)節(jié)塊B206通過緊釘螺釘C210連接于水平導(dǎo)桿B304的另一端，松動(dòng) 緊釘螺釘C210可沿水平導(dǎo)桿B304水平移動(dòng)水平位置調(diào)節(jié)塊B206，水平導(dǎo)桿C305貫穿水平 位置調(diào)節(jié)塊C307和鉛垂位置調(diào)節(jié)塊308，鉛垂位置調(diào)節(jié)塊308通過鎖緊螺母B312固定于水 平導(dǎo)桿C305靠近支架部(600)的一端，水平位置調(diào)節(jié)塊C307通過緊釘螺釘E311連接于水 平導(dǎo)桿C305的另一端，松動(dòng)緊釘螺釘E311可沿水平導(dǎo)桿C305水平移動(dòng)水平位置調(diào)節(jié)塊 C307，鉛垂位置調(diào)節(jié)塊308通過鎖緊螺母C313固定在支架部600的螺桿604上，松動(dòng)鎖緊 螺母C313通過旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺母314可沿支架部600的垂直導(dǎo)桿603上下移動(dòng)鉛垂位置調(diào)節(jié) 塊 308。所述的肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部400主要包括接觸盤401、浮動(dòng)助動(dòng)盤402、固定助動(dòng)盤 403、傳動(dòng)軸C404、水平位置調(diào)節(jié)塊D405、配重輪406、細(xì)鋼纜A407和配重塊A408，接觸盤 401通過固定件B410與浮動(dòng)助動(dòng)盤402固連，固定助動(dòng)盤403上安裝了三個(gè)相同的套筒 411，套筒411內(nèi)部安裝有彈簧412和球頭銷413，浮動(dòng)助動(dòng)盤402的背面有三個(gè)與球頭銷 413球頭半徑相同的半球面凹坑，球頭銷413的球頭分別對應(yīng)安裝于半球面凹坑內(nèi)，使浮動(dòng) 助動(dòng)盤402與固定助動(dòng)盤403非剛性連接，彈簧412作用在于使接觸盤401與人體肩胛骨 之間有個(gè)緩沖。傳動(dòng)軸C404通過平鍵C414與固定助力盤403連接，水平位置調(diào)節(jié)塊D405 通過軸承417與傳動(dòng)軸C404連接，通過緊釘螺釘F416與水平導(dǎo)桿D602連接，手動(dòng)松動(dòng)緊 釘螺釘F416可使水平位置調(diào)節(jié)塊D405沿水平導(dǎo)桿D602水平移動(dòng)，配重輪406通過平鍵 D415與傳動(dòng)軸C404連接，細(xì)鋼纜A407的一端纏繞在配重輪406的輪槽A418里，另一端懸 吊配重塊A408。所述的傳動(dòng)部500由前屈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和外展傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中前屈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由傳動(dòng)輪A501、細(xì)鋼纜B503、細(xì)鋼纜D505、轉(zhuǎn)向輪507、活動(dòng)套筒508、張緊器A509、前屈傳動(dòng)輪511及配重塊B513組成，傳動(dòng)輪A501通過平鍵A212與上臂前屈助動(dòng)部200的傳動(dòng)軸 A203連接，細(xì)鋼纜B503 —端連接于傳動(dòng)輪A501上，經(jīng)轉(zhuǎn)向輪507轉(zhuǎn)向90°后，經(jīng)活動(dòng)套筒 508的徑向槽孔、張緊器A509，另一端纏繞在前屈傳動(dòng)輪511的輪槽B515里，細(xì)鋼纜D505 一端纏繞在前屈傳動(dòng)輪511的輪槽C516里，一端懸吊配重塊B513 ；外展傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由傳 動(dòng)輪B502、細(xì)鋼纜C504、細(xì)鋼纜E506、張緊器B510、外展傳動(dòng)輪512及配重塊C514組成，傳 動(dòng)輪B502通過平鍵B315與上臂外展助動(dòng)部300的傳動(dòng)軸B303連接，細(xì)鋼纜C504 —端連 接于傳動(dòng)輪B502上，經(jīng)張緊器B510，另一端纏繞在外展傳動(dòng)輪512的輪槽D517里，細(xì)鋼纜 E506 一端纏繞在外展傳動(dòng)輪512的輪槽E518里，一端懸吊配重塊C514。張緊器A509和張 緊器B510的作用在于，細(xì)鋼纜B503和細(xì)鋼纜C504在使用過程中因使用發(fā)生徑向變形時(shí)， 可以通過旋動(dòng)其螺紋端進(jìn)行固緊?