[发明专利]具有主动型肩关节的上臂假肢模块

说明书

技术领域

本发明涉及机械电子机构设计领域的机器人及人机接口技术，具体是一种适用于上臂截肢患者的且有两个自由度的具有主动型肩关节的上臂假肢模块。

背景技术

目前市场上的肌电假肢大多为两自由度或者三自由度前臂假肢。对于上臂截肢患者，尤其是上臂近端截肢患者，由于上臂骨骼和肌肉系统受到严重损伤，其上臂残肢很难有效负荷假肢操纵时的重量。即便采用了三自由度(包含肘关节)肌电假肢，由于肩关节运动功能受限，不能有效拖动假肢，其康复和使用效果并不理想。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对上述需求以及现有技术中存在的不足，提供了一种具有主动型肩关节的上臂假肢模块，以辅助上臂残肢负荷整个假肢的重量。该上臂假肢模块设有残肢接受腔，是一种可穿戴外骨骼；具有主动型肩关节，外骨骼能够跟随患者的动作，提供假肢操纵动力。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种具有主动型肩关节的上臂假肢模块，包括肩甲胸廓固定腔、环转支撑部件、环转驱动部件、收展支撑部件、收展驱动部件以及上臂外骨架，其中：

所述肩甲胸廓固定腔用于上臂假肢模块牢靠固定在患者身上，所述肩甲胸廓固定腔上设有肩关节环转结构接口，患者的上臂残肢由所述肩关节环转结构接口伸出；

所述环转支撑部件用于支撑上臂外骨架做肩关节环转运动，所述环转支撑部件设有中间通孔，所述上臂外骨架设有残肢接受腔，患者的上臂残肢穿越环转支撑部件的中间通孔后进入上臂外骨架的残肢接受腔；

所述环转驱动部件驱动环转支撑部件与肩甲胸廓固定腔之间相对环转；

所述收展支撑部件用于支撑上臂外骨架做肩关节的外展和内收运动，所述收展支撑部件的回转中心与患者肩关节的外展和内收回转中心处于同一位置，患者的上臂残肢在使用过程中相对自由运动；

所述收展驱动部件驱动上臂外骨架与肩甲胸廓固定腔做收展运动。

优选地，所述上臂外骨架包括刚性支架，所述刚性支架的中心处为通透的残肢接受腔，所述残肢接受腔的内腔壁上设有压力传感器，所述压力传感器获取残肢的压力信号用于判断患者运动意图，压力信号与其他生物信号进行融合，进而控制上臂假肢模块跟随残肢做环转及外展和内收运动。

优选地，所述其他生物信号包括肌电信号。

优选地，所述肩甲胸廓固定腔根据患者肩甲、胸廓形状定制；肩甲胸廓固定腔上的肩关节环转结构接口为环状通孔。

优选地，所述环转支撑部件包括环转支撑轴承、环转套筒、环转轴承锁紧螺母以及环转支撑轴承压盖，所述肩甲胸廓固定腔的肩关节环转结构接口外端设有带台阶的轴承座孔，所述环转支撑轴承通过环转支撑轴承压盖将环转支撑轴承的外圈压紧在轴承座孔的台阶上；所述环转套筒的外径设有台阶结构，且外壁的两侧设有联接柄，患者上臂残肢穿越环转套筒后进入上臂外骨架的残肢接受腔；所述环转套筒通过外径的台阶结构和环转轴承锁紧螺母对环转支撑轴承进行轴向固定。

优选地，所述环转驱动部件包括第一步进电机、第一减速器以及第一内啮合齿轮组，所述第一步进电机和第一减速器固定在肩甲胸廓固定腔上，通过第一内啮合齿轮组驱动环转套筒与肩甲胸廓固定腔做相对环转。

优选地，所述第一内啮合齿轮组的内啮合齿轮与环转套筒相对固定或一体成型。

优选地，所述收展支撑部件包括两个收展支撑轴承和两个收展支撑轴承压盖，所述两个收展支撑轴承嵌入环转套筒两侧联接柄的轴承座孔内，并通过联接柄的轴承座孔上设置的台阶进行单侧轴向固定；所述两个收展支撑轴承压盖是带台阶轴的端盖，所述带台阶轴的端盖与设置在上臂外骨架上的联接柄固定配合，并通过收展支撑轴承压盖的台阶轴与收展支撑轴承内圈进行轴向固定；所述收展支撑轴承压盖为齿轮结构。

优选地，所述收展驱动部件包括第二步进电机、第二减速器以及第二内啮合齿轮组，所述第二步进电机和第二减速器固定在环转套筒上，所述第二内啮合齿轮组的内啮合齿轮与收展支撑轴承压盖的齿轮啮合，通过第二内啮合齿轮组驱动上臂外骨架与肩甲胸廓固定腔做收展运动。

优选地，所述上臂外骨架作为联接结构件用于联接其他假肢模块。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明用于辅助上臂残肢负荷整个假肢的重量，填补了现有技术中作为联接结构件的空缺；

2、本发明结构简单，具有两个运动自由度，包括：肩关节环转运动自由度和外展内收自由度，能够有效拖动假肢；