[发明专利]一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置

说明书

技术领域

本发明属于医疗康复设备领域，更具体地，涉及一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置。

背景技术

现代科技水平正飞速提高，人们的生活水平也与日俱增，但是在日常的生产及生活当中，难免发生各种意外，比如交通事故、工业生产事故等，加之一些疾病，如中风、偏瘫等，使得部分人群不得不面对这些灾难所带来的诸如肢体运动功能障碍等方面的问题，这些肢体运动功能障碍患者大多生活无法自理，对患者的身心健康以及社会的和谐发展都是沉重的打击和负担，有悖于实现提高人民生活水平和质量的目标。同时世界各国正逐步进入老龄化社会，老年人对于医疗保健的需求，也是各个家庭及国家需要面对的严峻问题。

因此，研制出实用可靠的医疗康复机器人，显得尤为重要，无论是学术界还是产业界，其地位都逐日提升，成为一大热门领域。采用肢体辅助康复设备对神经损伤患者、残疾人以及老年人进行相关康复辅助训练，已经被公认为是提高其生活质量的重要途径。

目前出现了不少辅助上肢关节进行康复训练的装置，各研究机构也在积极进行此类机构的研究，但是现有的上肢康复训练装置均需要固定在地面或者单独的支架上，即末端导引式上肢康复机器人，利用末端执行器控制患肢的运动来达到对患肢进行康复训练的目的，不能穿戴，外型庞大，需要专门的空间场地，不适于家庭使用。

肩-肘关节是人体上肢的重要组成部分，起到了连接人体上肢的末端执行部件——手掌的作用，同时通过协调各关节的运动，将运动传递至手腕部分，控制其所到达的空间位置，因此设计此套肩肘关节康复训练装置具有很大的现实意义。由于康复训练装置在使用的过程当中需要直接与人体接触，因此必须在结构上保证康复训练过程中的舒适性和安全性，为此在设计上肢肩肘关节康复训练装置的机构以及相应的驱动系统时，必须考虑肩肘关节的生理结构特点及其运动方式。一方面，装置在进行康复训练的时，其本体结构不能与患者产生干涉，因此要求装置应能适应不同患者的患肢尺寸；另一方面，在对患者进行有效训练的同时，不能拉伤人体组织，因此要求装置的工作空间应与人体肢体的自然活动空间一致；再者，肩肘部为人体上肢的重要组成部分，起到了连接以及传递、协调运动的作用，自由度较多，如何合理地加以驱动和控制，显得尤为重要。

现如今绝大部分的机械臂都采用一个自由度对应分配一个驱动的控制模式，这样不仅增加了控制的复杂性，而且使机构整体较为笨重，需要的原材料较多，成本造价也较高。

发明内容

针对目前肩肘关节康复训练装置结构复杂，控制冗余，整体呈现笨重的不足之处，以及对康复训练装置的如需要与人体上肢有较好的适应性等设计要求，本发明提供了一种安全系数高、便于穿戴、可实现主被动协调运动、具有人体工程学特点的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，包括肩部组件、连接在肩部组件上的肘部组件和连接在肘部组件上的腕部组件，肩部组件包括肩部连接座，肩部连接座上通过轴承安装有肩部转轴，肩部转轴上固定安装有肩部驱动圆盘和肩部摆动架，所述肩部驱动圆盘由电机驱动旋转，所述肘部组件安装在肩部摆动架上，肘部组件包括固定连接在肩部摆动架上的肘部连接座、固定安装在肘部连接座上的肘部转轴和通过轴承安装在肘部转轴上的肘部驱动圆盘，肩部连接座上固定安装有肩部定圆盘，肩部定圆盘与肘部驱动圆盘通过绳索a和绳索b连接，肩部驱动圆盘的转动带动肩部摆动架和肘部连接座摆动，使得绳索a松驰而绳索b张紧，绳索a和绳索b对拉从而使肘部驱动圆盘实现与肩部驱动圆盘转向相同的自转。

优选地，所述肘部驱动圆盘上固定安装有肘部摆动架，肘部摆动架通过轴承安装在肘部转轴上，所述腕部组件安装在肘部摆动架上，肘部连接座上固定安装有肘部定圆盘，所述腕部组件包括安装在肘部摆动架上的弧形导轨滑块，以及可相对弧形导轨滑块运动的弧形导轨和固连在其上的弧形导轨连接件及弧形导轨配件，肘部摆动架上安装有导轮组a和导轮组b，导轮组a和导轮组b均设置两个以上，导轮组a的轴线水平设置，导轮组b的轴线竖直设置，所述肘部定圆盘通过绳索c和绳索d与弧形导轨配件相连接，弧形导轨配件的中心轴线竖直设置，绳索c从一侧的导轮组a和导轮组b绕过后连接在弧形导轨配件的一端，绳索d从另一侧的导轮组a和导轮组b绕过后连接在弧形导轨配件的另一端，肘部驱动圆盘的转动带动肘部摆动架摆动，使得绳索c松驰而绳索d张紧，绳索c和绳索d对拉从而使弧形导轨配件绕其竖直中心轴线转动。