[发明专利]一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人

说明书

本发明公开了一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，型材支架上分别设置固定台和运动台，运动台与型材支架之间通过滑台模组连接，固定台和运动台之间通过连杆组连接，固定台、滑台模组、连杆组和运动台组成水平拖动单元，水平拖动单元能够驱动运动台沿X‑Y平面运动实现前臂在水平面内的康复训练运动；运动台的下方连接有前臂姿态调整单元，前臂姿态调整单元能够实现前臂在竖直方向的康复训练运动；前臂姿态调整单元的一端设置有肘关节旋前旋后单元，肘关节旋前旋后单元与前臂远端配合能够实现肘关节的旋前旋后康复训练运动。本发明可以实现患者上肢前臂在空间内的康复训练活动，满足大部分日常生活活动动作，直接高效的提高患者的生活自理能力。

技术领域

本发明属于医疗机器人技术领域，具体涉及一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人。

背景技术

如今社会老龄加速，老年疾病逐渐增多。中国脑卒中患病人数逐年增加，脑卒中已成为我国人口死亡第一大因素。70％的脑卒中幸存会存在以偏瘫为主的肢体功能障碍，严重影响患者的日常工作和生活质量。临床实践证明运动康复训练对于偏瘫上肢的康复治疗是有效的，能够很大程度上提高偏瘫肢体的恢复程度。由于中风患者数量过大，康复治疗师严重匮乏，且康复辅助训练劳动强度大，运用康复机器人辅助患者进行训练很有必要。现有多数末端牵引式上肢康机器人只能带动患者前臂做二维平面内的运动。一部分软绳龙门吊式末端牵引式康复机器人虽然可以牵引患者做空间内的运动，但由于是柔性牵引，机器人无法提供主被动训练模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，使患者前臂不仅能在做二维平面内的训练动作，也能实现三维空间内的训练运动，增大了患者上肢的活动范围，能够满足患者日常生活活动的康复训练动作要求，提高康复训练效率；本发明的刚性结构机器人，不仅能够给患者提供重力补偿，还能通过电机控制实现机器人的精确位置控制，为患者提供精确可重复的康复训练。

本发明采用以下技术方案：

一种空间末端牵引式刚性上肢康复机器人，包括型材支架，型材支架上分别设置有固定台和运动台，运动台与型材支架之间通过滑台模组连接，固定台和运动台之间通过连杆组连接，固定台、滑台模组、连杆组和运动台组成水平拖动单元，水平拖动单元能够驱动运动台沿X-Y平面运动实现前臂在水平面内的康复训练运动；运动台的下方连接有前臂姿态调整单元，前臂姿态调整单元能够实现前臂在竖直方向的康复训练运动；前臂姿态调整单元的一端设置有肘关节旋前旋后单元，肘关节旋前旋后单元与前臂远端配合能够实现肘关节的旋前旋后康复训练运动。

具体的，水平拖动单元包含两个自由度的二连杆机构，通过第一伺服电机、第二伺服电机驱动连杆组运动带动运动台沿X-Y平面运动。

进一步的，固定台包括固定台平板，第一伺服电机设置在固定台平板上，运动台包括移动台平板，第二伺服电机设置在移动台平板上，连杆组包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端通过减速器与第一伺服电机连接，另一端通过第一法兰连轴器与第二连杆的一端铰接连接，第二连杆的另一端通过第二法兰连轴器与第二伺服电机连接。

进一步的，滑台模组包括间隔设置在型材支架上的光轴和X向光轴，光轴和X向光轴的两端分别通过滑轨支撑座与型材支架连接；光轴上设置有运动台铝滑块，X向光轴上设置有X向铝滑块，运动台铝滑块和X向铝滑块之间通过两根Y向光轴连接。

更进一步的，运动台铝滑块与运动台上设置的移动台平板连接。

具体的，前臂姿态调整单元包括Z轴伺服电缸，Z轴伺服电缸的一端设置有第三伺服电机，另一端设置有连接块，连接块经中间连接件与第四伺服电机的一端连接，第四伺服电机的另一端经U形连接件与肘关节旋前旋后单元铰接连接。

进一步的，U形连接件与前臂支撑件之间设置有前臂俯仰舵机，前臂俯仰舵机与第四伺服电机配合完成前臂的姿态控制。