；顒?dòng)套筒508的徑向槽孔的弧度為150°，不會使細(xì)鋼 纜C504與活動(dòng)套筒508因機(jī)械上臂102的外展運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，從而影響細(xì)鋼纜C504的使 用壽命。所述的支架部600主要由支架601、水平導(dǎo)桿D602、垂直導(dǎo)桿603及螺桿604組成， 支架601為框架結(jié)構(gòu)，其上垂直安裝垂直導(dǎo)桿603和螺桿604，垂直導(dǎo)桿603和螺桿604的 下端通過鎖緊螺母D605固定于支架601上，水平導(dǎo)桿D602貫穿支架601的上部對稱地伸 出在支架601的兩端，用固定件H606固定。所述的配重輪406、前屈傳動(dòng)輪511和外展傳動(dòng)輪512上均設(shè)有定位裝置，該定位 裝置主要由定位爪承板409、定位爪A419、定位爪B519和定位爪C520、扇形定位塊A420、 扇形定位塊B521和扇形定位塊C522、平鍵D415及銷釘A523和銷釘B524組成，定位爪承 板409通過固定件C421固定于肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部400的水平位置調(diào)節(jié)塊D405上，定位爪 A419、定位爪B519和定位爪C520通過固定件D422分別固定于定位爪承板409上，扇形定位 塊A420、扇形定位塊B521和扇形定位塊C522通過固定件E423、固定件F525和固定件G526 分別固定于配重輪406、前屈傳動(dòng)輪511和外展傳動(dòng)輪512上，配重輪406通過平鍵D415 與傳動(dòng)軸C404連接，前屈傳動(dòng)輪511和外展傳動(dòng)輪512通過銷釘A523和銷釘B524分別與 傳動(dòng)軸C404連接，傳動(dòng)軸C404上設(shè)有空槽424，空槽424弧度為90°。銷釘A523和銷釘 B524的一端伸入傳動(dòng)軸C404的空槽424內(nèi)，另一端螺紋端分別固連于前屈傳動(dòng)輪511和外 展傳動(dòng)輪512上。所述的機(jī)械上臂的前屈運(yùn)動(dòng)范圍和外展運(yùn)動(dòng)范圍均為0-180°。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練效率都可以得到 保證，可以使治療師從繁重的工作中解放出來，從而有更多的精力和時(shí)間專注于臨床數(shù)據(jù) 的分析及治療方案的改進(jìn)；2、與現(xiàn)有的用于上肢康復(fù)的訓(xùn)練機(jī)器人相比較，加入了柔性部 件，使患者使用起來更舒適；3、符合人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)上臂連帶肩胛骨運(yùn)動(dòng)的2-1規(guī)律，可以 更為科學(xué)的進(jìn)行患者的上肢康復(fù)訓(xùn)練。

圖1是本實(shí)用新型的工作原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的總體立體結(jié)構(gòu)圖；圖3是 本實(shí)用新型的總體立體結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實(shí)用新型的正視圖；圖5是本實(shí)用新型的俯視圖； 圖6是本實(shí)用新型圖5A-A方向的部分剖視圖；圖7是本實(shí)用新型圖5B-B方向的部分剖視圖；圖8是本實(shí)用新型圖7C-C方向的部分剖視圖；圖9是本實(shí)用新型配重輪406的放大剖 視圖；圖10是本實(shí)用新型前屈傳動(dòng)輪511的放大剖視圖；圖11是本實(shí)用新型外展傳動(dòng)輪 512的放大剖視圖。 圖中100_上臂部；101-箍緊套；102-機(jī)械上臂；103-固定件A ;200_上臂前屈助 動(dòng)部；201-直流伺服電機(jī)A ；202-法蘭盤A ；203-傳動(dòng)軸A ;204_水平導(dǎo)桿A ；205-水平位置 調(diào)節(jié)塊A ；206-水平位置調(diào)節(jié)塊B ；207-直流伺服電機(jī)輸出軸A ；208-緊釘螺釘A ；209-緊 釘螺釘B ；210-緊釘螺釘C ;211_鎖緊螺母A ；212-平鍵A ；300-上臂外展助動(dòng)部；301-直 流伺服電機(jī)B ；302-法蘭盤B ；303-傳動(dòng)軸B ；304-水平導(dǎo)桿B ；305-水平導(dǎo)桿C ；306-固 定塊；307-水平位置調(diào)節(jié)塊C ;308_鉛垂位置調(diào)節(jié)塊；309-直流伺服電機(jī)輸出軸B ;310_緊 釘螺釘D ；311-緊釘螺釘E ；312-鎖緊螺母B ；313-鎖緊螺母C ；314-調(diào)節(jié)螺母；315-平鍵 B ；400-肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部；401-接觸盤；402-浮動(dòng)助動(dòng)盤；403-固定助動(dòng)盤；404-傳動(dòng)軸 C ；405-水平位置調(diào)節(jié)塊D ；406-配重輪；407-細(xì)鋼纜A ；408-配重塊A ；409-定位爪承板； 410-固定件B ；411-套筒；412-彈簧；413-球頭銷；414-平鍵C ；415-平鍵D ；416-緊釘螺 釘F ；417-軸承；418-輪槽A ；419-定位爪A ；420-扇形定位塊A ；421-固定件C ；422-固定 件D ；423-固定件E ；424-空槽；500-傳動(dòng)部；501-傳動(dòng)輪A ；502-傳動(dòng)輪B ；503-細(xì)鋼纜B ； 504-細(xì)鋼纜C ；505-細(xì)鋼纜D ；506-細(xì)鋼纜E ；507-轉(zhuǎn)向輪；508-活動(dòng)套筒；509-張緊器A ； 510-張緊器B ;511-前屈傳動(dòng)輪；512-外展傳動(dòng)輪；513-配重塊B ;514_配重塊C ;515_輪 槽B ；516-輪槽C ；517-輪槽D ；518-輪槽E ；519-定位爪B ；520-定位爪C ；521-扇形定位 塊B ；522-扇形定位塊C ；523-銷釘A ；524-銷釘B ；525-固定件F ；526-固定件G ；600-支 架部；601-支架；602-水平導(dǎo)桿D ；603-垂直導(dǎo)桿；604-螺桿；605-鎖緊螺母D ；606-固定 件H。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行說明。實(shí)施例1 參見圖1-圖7，將外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人放置在人所坐椅子的后面并 固定，找到人體肩胛骨的旋轉(zhuǎn)中心，調(diào)節(jié)椅子的高度，使傳動(dòng)軸C404的軸心與人體肩胛骨 的旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。手動(dòng)松動(dòng)緊釘螺釘F416沿水平導(dǎo)桿D602水平移動(dòng)水平位置調(diào)節(jié) 塊D405，使傳動(dòng)軸C404的軸心與人體肩胛骨的旋轉(zhuǎn)中心重合，固緊緊釘螺釘F416，使人的 肩胛骨嵌合在接觸盤401的凹面，然后用柔性繩帶將人固定在椅子上。同樣，松動(dòng)緊釘螺釘 B209、緊釘螺釘C210和緊釘螺釘E311，調(diào)節(jié)水平位置調(diào)節(jié)塊A205、水平位置調(diào)節(jié)塊B206和 水平位置調(diào)節(jié)塊C307的水平位置，松動(dòng)鎖緊螺母C313通過旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺母314調(diào)節(jié)鉛垂位 置調(diào)節(jié)塊308的鉛垂位置，確保傳動(dòng)軸B303的軸線通過人體肱骨頭轉(zhuǎn)動(dòng)中心，同時(shí)將機(jī)械 上臂102與人體上臂用箍緊套101固定在一起。以人體上臂自然下垂時(shí)各部件的位置為初始位置，此時(shí)上臂前屈或外展的轉(zhuǎn)角均 為0°。參見圖12、圖13及圖14，配重輪406通過平鍵D415與傳動(dòng)軸C404連接，配重輪 406與傳動(dòng)軸C404同步轉(zhuǎn)動(dòng)。初始位置時(shí)，配重輪406上的扇形定位塊A420與定位爪A419 的定位面接觸，阻止配重輪406帶動(dòng)傳動(dòng)軸C404沿配重塊A408在其重力作用下生成的轉(zhuǎn) 矩方向轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，前屈傳動(dòng)輪511上和外展傳動(dòng)輪512上的扇形定位塊B521和扇形定位 塊C522分別與定位爪B519和定位爪C520的定位面接觸，阻止前屈傳動(dòng)輪511和外展傳動(dòng)輪512沿配重塊B513和配重塊C514在其重力作用下生成的轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)機(jī)械上臂102帶動(dòng)人的上臂做前屈運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)輪A501帶動(dòng)細(xì)鋼纜B503繞上 臂前屈助動(dòng)部200傳動(dòng)軸A203的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。