[发明专利]一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人

说明书

本发明公开了一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，呈模块化设计，包括支撑模块，肩关节模块，上臂模块，肘关节模块，前臂模块，腕关节模块，把手模块，按照顺序连接。支撑模块，包括机架组件，折弯组件，支撑组件。肩关节模块，包括肩关节内收/外展组件，肩关节旋内/旋外组件，肩关节屈曲/伸展组件；腕关节模块，包括腕关节屈曲/伸展组件，腕关节旋内/旋外组件，共计十个自由度。其中六个主动自由度满足康复训练需要，支撑模块设有两个被动的旋转自由度，增加机构柔顺性；上臂模块与前臂模块的无极调节机构增加了两个被动的移动自由度；将肩关节旋内/旋外组件旋转到矢状面另一侧，肘关节模块电机反向驱动可实现左右手的互换。

技术领域

本发明涉及辅助医疗康复机器人，具体而言，属于一种上肢康复训练的外骨骼康复机器人。

背景技术

随着人口老龄化的加重，目前有1500万人患上脑卒中。脑卒中是促使老年人残疾的主要原因，由于中断血液流进大脑，会损害大脑细胞，严重情况可致死。而脑卒中的幸存者，大多数有着不同程度的功能缺失，可能是偏瘫或者全瘫，对日常生活产生了很多不便。根据康复医疗理论及实践表明，脑卒中是可以通过康复训练进行恢复的，传统上的康复训练存在着许多问题，然而目前主要却是靠康复医生与患者进行一对一辅助训练。这种治疗方式不仅效率低，成本高，且缺乏客观的评价和准确的量化。因此，脑卒中患者对康复器械需求日益增大。基于人体解剖学，人体上肢是由肩部，上臂，肘部，前臂，腕部组成，拥有7个自由度，这些自由度称为上肢的主动自由度。同时上肢运动过程中，也会带动其余关节的辅助运动，涉及更多的自由度，这些称为被动自由度。

目前国内外企业与高校都在研发上肢康复机器人，取得许多成果。在中国发明专利说明书CN110859731A公开了“六自由度外骨骼式上肢康复机器人”，该专利设计六个自由度，通过电机控制，该机器人能够实现肩关节屈曲/伸展、外展/内收，大臂旋内/旋外，肘关节屈曲/伸展，前臂旋内/旋外，腕关节屈曲/伸展六个自由度的运动。这里大臂旋内/旋外与前臂旋内/旋外均采用齿轮传动，这样设计增大电机需要的负载，降低传动效率，可以通过改变这两个关节的空间分布，简化结构，更高效的完成这两关节训练。

在中国发明专利说明书CN111345970A公开了“一种七自由度上肢外骨骼康复机器人”，涉及有七个主动自由度以及三个被动自由度，七个主动自由度分别为肩关节三个主动自由度，肘关节两个自由度，腕关节两个自由度；三个被动自由度分别为，调节肩关节位置的自由度，调节上臂伸缩长度的自由度以及调节腕关节轴心手柄位置的自由度。七个主动自由度虽然满足了上肢康复训练的要求，但是增加的三个被动自由度，均为尺寸调节机构，对于实际训练中肩锁关节，胸锁关节等这些旋转类型的辅助关节上的自由度没有体现，同时这套机构不利于左右手的互换。

发明内容

针对现有的康复训练机器人存在的问题，本发明提供了一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，通过六个主动自由度、两个被动旋转自由度和两个被动移动自由度，能够实现机构的普适性与柔顺性，同时设计的结构无需重新拆卸安装就能够对侧互换。

一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人包括支撑模块，肩关节模块，上臂模块，肘关节模块，前臂模块，腕关节模块，把手模块，按照顺序相连；所述支撑模块包括机架组件，折弯组件，支撑组件；所述肩关节模块包括肩关节内收/外展组件，肩关节旋内/旋外组件，肩关节屈曲/伸展组件；所述腕关节模块包括腕关节屈曲/伸展组件，腕关节旋内/旋外组件。

进一步地，所述机架组件包括脚轮，方管，底板，立柱，及悬臂梁，所述脚轮固定连接在方管下部，所述方管固定连接在底板下侧四周，所述立柱固定连接在底板上侧，所述悬臂梁固定连接在立柱上侧。