[发明专利]一种七自由度的上肢康复机器人

权利要求书

1.一种七自由度的上肢康复机器人，其特征在于，包括：肩内收外展关节、肩屈曲伸展关节、肩内旋外旋关节、肘屈曲伸展关节、腕尺偏桡偏关节、腕屈曲伸展关节、腕内旋外旋关节、上臂伸缩部分、前臂伸缩部分、上臂支持部分、前臂支持部分、手指手腕固定部分和控制部分，其中：

所述肩内收外展关节为第一自由度关节，肩内收外展关节与人体上肢的肩关节内收和外展动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展肩关节的内收和外展运动；

所述肩屈曲伸展关节为第二自由度关节，肩屈曲伸展关节连接肩内收外展关节并与人体上肢的肩关节屈曲和伸展动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展肩关节的屈曲和伸展运动；

所述上臂伸缩部分连接肩屈曲伸展关节，用于根据人体上臂的长度手工调节尺寸以适应不同肢体尺度的要求；

所述肩内旋外旋关节为第三自由度关节，肩内旋外旋关节连接上臂伸缩部分并与人体上肢的肩关节内旋和外旋动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展肩关节的内旋和外旋运动；

所述肘屈曲伸展关节为第四自由度关节，肘屈曲伸展关节连接上臂伸缩部分并与人体肘关节的肘关节屈曲和伸展动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展肘关节的屈曲和伸展动作运动；

所述前臂伸缩部分与肘屈曲伸展关节连接，用于根据人体前臂的长度手工调节尺寸以适应不同肢体尺度的要求；

所述腕尺偏桡偏关节为第五自由度关节，腕尺偏桡偏关节连接前臂伸缩部并与人体上肢的腕关节尺偏和桡偏动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展腕关节的尺偏和桡偏运动；

所述腕屈曲伸展关节为第六自由度关节，腕屈曲伸展关节连接腕尺偏桡偏关节并与人体上肢的腕关节屈曲和伸展动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展腕关节的屈曲和伸展运动；

所述腕内旋外旋关节为第七自由度关节，腕内旋外旋关节连接腕屈曲伸展关节并与人体上肢的腕关节内旋和外旋动作关节轴同心，用于辅助患者上肢开展腕关节的内旋和外旋运动；

所述上臂支持部分与上臂伸缩部分连接，用于支撑人肢体的上臂部分；

所述前臂支持部分与前臂伸缩部分连接，用于支撑人肢体的前臂部分；

所述手指手腕固定部分用于将患者的手腕和手指与腕内旋外旋关节固定；

所述控制部分，用于控制上述七个自由度关节的运动速度和运动角度，根据需求对患者进行主动式、被动式或抗阻控制，根据不同阶段的康复需求实现康复效果。

2.根据权利要求1所述一种七自由度的上肢康复机器人，其特征在于，所述肩内收外展关节与肩屈曲伸展关节的运动关节轴互相垂直；

所述肩内旋外旋关节与肩内收外展关节、肩屈曲伸展关节的运动关节轴互相垂直；

所述腕尺偏桡偏关节与腕屈曲伸展关节的运动关节轴互相垂直；

所述腕内旋外旋关节与腕尺偏桡偏关节、腕屈曲伸展关节的运动关节轴互相垂直。

3.根据权利要求1所述一种七自由度的上肢康复机器人，其特征在于，具有以下一种或多种特征：

-所述肩内收外展关节、肩屈曲伸展关节、肩内旋外旋关节、肘屈曲伸展关节、腕尺偏桡偏关节、腕屈曲伸展关节和腕内旋外旋关节，共七个自由度关节单独运动，或者七个自由度关节中任意几个自由度联动；

-所述肩内收外展关节、肩屈曲伸展关节、肩内旋外旋关节、肘屈曲伸展关节、腕尺偏桡偏关节、腕屈曲伸展关节和腕内旋外旋关节设置扭矩传感器，以计算关节轴在旋转过程中的扭矩输出，用于主动康复控制和抗阻康复控制；或者不设置扭矩传感器，直接驱动关节轴的旋转，用于被动康复控制；

-所述肩内收外展关节、肩屈曲伸展关节、肩内旋外旋关节、肘屈曲伸展关节、腕尺偏桡偏关节、腕屈曲伸展关节和腕内旋外旋关节设置陀螺仪、角加速度传感器或地磁传感器的惯性原件，以计算患者上臂、前臂和手部的姿态。

4.根据权利要求1-3任一项所述一种七自由度的上肢康复机器人，其特征在于，所述上臂伸缩部分包括：上臂固定部件、上臂滑动部件和上臂长度锁紧部件，其中：

所述上臂固定部件与肩屈曲伸展关节连接，用于承载上臂滑动部件和上臂长度锁紧部件；

所述上臂滑动部件与上臂固定部件呈直线滑动运动，并根据患者肢体上臂长度调节整个上臂伸缩部分的长度；

所述上臂长度锁紧部件用于当上臂滑动部件进行直线滑动并满足患者上臂长度要求后进行锁紧，以固定上臂固定部件和上臂滑动部件的相互位置。