一種上肢外骨骼康復臂的制作方法

本發明涉及一種醫療康復訓練器械，尤其涉及的是一種上肢外骨骼康復臂。

背景技術：

對患者的肢體進行康復訓練能有效的輔助患者重獲癱瘓肢體的運動功能。傳統的運動康復訓練由治療師人力協助患者進行。采用機器人輔助治療，不僅彌補傳統運動康復訓練效率低、內容枯燥、評價指標不夠精確等缺點，而且輔助分析患肢的各項運動參數，以促進康復訓練模式的改進，為康復醫學提供了全新的治療手段。

機器人適于重復性的工作，這使得機器人康復訓練程序得到更好的實施，這樣設計主要為了幫助神經受損的患者恢復其運動機能。由神經系統損傷導致的功能性殘障中最影響患者功能的便是上肢系統的功能性障礙，上肢系統功能性障礙導致的殘障，對患者生活的獨立性和質量的影響是非常顯著的，對患者運動機能的康復，尤其上肢功能的恢復，被認為是腦外傷及脊髓損傷患者神經康復訓練中最重要的目標之一。現有設備結構復雜，手部關節活動不全面。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種上肢外骨骼康復臂，實現上肢肩關節屈伸，外擺內收以及肘關節的屈伸的三個自由度的訓練。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括肘關節運動模塊、上臂調節模塊、肩關節運動模塊和高度調節模塊，所述肘關節運動模塊和上臂調節模塊相連，所述肩關節運動模塊分別連接上臂調節模塊和高度調節模塊；所述肩關節運動模塊包括L型轉動件、擺動驅動件、屈伸驅動件；所述L型轉動件具有兩個相互垂直的第一直角板和第二直角板，所述擺動驅動件設置在第一直角板上，所述擺動驅動件驅動上臂調節模塊，所述屈伸驅動件設置在第二直角板上，所述屈伸驅動件驅動L型轉動件繞第二直角板轉動。

所述肘關節運動模塊包括小臂托盤和手扶件；所述小臂托盤的首端連接手扶件，末端和上臂調節模塊鉸接，所述鉸接處設有肘關節驅動件。能夠實現肘關節的屈伸運動。

所述小臂托盤的末端的兩側分別通過連接螺栓鉸接在上臂調節模塊上。通過連接螺栓實現鉸接。

所述小臂托盤的末端的一側通過L型連接鍵連接肘關節驅動件。L型連接鍵簡單方便，能夠簡化驅動件與肘關節的連接方式，減少自重。

所述上臂調節模塊包括大臂托盤、伸縮柄、滑槽、肩部連接盤；所述滑槽沿大臂托盤的長度方向設置，所述滑槽固定在大臂托盤的兩側，所述伸縮柄的首端套設在所述滑槽內，末端鉸接肘關節運動模塊，所述大臂托盤的頂端連接肩部連接盤，所述肩部連接盤連接擺動驅動件。通過長度調節來配合使用者的手臂長度。

所述滑槽和伸縮柄上分別開設多個連接通孔，所述滑槽和伸縮柄上的對應的連接通孔通過調節螺釘連接。

所述高度調節模塊包括手柄螺母、基座、調節絲桿；所述調節絲桿的首端套設在基座內，所述手柄螺母連接在調節絲桿的頂部，所述基座連接屈伸驅動件。使用絲桿調節高度，能夠滿足不同身高的人群。

所述調節絲桿的末端設有固定座。使用固定座能夠便于將康復臂整體定位或固定。

所述肘關節運動模塊和肩關節運動模塊上的驅動件結構相同，所述驅動件包括依次連接的驅動電機、聯軸器和連接套筒。通過電機驅動實現三個自由度的轉動。

所述小臂托盤的末端、第一直角板和第二直角板上分別設有角位移傳感器。由傳感器采集到各個關節的運動信息，提供量化的訓練數據供治療師分析。

本發明相比現有技術具有以下優點：本發明結構簡單使用方便，具有三個自由度，輔助患者進行上肢肩關節的屈/伸、外擺/內收、肘關節的屈/伸；三個運動自由度同時、協調進行的主動運動訓練。且各個關節運動自由度與人體關節運動自由度基本保持了同軸，仿生設計增強了機器的舒適性和可靠性，更有益于機器人輔助康復訓練。適用的人群廣泛，降低結構的復雜程度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是肘關節運動模塊的結構示意圖；

