一种上肢外骨骼康复臂的制作方法

本发明涉及一种医疗康复训练器械，尤其涉及的是一种上肢外骨骼康复臂。

背景技术：

对患者的肢体进行康复训练能有效的辅助患者重获瘫痪肢体的运动功能。传统的运动康复训练由治疗师人力协助患者进行。采用机器人辅助治疗，不仅弥补传统运动康复训练效率低、内容枯燥、评价指标不够精确等缺点，而且辅助分析患肢的各项运动参数，以促进康复训练模式的改进，为康复医学提供了全新的治疗手段。

机器人适于重复性的工作，这使得机器人康复训练程序得到更好的实施，这样设计主要为了帮助神经受损的患者恢复其运动机能。由神经系统损伤导致的功能性残障中最影响患者功能的便是上肢系统的功能性障碍，上肢系统功能性障碍导致的残障，对患者生活的独立性和质量的影响是非常显著的，对患者运动机能的康复，尤其上肢功能的恢复，被认为是脑外伤及脊髓损伤患者神经康复训练中最重要的目标之一。现有设备结构复杂，手部关节活动不全面。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种上肢外骨骼康复臂，实现上肢肩关节屈伸，外摆内收以及肘关节的屈伸的三个自由度的训练。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括肘关节运动模块、上臂调节模块、肩关节运动模块和高度调节模块，所述肘关节运动模块和上臂调节模块相连，所述肩关节运动模块分别连接上臂调节模块和高度调节模块；所述肩关节运动模块包括L型转动件、摆动驱动件、屈伸驱动件；所述L型转动件具有两个相互垂直的第一直角板和第二直角板，所述摆动驱动件设置在第一直角板上，所述摆动驱动件驱动上臂调节模块，所述屈伸驱动件设置在第二直角板上，所述屈伸驱动件驱动L型转动件绕第二直角板转动。

所述肘关节运动模块包括小臂托盘和手扶件；所述小臂托盘的首端连接手扶件，末端和上臂调节模块铰接，所述铰接处设有肘关节驱动件。能够实现肘关节的屈伸运动。

所述小臂托盘的末端的两侧分别通过连接螺栓铰接在上臂调节模块上。通过连接螺栓实现铰接。

所述小臂托盘的末端的一侧通过L型连接键连接肘关节驱动件。L型连接键简单方便，能够简化驱动件与肘关节的连接方式，减少自重。

所述上臂调节模块包括大臂托盘、伸缩柄、滑槽、肩部连接盘；所述滑槽沿大臂托盘的长度方向设置，所述滑槽固定在大臂托盘的两侧，所述伸缩柄的首端套设在所述滑槽内，末端铰接肘关节运动模块，所述大臂托盘的顶端连接肩部连接盘，所述肩部连接盘连接摆动驱动件。通过长度调节来配合使用者的手臂长度。

所述滑槽和伸缩柄上分别开设多个连接通孔，所述滑槽和伸缩柄上的对应的连接通孔通过调节螺钉连接。

所述高度调节模块包括手柄螺母、基座、调节丝杆；所述调节丝杆的首端套设在基座内，所述手柄螺母连接在调节丝杆的顶部，所述基座连接屈伸驱动件。使用丝杆调节高度，能够满足不同身高的人群。

所述调节丝杆的末端设有固定座。使用固定座能够便于将康复臂整体定位或固定。

所述肘关节运动模块和肩关节运动模块上的驱动件结构相同，所述驱动件包括依次连接的驱动电机、联轴器和连接套筒。通过电机驱动实现三个自由度的转动。

所述小臂托盘的末端、第一直角板和第二直角板上分别设有角位移传感器。由传感器采集到各个关节的运动信息，提供量化的训练数据供治疗师分析。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明结构简单使用方便，具有三个自由度，辅助患者进行上肢肩关节的屈/伸、外摆/内收、肘关节的屈/伸；三个运动自由度同时、协调进行的主动运动训练。且各个关节运动自由度与人体关节运动自由度基本保持了同轴，仿生设计增强了机器的舒适性和可靠性，更有益于机器人辅助康复训练。适用的人群广泛，降低结构的复杂程度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是肘关节运动模块的结构示意图；

图3是上臂调节模块的结构示意图；

图4是肩关节运动模块的结构示意图；

图5是高度调节模块的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～5所示，本实施例包括肘关节运动模块1、上臂调节模块2、肩关节运动模块3和高度调节模块4，所述肘关节运动模块1和上臂调节模块2相连，所述肩关节运动模块3分别连接上臂调节模块2和高度调节模块4。

所述肩关节运动模块3包括L型转动件31、摆动驱动件32、屈伸驱动件33；所述L型转动件31具有两个相互垂直的第一直角板和第二直角板，所述摆动驱动件32设置在第一直角板上，所述摆动驱动件32驱动上臂调节模块2，所述屈伸驱动件33设置在第二直角板上，所述屈伸驱动件33驱动L型转动件31绕第二直角板转动。

所述肘关节运动模块1包括小臂托盘11和手扶件12；所述小臂托盘11的首端连接手扶件12，末端和上臂调节模块2铰接，所述铰接处设有肘关节驱动件13。能够实现肘关节的屈伸运动。

手扶件12的两端通过固定螺栓16连接在小臂托盘11的首端两侧，手扶件12可以旋转，便于把握。

所述小臂托盘11的末端的两侧分别通过连接螺栓14铰接在上臂调节模块2上。通过连接螺栓14实现铰接。靠近肘关节驱动件13一侧的连接14为封闭螺栓。

所述小臂托盘11的末端的一侧通过L型连接键15连接肘关节驱动件13。L型连接键15简单方便，能够简化驱动件与肘关节的连接方式，减少自重。

所述上臂调节模块2包括大臂托盘21、伸缩柄22、滑槽23、肩部连接盘24；所述滑槽23沿大臂托盘21的长度方向设置，所述滑槽23固定在大臂托盘21的两侧，所述伸缩柄22的首端套设在所述滑槽23内，末端铰接肘关节运动模块1，所述大臂托盘21的顶端连接肩部连接盘24，所述肩部连接盘24连接摆动驱动件32。通过长度调节来配合使用者的手臂长度。

所述滑槽23和伸缩柄22上分别开设多个连接通孔，所述滑槽23和伸缩柄22上的对应的连接通孔通过调节螺钉25连接。

所述高度调节模块4包括手柄螺母41、基座42、调节丝杆43；所述调节丝杆43的首端套设在基座42内，所述手柄螺母41连接在调节丝杆43的顶部，所述基座42连接屈伸驱动件33。使用丝杆调节高度，能够满足不同身高的人群。

所述调节丝杆43的末端设有固定座44。使用固定座44能够便于将康复臂整体定位或固定。

所述肘关节运动模块1和肩关节运动模块3上的驱动件结构相同，所述驱动件包括依次连接的驱动电机50、联轴器51和连接套筒52。通过电机驱动实现三个自由度的转动。

所述小臂托盘11的末端、第一直角板和第二直角板上分别设有角位移传感器。由传感器采集到各个关节的运动信息，提供量化的训练数据供治疗师分析。

同时设置直流电源给传感器供电，设置数据采集卡与传感器相连接并传输旋转角度信息。

患者坐于座椅的合适位置，调节高度，使人体的肩关节对位于机器人肩关节的不动点(两个旋转轴的交点)。穿戴外骨骼机器人，调节上臂、前臂和手腕对应的机器人部位的长度到合适尺寸，即可进行运动训练

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。