細(xì)鋼纜B503經(jīng)轉(zhuǎn)向輪507轉(zhuǎn)向90°，帶動(dòng)前 屈傳動(dòng)輪511沿與配重塊B513在其重力作用下生成的轉(zhuǎn)矩方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)輪 A501與前屈傳動(dòng)輪511的直徑比是1 2，當(dāng)機(jī)械上臂102帶動(dòng)傳動(dòng)輪A501轉(zhuǎn)動(dòng)2°時(shí)，細(xì) 鋼纜B503帶動(dòng)前屈傳動(dòng)輪511轉(zhuǎn)動(dòng)1°，前屈傳動(dòng)輪511通過銷釘A523帶動(dòng)傳動(dòng)軸C404 轉(zhuǎn)動(dòng)1°，從而帶動(dòng)接觸盤401轉(zhuǎn)動(dòng)1°。人的肩胛骨嵌合在接觸盤401的凹面，跟隨接觸 盤401轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)械上臂102前屈轉(zhuǎn)角小于30°時(shí)，前屈傳動(dòng)輪511上的銷釘A523在傳動(dòng) 軸C404的空槽424內(nèi)沿配重塊B513在其重力作用下生成的轉(zhuǎn)矩方向相反的方向滑動(dòng)，將 不會帶動(dòng)傳動(dòng)軸C404隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)械上臂102前屈轉(zhuǎn)角等于30°時(shí)，前屈傳動(dòng)輪 511上的銷釘A523在傳動(dòng)軸C404的空槽424內(nèi)沿配重塊B513在其重力作用下生成的轉(zhuǎn)矩 方向相反的方向滑動(dòng)15°，正好與傳動(dòng)軸C404接觸。當(dāng)機(jī)械上臂102前屈轉(zhuǎn)角大于30° 時(shí)，前屈傳動(dòng)輪511上的銷釘A523開始帶動(dòng)傳動(dòng)軸C404與其一起同向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)配重 輪406通過平鍵D415也被傳動(dòng)軸C404帶動(dòng)同向同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在此過程中外展傳動(dòng)輪512相 對于支架601是不動(dòng)的，銷釘B524在傳動(dòng)軸C404的空槽424內(nèi)滑動(dòng)。當(dāng)機(jī)械手臂102前 屈轉(zhuǎn)角等于180°時(shí)，前屈傳動(dòng)輪511轉(zhuǎn)過90°，傳動(dòng)軸C404相對于外展傳動(dòng)輪512轉(zhuǎn)過 75°。當(dāng)機(jī)械手臂102下放回位時(shí)，前屈傳動(dòng)輪511沿配重塊B513在重力作用下生成的轉(zhuǎn) 矩方向轉(zhuǎn)動(dòng)回位，扇形定位塊B521跟隨前屈傳動(dòng)輪511回到初始位置，與定位爪B519的定 位面接觸。配重輪406帶動(dòng)傳動(dòng)軸C404在配重塊A408重力作用下回位，扇形定位塊A420 跟隨配重輪406回到初始位置，與定位爪A419的定位面接觸。當(dāng)機(jī)械上臂102帶動(dòng)人的上臂做外展運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)輪B502帶動(dòng)細(xì)鋼纜C504繞上 臂外展助動(dòng)部300的傳動(dòng)軸B303的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。細(xì)鋼纜C504帶動(dòng)外展傳動(dòng)輪512沿與配重 塊C514在其重力作用下生成的轉(zhuǎn)矩方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理與前屈運(yùn)動(dòng)相同，區(qū) 別在于，在此過程中，外展傳動(dòng)輪512上的銷釘B524帶動(dòng)傳動(dòng)軸C404轉(zhuǎn)動(dòng)，而前屈傳動(dòng)輪 511相對于支架601是不動(dòng)的。實(shí)施例2 人的兩側(cè)上肢體均發(fā)生疾患，需要對兩側(cè)肢體同時(shí)進(jìn)行康復(fù)治療時(shí)，可 以在支架601的兩側(cè)對稱安裝本實(shí)用新型所述的外骨骼式上肢康復(fù)裝置，其工作原理與實(shí) 施過程與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求1.