[发明专利]针对肩肘骨关节损伤的外骨骼康复治疗装置及其控制系统

说明书

本发明公开了一种针对肩肘骨关节损伤的外骨骼康复治疗装置及其控制系统，骨骼康复治疗装置主要包括可穿戴外骨骼、三轴移动平台和设备底座平台；本发明中的控制系统主要包括单片机、驱动器、电机、转串口模块和工控机，其运行原理包括力与姿态等信号的采集与滤波、一维卷积神经网络的构建和基于运动意图识别的阻抗连续控制。本发明为肩关节疾病提供一种高效、稳定、个体化且便利的新型康复模式，更有望改变现有的骨科康复模式及资源布局，创造出较大的社会经济价值。

技术领域

本发明涉及一种针对肩肘骨关节损伤的外骨骼康复治疗装置及其控制系统，属于医疗康复领域。

背景技术

常见的肩关节疾病，如冻结肩及肩袖损伤，通常需要在特定阶段进行持续的医疗和康复锻炼，以治疗或预防肩关节粘连、关节僵硬、肌力下降等从而提高预后。传统的康复治疗模式需要患者与康复医师进行一对一的人工互动。然而这种康复模式易受康复医师主观因素影响，且高平台集中化的医师分布也使得骨科及运动医学相关疾病的康复难以普及，最终导致了疾病不良后遗症的发生率提高。

与人工治疗相比，机器人设备不易疲劳，因此可显著延长治疗时间。因此，若将康复机器人融入康复治疗中，有望提高康复效率。此外，外骨骼康复机器人带有数字化诊断评估系统，可帮助临床医生更精确和客观地对病人情况进行实时监测，并依此判断出病人所处的康复阶段。更为重要的是，康复机器人可被广泛放置于各基层医院，患者可在上级医院就诊后至附近社区卫生院借助机器人进行康复锻炼，从而在不改变现有康复医师分布的情况下优化康复资源布局，提高康复治疗的普及性。

然而，当前的外骨骼设计绝大多数都是针对神经性损伤的运用康复脑卒中患者的康复治疗，骨科及运动医学领域的外骨骼应用却鲜有研究。因此，发明拟设计构建新型外骨骼康复机器人，针对不同肩关节疾病及不同的康复阶段，同时精确地根据患者需求个体化地以持续的方式提供大量的、强化的训练。本项目若能成功实施，有望为肩关节疾病提供一种高效、稳定、个体化且便利的新型康复模式，更有望改变现有的骨科康复模式及资源布局，从而进一步改善此类疾病的总体预后，创造出较大的社会经济价值。

发明内容

为达到上述效果，本发明所采取的技术方案是：

一种针对肩肘骨关节损伤的外骨骼康复治疗装置,包括可穿戴外骨骼、三轴移动平台、设备底座平台，所述可穿戴外骨骼安装在三轴移动平台上，所述的三轴移动平台安装在设备底座平台；

所述可穿戴外骨骼包括背部结构、肩部结构、大臂结构、肘部结构、小臂结构、手部结构；所述背部结构包括移动平台安装板、直线轴承、电机减速器安装部件、限位弹簧、限位环；所述肩部结构包括电机减速器长连接件、电机减速器短连接件；所述大臂结构包括大臂上构件、大臂下部件；小臂结构包括小臂上构件、小臂下构件、舵机、舵机输出端二连杆传动机构、双摇杆四连杆机构、二连杆机构、舵机安装构件和手部连接件；所述背部结构、肩部结构、大臂结构、肘部结构、小臂结构依次通过电机减速器安装部件与M4螺钉连接连接；

所述平台安装板通过M8螺钉固定在设备底座平台的滑块上，所述直线轴承通过M8螺栓固定在平台安装板，所述电机减速器安装部件通过M4螺钉固定在背部结构，所述限位弹簧套设在限位环伸出的轴上并且其接触端与限位环焊接固定；所述电机减速器长连接件与电机减速器短连接件通过电机减速器安装部件和M4螺钉相连接；所述大臂上构件与大臂下部件调节到位后通过M4螺栓固定；所述小臂上构件与小臂下构件调节到位后通过M4螺栓固定；所述舵机通过M3螺栓与小臂构件连接，所述舵机输出端二连杆传动机构通过M3螺栓与舵机连接，所述双摇杆四连杆机构与所述舵机输出端二连杆传动机构通过两端带平键的销轴连接，所述二连杆机构通过销轴与小型轴承与所述双摇杆四连杆机构连接，所述舵机安装构件通过M6螺栓与所述二连杆机构连接，并且所述舵机安装构件通过M3螺栓与舵机连接，所述手部连接件通过M3螺栓与舵机输出端连接。