[发明专利]左右手可互换的上肢康复机器人及其控制方法

说明书

本发明提供一种左右手可互换的上肢康复机器人包括电气箱、大悬臂、角度感应器、肩顶旋杆及机械臂；其中，大悬臂与肩顶旋杆转动连接；机械臂与肩顶旋杆连接；角度感应器用于检测肩顶旋杆与大悬臂的相对位置。本发明还提供一种左右手可互换的上肢康复机器人的控制方法，包括：由初始状态确定是否转换左右手状态，电气箱操控肩顶旋杆旋转，肩顶旋杆带动机械臂旋转，同时角度感应器实时检测肩顶旋杆与大悬臂之间的夹角，使机器人完成左右手状态的转换。本发明通过简单便捷的步骤完成上肢康复机器人的左右手状态互换，节省了使用时间，而且在整个互换过程中免结构拆卸，减少了对设备的损耗，提高了使用寿命，还能够降低使用人员的培训成本。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种左右手可互换的上肢康复机器人及其控制方法。

背景技术

目前我国约有脑卒中患者1030万，每年新发病200万例，脑卒中患者在病发后常会出现运动障碍、感觉障碍、言语障碍、认知障碍等，在这些后遗症中以运动障碍最为多发。相关研究表明，大约85％左右的脑卒中患者存在着不同程度的上肢瘫痪症状，而且在卒中后康复过程中，上肢的功能恢复较之其他部位存在明显滞后的情况。根据相关统计结果，在卒中病发6个月后，仍然有30％-60％的偏瘫患者上肢功能无法得到恢复，而在卒中5年后仍有严重上肢瘫痪的患者达到25％，这使得患者的康复周期变得极其漫长。传统治疗方式采用康复医师徒手牵引按摩的方式对患者进行康复治疗，这种治疗方法费时费力，无法保证治疗效果的均一性，且我国康复治疗师资源严重不足，远远无法满足巨大患者人数的需求。

外骨骼康复训练机器人是一种将传感、控制、信息处理、康复医学、生物力学、机械工程学等诸多学科融合在一起的新型机器人技术，这种技术在康复医疗领域的应用近年来成为了各国研究的一个热点方向，使用外骨骼康复机器人可使患者在无需医护人员全程协助的情况下依照偏瘫情况不同进行主/被动康复训练，这种高效的治疗方式可使患者更快的恢复健康，并可一定程度弥补我国康复医师队伍人员短缺，康复治疗质量不稳定、水平层次不齐、康复医疗资源不足的现状。

由于上肢偏瘫的发生具有不确定性，患者的左侧、右侧肢体都可能发生偏袒，考虑到目前我国的康复治疗科、康复医院普遍面临场地不足，资金有限的情况，无法在康复科室场地摆放过多康复设备的情况，为了增强其实用性和适用范围，上肢康复机器人的机械臂应具有左、右手模式互换的功能。

专利文献CN104473751B公开了一种左右手两用式上肢康复机器人，包括调高立柱、肩部调整机构、肩关节运动单元、大臂调长机构、肘关节运动单元、前臂调长机构、腕关节运动单元，肩关节运动单元主要由肩部回转电机、L型减速器、L型回转肩等组成。未工作时，上肢康复机器人自然下垂，与地面垂直呈0度，L型回转肩转动至腰部安装架下面，并与腰部安装架呈0度对齐；当采用左手康复模式时，L型回转肩在肩部回转电机的驱动下顺时针转动90度，并与肩部安装架侧平面垂直，同时电机驱动大臂调长机构及前臂调长机构等康复训练装置逆时针旋转90度，从而切换到左手康复模式；当采用右手康复模式时，L型回转肩在肩部回转电机的驱动下逆时针转动90度，并与肩部安装架的侧平面垂直，同时大臂摆动电机逆时针旋转90度，从而切换到右手康复模式。但其无法准确控制训练装置的旋转角度，在使用时若发生与康复训练不符的大角度旋转时并无对应的安全措施，易使患者二次收到伤害，存在改进的空间。

发明内容

本发明提供的一种左右手可互换的上肢康复机器人，能够确保患者使用的安全性。