一種外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，包括上臂部(100)，上臂前屈助動(dòng)部000)，上臂外 展助動(dòng)部(300)，肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部000)，傳動(dòng)部(500)及支架部(600)，其特征在于，上 臂部(100)通過箍緊套(101)將人的上臂與機(jī)械上臂(102)柔性地箍連在一起，機(jī)械上臂 (102)固定在通過平鍵A(212)與傳動(dòng)軸A(203)固連的傳動(dòng)輪A(501)上，上臂前屈助動(dòng) 部(200)通過水平導(dǎo)桿A (204)連接于上臂外展助動(dòng)部(300)，上臂外展助動(dòng)部(300)通過 螺桿(604)和垂直導(dǎo)桿(603)固定在支架(601)上，肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部(400)通過水平導(dǎo) 桿D(602)固定在支架(601)上，傳動(dòng)部(500)通過傳動(dòng)輪A(501)、傳動(dòng)輪B(502)、細(xì)鋼纜 B(503)、細(xì)鋼纜C(504)、轉(zhuǎn)向輪(507)、前屈傳動(dòng)輪(511)、外展傳動(dòng)輪(512)連接上臂前屈 助動(dòng)部000)、上臂外展助動(dòng)部(300)和肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部000)，帶動(dòng)上臂部(100)完成 前屈/外展運(yùn)動(dòng)，前屈傳動(dòng)輪(511)的直徑是傳動(dòng)輪A(501)直徑的2倍，前屈轉(zhuǎn)角與肩胛 骨轉(zhuǎn)角按1 2的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，外展傳動(dòng)輪(512)的直徑是傳動(dòng)輪B(5(^)直徑的2倍，外展 轉(zhuǎn)角與肩胛骨轉(zhuǎn)角按12的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的上臂部 (100)，主要包括箍緊套(101)和機(jī)械上臂(102)，箍緊套(101)通過固定件(10 固定在機(jī) 械上臂(102)的上端內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的上臂前屈 助動(dòng)部(200)主要包括直流伺服電機(jī)AO01)、法蘭盤AQ02)、傳動(dòng)軸AQ03)、水平導(dǎo)桿 八(204)、水平位置調(diào)節(jié)塊々(2冊)和水平位置調(diào)節(jié)塊W206)，直流伺服電機(jī)A(201)與法蘭 盤八(20幻依次固定于水平位置調(diào)節(jié)塊A(2(^)上，直流伺服電機(jī)輸出軸A(207)與傳動(dòng)軸 A(203)通過緊釘螺釘A(208)連接，水平導(dǎo)桿A(204)貫穿水平位置調(diào)節(jié)塊A(2(^)和水平 位置調(diào)節(jié)塊B 006)，水平位置調(diào)節(jié)塊B (206)通過鎖緊螺母A(211)固定于水平導(dǎo)桿A(204) 靠近上臂外展助動(dòng)部(300)的一端，水平位置調(diào)節(jié)塊A (20 通過緊釘螺釘B (209)連接于 水平導(dǎo)桿A (204)靠近上臂部(100)的一端，松動(dòng)緊釘螺釘B (209)可沿水平導(dǎo)桿A (204)水 平移動(dòng)水平位置調(diào)節(jié)塊A (205)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的上臂外展 助動(dòng)部(300)主要包括直流伺服電機(jī)B(301)、法蘭盤B(302)、傳動(dòng)軸B(303)、水平導(dǎo)桿 B (304)和水平導(dǎo)桿C (305)、固定塊(306)、水平位置調(diào)節(jié)塊C (307)、鉛垂位置調(diào)節(jié)塊(308)， 直流伺服電機(jī)B(301)與法蘭盤B(3(^)依次固定于水平位置調(diào)節(jié)塊C(307)上，直流伺服電 機(jī)輸出軸B (309)通過緊釘螺釘D (310)與傳動(dòng)軸B (30 連接，水平導(dǎo)桿B (304)貫穿固定 塊(306)和上臂前屈助動(dòng)部O00)的水平位置調(diào)節(jié)塊B 006)，固定塊(306)固定于水平 導(dǎo)桿B (304)靠近支架部(600)的一端，水平位置調(diào)節(jié)塊B (206)通過緊釘螺釘C (210)連接 于水平導(dǎo)桿B (304)的另一端，松動(dòng)緊釘螺釘C (210)可沿水平導(dǎo)桿B (304)水平移動(dòng)水平位 置調(diào)節(jié)塊B 006)，水平導(dǎo)桿C (30 貫穿水平位置調(diào)節(jié)塊C (307)和鉛垂位置調(diào)節(jié)塊(308)， 鉛垂位置調(diào)節(jié)塊(308)通過鎖緊螺母B(3U)固定于水平導(dǎo)桿(:(30 靠近支架部(600)的 一端，水平位置調(diào)節(jié)塊C(307)通過緊釘螺釘E(311)連接于水平導(dǎo)桿(:(30 的另一端，松 動(dòng)緊釘螺釘E (311)可沿水平導(dǎo)桿(:(30 水平移動(dòng)水平位置調(diào)節(jié)塊C (307)，鉛垂位置調(diào)節(jié) 塊(308)通過鎖緊螺母C (31 固定在支架部(600)的螺桿(604)上，松動(dòng)鎖緊螺母C (313) 通過旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺母(314)可沿支架部(600)的垂直導(dǎo)桿(60 上下移動(dòng)鉛垂位置調(diào)節(jié)塊 (308)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的肩胛骨旋 轉(zhuǎn)助動(dòng)部000)主要包括接觸盤001)、浮動(dòng)助動(dòng)盤002)、固定助動(dòng)盤003)、傳動(dòng)軸 C(404)、水平位置調(diào)節(jié)塊IK405)、配重輪(406)、細(xì)鋼纜M407)和配重塊A(408)，接觸盤 (401)通過固定件B(410)與浮動(dòng)助動(dòng)盤002)固連，固定助動(dòng)盤(403)上安裝了三個(gè)相同 的套筒(411)，套筒(411)內(nèi)部安裝有彈簧(412)和球頭銷(413)，浮動(dòng)助動(dòng)盤(402)的背 面有三個(gè)與球頭銷(413)球頭半徑相同的半球面凹坑，球頭銷G13)的球頭分別對應(yīng)安裝 于半球面凹坑內(nèi)，使浮動(dòng)助動(dòng)盤(402)與固定助動(dòng)盤(403)非剛性連接，傳動(dòng)軸C(404)通 過平鍵C(414)與固定助力盤(40 連接，水平位置調(diào)節(jié)塊D(40 通過軸承017)與傳動(dòng) 軸C(404)連接，通過緊釘螺釘F(416)與水平導(dǎo)桿0(60 連接，手動(dòng)松動(dòng)緊釘螺釘F(416) 可使水平位置調(diào)節(jié)塊D (40 沿水平導(dǎo)桿D (60 水平移動(dòng)，配重輪(406)通過平鍵D (415) 與傳動(dòng)軸C (404)連接，細(xì)鋼纜A (407)的一端纏繞在配重輪006)的輪槽A (418)里，另一 端懸吊配重塊M408)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的傳動(dòng)部(500) 由前屈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和外展傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中前屈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由傳動(dòng)輪A(501)、細(xì)鋼纜 B(503)、細(xì)鋼纜C(505)、轉(zhuǎn)向輪(507)、活動(dòng)套筒(508)、張緊器A(509)、前屈傳動(dòng)輪(511) 及配重塊B(5i;3)組成，傳動(dòng)輪A(501)通過平鍵A(2U)與上臂前屈助動(dòng)部Q00)的傳動(dòng) 軸A(203)連接，細(xì)鋼纜B(503) —端連接于傳動(dòng)輪A(501)，經(jīng)轉(zhuǎn)向輪(507)轉(zhuǎn)向90°后， 經(jīng)活動(dòng)套筒(508)的徑向槽孔、張緊器A(509)，另一端纏繞在前屈傳動(dòng)輪(511)的輪槽 B(515)里，細(xì)鋼纜D(505) —端纏繞在前屈傳動(dòng)輪(511)的輪槽C(516)里，一端懸吊配重 塊B(513)；外展傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由傳動(dòng)輪B(502)、細(xì)鋼纜C(504)、細(xì)鋼纜E(506)、張緊器 B(510)、外展傳動(dòng)輪(512)及配重塊C(514)組成，傳動(dòng)輪B(502)通過平鍵B(315)與上臂 