[发明专利]一种穿戴式腕部康复训练柔性传动外骨骼

说明书

一种穿戴式腕部康复训练柔性传动外骨骼，本发明涉及一种腕部训练柔性传动外骨骼，本发明的目的是为了解决现有技术中传动方式采用齿轮对传动或者钢丝绳传动机构，外骨骼的径向尺寸较大，平行四边形连杆机构的夹角较小与人手臂发生干涉，自旋的运动范围也减小，以及外骨骼关节与人体关节的相容性低，造成人机之间运动不协调，穿戴不适，减小了关节运动的活动范围，需要对外骨骼关节错位补偿的问题，它包括自旋钢丝绳传动组件、伸缩十字万向联轴器传动组件、前臂自旋环、薄壁轴承、轴承套组件、前臂绑紧件、屈伸钢丝绳传动组件、尺桡偏套索传动组件、协调运动机构支架、协调运动机构组件、人体手部固定组件、前臂第一支撑架和前臂第二支架，本发明属于机器人领域。

技术领域

本发明涉及一种腕部训练柔性传动外骨骼，具体涉及一种穿戴式腕部康复训练柔性传动外骨骼。

背景技术

创伤性腕关节僵硬是腕关节及腕关节附近骨折后，进行长期的石膏外固定所形成的一个不良后遗症。超过6周的关节固定，可以造成关节僵硬，使得屈伸等动作不利。目前的治疗有两大类，一是手术，二是外治法配合功能锻炼。手术治疗本身创伤较大，术后仍有发生再粘连的机会，而外疗法功能性锻炼则效果良好。康复外骨骼系统是将机器人技术引入到临床当中的一种能够辅助或者替代理疗师进行康复训练的手段。不仅减少了理疗师的工作量，节约康复成本，而且能够提供客观数据，评价康复者的康复进度，方便理疗师制定合理的康复策略。由于人体腕部运动自由度多，腕部尺寸小，而目前腕部康复外骨骼一般存在体积较大，自由度偏少，与人体相容性较低等问题。首先外骨骼前臂的自旋机构是影响腕部外骨骼的主要因素，目前主要采用两种方式实现前臂与腕关节的自旋，第一种是通过圆环包络手臂的，即人手臂直接从圆环中穿过，手腕内旋/外旋时，圆环之间通过轴承可相对转动，从而实现在肘关节内旋/外旋时，保证了回转中心与人体手臂中心重合。而现有的传动方式采用齿轮对传动或者钢丝绳传动机构，造成外骨骼的径向尺寸较大；第二种采用绕远程中心的双平行四边形机构，使得径向尺寸减小，但平行四边形连杆机构的夹角较小时，与人手臂会发生干涉，自旋的运动范围也减小。其次腕外骨骼关节与人体关节的相容性低是由于腕关节尺桡偏转动轴心不固定，造成外骨骼与人体关节不同心，即关节错位引起的，造成人机之间运动不协调，穿戴不适，电机也会发生堵转，减小了关节运动的活动范围，因而需要对外骨骼关节错位补偿。基于此，本发明设计了一种适应穿戴的柔性传动的三自由度腕部康复外骨骼机器人。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中传动方式采用齿轮对传动或者钢丝绳传动机构，外骨骼的径向尺寸较大，平行四边形连杆机构的夹角较小与人手臂发生干涉，自旋的运动范围也减小，以及外骨骼关节与人体关节的相容性低，造成人机之间运动不协调，穿戴不适，减小了关节运动的活动范围，需要对外骨骼关节错位补偿的问题，进而提供一种穿戴式腕部康复训练柔性传动外骨骼。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

它包括自旋钢丝绳传动组件、伸缩十字万向联轴器传动组件、前臂自旋环、薄壁轴承、轴承套组件、前臂绑紧件、屈伸钢丝绳传动组件、尺桡偏套索传动组件、协调运动机构支架、协调运动机构组件、人体手部固定组件、两个前臂第一支撑架和两个前臂第二支架；自旋钢丝绳传动组件安装在前臂绑紧件上，前臂自旋环设置在轴承套组件内，且前臂自旋环和轴承套组件之间安装有薄壁轴承，轴承套组件的一端和前臂绑紧件通过两个前臂第一支撑架固定连接，伸缩十字万向联轴器传动组件的一端与前臂自旋环固定连接，伸缩十字万向联轴器传动组件的另一端与自旋钢丝绳传动组件连接，屈伸钢丝绳传动组件和尺桡偏套索传动组件分别安装在一个前臂第二支架上，两个前臂第二支架安装在前臂自旋环上，协调运动机构支架与两个前臂第二支架转动连接，协调运动机构组件安装在协调运动机构支架上，人体手部固定组件安装在协调运动机构组件上，尺桡偏套索传动组件与协调运动机构支架和协调运动机构组件连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明可穿戴式腕关节康复机器人可以带动人体腕关节完成屈/伸，尺偏桡偏运动以及前臂的旋内旋外运动，辅助腕关节功能障碍者进行生活，并可用于病人的腕关节康复训练。