圖3是上臂調節模塊的結構示意圖；

圖4是肩關節運動模塊的結構示意圖；

圖5是高度調節模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1～5所示，本實施例包括肘關節運動模塊1、上臂調節模塊2、肩關節運動模塊3和高度調節模塊4，所述肘關節運動模塊1和上臂調節模塊2相連，所述肩關節運動模塊3分別連接上臂調節模塊2和高度調節模塊4。

所述肩關節運動模塊3包括L型轉動件31、擺動驅動件32、屈伸驅動件33；所述L型轉動件31具有兩個相互垂直的第一直角板和第二直角板，所述擺動驅動件32設置在第一直角板上，所述擺動驅動件32驅動上臂調節模塊2，所述屈伸驅動件33設置在第二直角板上，所述屈伸驅動件33驅動L型轉動件31繞第二直角板轉動。

所述肘關節運動模塊1包括小臂托盤11和手扶件12；所述小臂托盤11的首端連接手扶件12，末端和上臂調節模塊2鉸接，所述鉸接處設有肘關節驅動件13。能夠實現肘關節的屈伸運動。

手扶件12的兩端通過固定螺栓16連接在小臂托盤11的首端兩側，手扶件12可以旋轉，便于把握。

所述小臂托盤11的末端的兩側分別通過連接螺栓14鉸接在上臂調節模塊2上。通過連接螺栓14實現鉸接。靠近肘關節驅動件13一側的連接14為封閉螺栓。

所述小臂托盤11的末端的一側通過L型連接鍵15連接肘關節驅動件13。L型連接鍵15簡單方便，能夠簡化驅動件與肘關節的連接方式，減少自重。

所述上臂調節模塊2包括大臂托盤21、伸縮柄22、滑槽23、肩部連接盤24；所述滑槽23沿大臂托盤21的長度方向設置，所述滑槽23固定在大臂托盤21的兩側，所述伸縮柄22的首端套設在所述滑槽23內，末端鉸接肘關節運動模塊1，所述大臂托盤21的頂端連接肩部連接盤24，所述肩部連接盤24連接擺動驅動件32。通過長度調節來配合使用者的手臂長度。

所述滑槽23和伸縮柄22上分別開設多個連接通孔，所述滑槽23和伸縮柄22上的對應的連接通孔通過調節螺釘25連接。

所述高度調節模塊4包括手柄螺母41、基座42、調節絲桿43；所述調節絲桿43的首端套設在基座42內，所述手柄螺母41連接在調節絲桿43的頂部，所述基座42連接屈伸驅動件33。使用絲桿調節高度，能夠滿足不同身高的人群。

所述調節絲桿43的末端設有固定座44。使用固定座44能夠便于將康復臂整體定位或固定。

所述肘關節運動模塊1和肩關節運動模塊3上的驅動件結構相同，所述驅動件包括依次連接的驅動電機50、聯軸器51和連接套筒52。通過電機驅動實現三個自由度的轉動。

所述小臂托盤11的末端、第一直角板和第二直角板上分別設有角位移傳感器。由傳感器采集到各個關節的運動信息，提供量化的訓練數據供治療師分析。

同時設置直流電源給傳感器供電，設置數據采集卡與傳感器相連接并傳輸旋轉角度信息。

患者坐于座椅的合適位置，調節高度，使人體的肩關節對位于機器人肩關節的不動點(兩個旋轉軸的交點)。穿戴外骨骼機器人，調節上臂、前臂和手腕對應的機器人部位的長度到合適尺寸，即可進行運動訓練

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。