[发明专利]一种便携式二自由度腕关节康复机器人

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体是一种便携式二自由度腕关节康复训练机器人，特别适用于中风病人早期腕关节康复训练。

背景技术

随着我国人口老龄化的加剧，伴随老龄化过程中的健康问题，生理机能衰退导致四肢的灵活性不断下降，而在老龄人群中，脑中风作为严重威胁中老年人身体健康的疾病，发病率有逐年上升的趋势。这种疾病会引发患者肢体运动功能的丧失，即偏瘫。而上肢偏瘫更是极大的影响了患者的日常生活能力。目前，临床上对偏瘫患者的治疗主要依赖于治疗师的一对一的徒手训练，费时费力的同时也缺乏量化且客观的评价。针对康复训练过程的问题，安全、定量可进行重复训练的机器人辅助训练技术应运而生。研究表明，康复机器人的辅助训练对患者的运动功能的重建和康复是有益的。

目前，对于上肢康复机器人的研究，国外的辅助康复治疗机器人设备已有很多；而国内研究起步较晚，但一些科研院所和高校也已展开研究，并取得了可喜的进展，如CN103417361A中公开的一种二自由度上肢康复机器人，CN103340734A中公开的三自由度脑卒中早期上肢康复机器人，CN103083156A中公开的一种三自由度混联上肢康复机器人，但现有的研究存在以下问题：（1）结构复杂、质量大，使用不便；（2）成本高，价格昂贵；（3）主体驱动刚性大、柔性差，这是造成上肢康复机器人难以面向患者家庭普及的根本原因。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明的目的在于提出一种自重小、成本低、柔顺性大的便携式二自由度腕关节康复机器人，并能够以结构紧凑、便于操控的方式实现中风病人腕关节俯仰及摇摆康复训练。

为实现上述目的，按照本发明，提供了便携式二自由度腕关节康复机器人，包括用于穿戴在人体小臂外侧的手臂架[1]、用于穿戴在人体手背处的手背架[2]、以及用于联接所述手臂架[1]和手背架[2]的二自由度驱动机构，其中：

所述二自由度驱动机构包括滑动机构、气动肌肉机构、旋转关节[22]、主动连杆[23]以及从动连杆[24]；

所述气动肌肉机构滑动设置于所述滑动机构的上部，所述旋转关节[22]滑动设置于所述滑动机构的一侧；

所述主动连杆[23]一端与所述旋转关节[22]输出旋转轴相连，另一端与手背架[2]相连，所述从动连杆[24]一端与所述滑动机构的另一侧相连，另一端与手背架[2]相连；

所述气动肌肉机构通过闸线[29,30]与所述旋转关节[22]相连构成传动机构，并驱动旋转关节[22]在滑动机构上来回运动，从而通过所述主动连杆[23]、从动连杆[24]带动手背架[2]实现绕腕关节的俯仰运动；

所述二自由度驱动机构还包括中心立柱[6]、弧形齿条[5]、圆柱齿轮[28]、导轨[4]；

所述中心立柱[6]、弧形齿条[5]、圆柱齿轮[28]、导轨[4]依次固定在所述手背架[2]的上侧；

所述滑动机构前部通过销轴[7]紧固于所述中心立柱[6]的上部，后部支撑于导轨[4]上；

所述滑动机构上设置有电机[27]，所述圆柱齿轮[28]通过与所述电机[27]输出轴相连，并与所述弧形齿条[5]啮合构成传动机构，从而带动滑动机构和气动肌肉机构以销轴[7]为轴沿着弧形齿条[5]做来回运动，从而通过主动连杆[23]、从动连杆[24]带动手背架[2]实现腕关节的摇摆运动。

所述滑动机构包括滑动平台[3]，4根直线滑轨[8,9,10,11]、4个滑块[12,13,14,15]，滑块[12,13,14,15]分别与所述直线滑轨[8,9,10,11]配套，用于固定支持滑动的部件；所述直线滑轨中2根[10,11]分别固定于滑动平台[3]两侧面，用于支持旋转关节[22]和从动连杆[24]的滑动，另2根[8,9]间隔一定距离并行固定在滑动平台顶面，用于支持气动肌肉机构的滑动；

所述气动肌肉机构包括2根气动肌肉[25,26]，2块L形气动肌肉连接板[20,21]，前端连接板[16]，后端连接板[17]；

所述2块L形气动肌肉连接板[20,21]分别与滑动平台[3]顶面的2滑块[12,13]相连；

所述前、后端连接板[16,17]分别固定于滑动平台[3]前后两端面；

所述2根气动肌肉[25,26]开口端与所述后端连接板[17]相连，气动肌肉[25,26]封闭端分别与所述2块L形气动肌肉连接板[20,21]相连。