外展助動(dòng)部(300)的傳動(dòng)軸B (303)連接，細(xì)鋼纜C (504) —端連接于傳動(dòng)輪B (502)上，經(jīng) 張緊器B (510)，另一端纏繞在外展傳動(dòng)輪(51 的輪槽D (517)里，細(xì)鋼纜E (506) —端纏繞 在外展傳動(dòng)輪(512)的輪槽E(518)里，一端懸吊配重塊C(514)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的支架部(600) 主要由支架(601)、水平導(dǎo)桿D(602)、垂直導(dǎo)桿(603)及螺桿(604)組成，支架(601)為框 架結(jié)構(gòu)，其上垂直安裝垂直導(dǎo)桿(60 和螺桿(604)，垂直導(dǎo)桿(60 和螺桿(604)的下端 通過鎖緊螺母D (605)固定于支架(601)上，水平導(dǎo)桿D (602)貫穿支架(601)的上部對稱 地伸出在支架(601)的兩端，用固定件H(606)固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式助動(dòng)肩胛骨機(jī)器人，其特征在于，機(jī)械上臂的前屈 運(yùn)動(dòng)范圍和外展運(yùn)動(dòng)范圍均為0-180°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述的配重輪 G06)、前屈傳動(dòng)輪(511)和外展傳動(dòng)輪(51 上均設(shè)有定位裝置，該定位裝置主要由定位 爪承板(409)、定位爪A (419)、定位爪B (519)和定位爪C (520)、扇形定位塊A (420)、扇形定 位塊B (521)和扇形定位塊C (522)、平鍵D (41 及銷釘A (52 和銷釘B (524)組成，定位爪 承板(409)通過固定件C(421)固定于肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部G00)的水平位置調(diào)節(jié)塊D(405) 上，定位爪M419)、定位爪B(519)和定位爪C(520)通過固定件D(4M)分別固定于定位爪 承板(409)上，扇形定位塊AG20)、扇形定位塊B(521)和扇形定位塊C(52》通過固定件 E 023)、固定件F (525)和固定件G (526)分別固定于配重輪(406)、前屈傳動(dòng)輪(511)和外展傳動(dòng)輪(51 上，配重輪(406)通過平鍵D(4M)與傳動(dòng)軸C(404)連接，前屈傳動(dòng)輪 (511)和外展傳動(dòng)輪(512)通過銷釘A(523)和銷釘B(524)分別與傳動(dòng)軸C(404)連接，傳 動(dòng)軸C (404)上設(shè)有空槽GM)，銷釘A (523)和銷釘B (524)的一端伸入傳動(dòng)軸C (404)的空 槽GM)內(nèi)，另一端螺紋端分別固連于前屈傳動(dòng)輪(511)和外展傳動(dòng)輪(512)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種康復(fù)機(jī)器人，特別涉及一種通過助動(dòng)人體肩胛骨旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)上肢康復(fù)的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，其包括上臂部，上臂前屈助動(dòng)部，上臂外展助動(dòng)部，肩胛骨旋轉(zhuǎn)助動(dòng)部，傳動(dòng)部及支架部，其特征在于傳動(dòng)部的前屈傳動(dòng)輪的直徑是傳動(dòng)輪A直徑的2倍，外展傳動(dòng)輪的直徑是傳動(dòng)輪B直徑的2倍，且配重輪、前屈傳動(dòng)輪、外展傳動(dòng)輪上均設(shè)有定位裝置，本實(shí)用新型遵循人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)的上臂連帶肩胛骨運(yùn)動(dòng)的2-1規(guī)律，通過助動(dòng)人體肩胛骨讓機(jī)械上臂在輔助人的上臂做前屈或外展時(shí)，按2-1規(guī)律助動(dòng)肩胛骨做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以更為科學(xué)的進(jìn)行患者的上肢康復(fù)訓(xùn)練。
文檔編號A61H1/02GK201870901SQ201020193528
公開日2011年6月22日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者王鈺, 董詠楓 申請人:青島思威機(jī)器人科技有限公司