[发明专利]一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统

说明书

本发明涉及一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统，属于康复机器人技术领域。本系统由肩部组件、上臂组件、前臂腕部组件、气动人工肌肉及相关传感器组成，由气动人工肌肉驱动鲍登线实现穿戴者肘部的伸缩运动，前臂旋转运动和腕部伸缩运动。三组组件依次穿戴在使用者上肢，由缝合在各组组件固定带上的魔术贴粘合固定，各组件之间有绑带连接。肌电传感器、编码器以及超弹性压力传感器固定在相应位置，实时检测穿戴者的运动信息并反馈。本发明设计的一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统较传统的康复机器人增加了上肢关节的康复运动，人机兼容性更好，能够提高康复训练的效果。

技术领域

本发明涉及一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统，属于康复机器人技术领域。

背景技术

外骨骼机器人是一种穿戴在人身体外部的智能机电装备。自从1990年明尼苏达大学开发了第一套上肢外骨骼装置以来，上肢外骨骼机器人的功能从最初的提高人类肢体强度到现在的提供医疗康复、能量辅助和力量增强。通过检测穿戴者的状态与运动意图，外骨骼机器人能够将穿戴者自身的意识与机电装置产生的动力结合起来，同人体形成一个闭环的人机一体化系统，使穿戴者能够在自身的意识控制下通过装备完成很多原本艰难或者无法完成的活动，进行正常的日常活动或医疗康复。

由于人口老龄化、心血管疾病、环境恶化、交通事故、意外伤害等原因，近年来我国残疾人的数量迅速增多。尤其随着社会老龄化的发展，许多老年人都存在行动不便的情况，甚至丧失了生活自理能力，需要长期依赖医疗康复并由专人照顾生活起居。此外，目前中国的医疗康复机器人市场大部分被外国品牌占领，病人更无法负担昂贵的医疗康复器械费用。

目前的上肢康复训练装置主要是多自由度的牵引式/悬挂式机器人，近年来穿戴式康复机器人即外骨骼机器人异军突起。传统的牵引式康复机器人采用连杆式机构依附在肢体上带动肢体运动，由于采用的刚性连杆，会使得机器人的牵引运动和人体上肢运动发生干涉，使得康复运动的柔顺性、安全性降低。新兴的穿戴式机器人驱动方式多为电机驱动，采用线牵引的方式，一般只能实现肘部伸缩运动或肩部外展/内缩运动，系统笨重、柔顺性较差、不适合穿戴、康复运动单一。

本发明为一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统，具有重量轻、方便穿戴、柔顺性高、安全性好、康复运动多样、符合人体工学、成本低等优点。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统，该机器人结构简单轻巧，符合人体工学，柔顺性和仿生性较好。

为达到上述目的，本发明解决上述问题的技术方案是：

一种气动驱动的柔性穿戴式上肢康复系统，由肩部组件，上臂组件、前臂腕部组件、气动人工肌肉及相关传感器组成。左右臂具有对称的相同结构，故下面仅以左臂为例说明。其特征在于：左臂结构如下：

1)所述肩部组件由管路固定装置、肩部包覆层、连接带、连接环、绑带、胸廓固定带、超弹性压力传感器组成，穿戴在使用者肩部，管路固定装置、连接带、连接环、绑带、胸廓固定带都固定在肩部包覆层上，胸廓固定带绕过使用者胸廓并由内侧魔术贴粘合固定；超弹性压力传感器固定在肩部包覆层内层；管路固定装置用来固定气泵和人工肌肉之间的气管。

2)所述上臂组件由连接环、连接带、上臂包覆层、固定滑槽组、下端连接带、连接环、可调固定带、超弹性压力传感器及肌电传感器组成，其特征在于连接环、连接带、下端连接带、连接环、可调固定带都固定在上臂包覆层上，上臂组件通过三组连接带、连接环和绑带与肩部组件连接；上臂包覆层穿戴在上臂，可调固定带绕过上臂通过内侧魔术贴粘合固定；肌电传感器固定在上臂包覆层内层，超弹性压力传感器固定在可调固定带内侧；固定滑槽组固定在上臂包覆层上，由固定滑槽和异形滑块组成，异形滑块分别与气动肌肉和鲍登线连接，并可沿固定滑槽上下移动；下端连接带和连接环通过绑带与前臂腕部组件连接。