一种三自由度上肢康复训练装置

1.本实用新型属于康复医疗器械技术领域，具体涉及一种三自由度上肢康复训练装置。


背景技术：

2.对于老年群体来说，偏瘫或中风是威胁身体健康的第一杀手，现有的上肢康复训练装置功能单一，仅能够进行手臂摆动康复训练或手腕摆动康复训练或手腕转动康复训练，三种康复训练无法在一套装置上同时进行，为进行全面康复训练，则需要购置三套装置，不仅浪费康复时间，还给患者和患者家属带来巨大的经济负担，给康复患者带来极大不便。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种三自由度上肢康复训练装置，以解决现有技术的康复训练装置功能单一而给康复患者带来较大不便的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型所提供的三自由度上肢康复训练装置的技术方案是：一种三自由度上肢康复训练装置，包括：
5.手臂摆动部分、手腕摆动部分和手腕转动部分；
6.手臂摆动部分包括基座和绕第一轴线铰接在基座上的手臂摆动板，基座上还设有用于驱动手臂摆动板往复摆动的手臂摆动驱动部件；
7.手腕摆动部分包括绕第二轴线铰接在手臂摆动板摆动一端上的手腕摆动板，还包括设于手臂摆动板上并用于驱动手腕摆动板往复摆动的手腕摆动驱动部件；
8.手腕转动部分包括固设于手腕摆动板摆动一端的立板，立板垂直于手腕摆动板布置，所述立板上绕第三轴线铰接有手腕转动板，手腕转动板上设有供康复患者手握的握持件或设有用于将康复患者的手固定在手腕转动板上的固定件；
9.所述立板上还设有用于驱动手腕转动板往复摆动的手腕转动驱动部件；
10.所述第一轴线平行于第二轴线且垂直于所述第三轴线。
11.有益效果：手腕摆动部分安装在手臂摆动部分上，手腕转动部分安装在手腕摆动部分上，各部分串接在一起，且各部分有单独的驱动部件进行驱动，患者进行康复训练时可以单独进行手臂摆动、手腕摆动和手腕转动中的任意一项，也可以进行其中的任意两项或者同时进行三项康复训练，能够进行全面康复训练。本实用新型的康复训练装置能够完成三项康复训练，无需购置三套单独的康复训练装置，节约成本，且提高了康复训练的便捷性。
12.作为进一步优化的方案，所述手臂摆动板具有铰接在基座上的铰接端，还具有安装手腕摆动部分的摆动端；
13.所述手臂摆动板中位于铰接端、摆动端之间的部分与所述手臂摆动驱动部件相连。
14.有益效果：手臂摆动驱动部件与手臂摆动板的中间位置进行相连，带动手臂摆动板进行摆动，相比驱动手臂摆动板的一端进行往复动作的方式而言，手臂摆动板的运动更加平稳。
15.作为进一步优化的方案，所述手臂摆动驱动部件包括第一电机，第一电机的电机输出轴穿入手臂摆动板中，所述第一电机的电机输出轴上固定安装有齿轮，所述手臂摆动驱动部件还包括设于基座上的齿圈，所述齿轮与齿圈啮合且齿轮在自转时可绕齿圈的轴线公转；
16.所述第一电机的电机输出轴贯穿基座，且基座上设有用于与电机输出轴导向配合以对齿轮、第一电机的公转进行导向的弧形孔。
17.作为进一步优化的方案，所述手臂摆动板上设有手臂限位结构，手臂限位结构用于保证手臂摆动板可带动手臂进行往复摆动。
18.有益效果：手臂限位结构防止手臂在随手臂摆动板动作的过程中与手臂摆动板分离。
19.作为进一步优化的方案，所述手腕摆动板为中间铰接于手臂摆动板上的杠杆式结构，手腕摆动板的主动臂上设有凸轮穿孔，手腕摆动板的从动臂上固设有所述立板；
20.手腕摆动驱动部件包括固设于手臂摆动板上的第二电机，所述第二电机的电机输出轴上固设有凸轮，所述凸轮穿入凸轮穿孔中，凸轮转动时带动手腕摆动板往复摆动。
21.有益效果：第二电机通过凸轮带动手腕摆动板往复摆动，第二电机可以连续单方向转动，第二电机的控制简单，造价较低，由此来降低康复训练装置的整体成本。
22.作为进一步优化的方案，手腕摆动驱动部件包括电机固定板，所述第二电机固设在电机固定板上，所述手腕摆动板夹设在电机固定板与手臂摆动板之间，手腕摆动部分包括穿销，所述穿销贯穿电机固定板、手腕摆动板及手臂摆动板，穿销与电机固定板、手臂摆动板之间固定相连，穿销与手腕摆动板之间转动相连。
23.有益效果：通过穿销完成电机固定板、手臂摆动板的相对固定，以及手臂摆动板与手腕摆动板的相对摆动，结构简单。
24.作为进一步优化的方案，所述凸轮具有用于顶推凸轮穿孔孔壁的顶推端，所述凸轮上在靠近和远离顶推端的方向上设置有多个电机输出轴穿孔。
25.有益效果：凸轮上有多个电机输出轴穿孔。不同电机输出轴穿孔距离凸轮顶推端的距离不同，使用时，将第二电机的电机输出轴固定插入不同位置的电机输出轴穿孔中，能够改变凸轮顶推端的偏心距，以此来改变手腕摆动板的摆动幅度，适用不同年龄、体型患者的需求。
26.作为进一步优化的方案，所述手腕转动板为转盘，所述转盘上偏心布置有沿转盘径向延伸的长槽或长孔；
27.所述手腕转动驱动部件包括固设于立板上的第三电机，第三电机的电机输出轴偏置于第三轴线的一侧，第三电机的电机输出轴上安装有凸轮结构，凸轮结构用于伸入到所述长槽或长孔中，以带动转盘往复摆动。
28.有益效果：第三电机通过凸轮结构以及长槽或长孔与转盘配合，第三电机能够进行连续单方向转动，第三电机的控制简单，成本较低。
29.作为进一步优化的方案，所述凸轮结构包括固设于第三电机电机输出轴上的转动
轴，还包括偏心布置在转动轴端面上的销轴，所述销轴穿入所述长槽或长孔中。
30.作为进一步优化的方案，所述转动轴的端面上沿径向设置有多个销轴穿孔，销轴穿孔供所述销轴穿入。
31.有益效果：多个销轴穿孔的径向位置不同，使用时，销轴可以插入不同位置的销轴穿孔中，销轴的位置不同，能够与长槽或长孔中不同位置进行配合，从而使转盘获得不同的摆动幅度，以适用不同年龄、体型的患者。
附图说明
32.图1为本实用新型所提供的三自由度上肢康复训练装置实施例1的结构示意图；
33.图2为本实用新型所提供的三自由度上肢康复训练装置实施例1中手腕摆动板和转盘的配合示意图；
34.图3为本实用新型所提供的三自由度上肢康复训练装置实施例1中手腕摆动部分、手腕转动部分的配合示意图；
35.附图标记说明：
36.100、支架；200、手臂摆动部分；201、基座；202、齿圈；203、手臂摆动板；204、第一销轴；205、齿轮；206、第一电机；207、弧形孔；208、电机输出轴；209、手臂放置槽；300、手腕摆动部分；301、第二电机；302、电机固定板；303、凸轮穿孔；304、凸轮；305、手腕摆动板；306、第二销轴；307、第二销轴穿孔；400、手腕转动部分；401、第三电机；402、转盘；403、握持件；404、第三销轴；405、立板；406、长槽；407、转动轴；408、第四销轴；409、第三销轴穿孔。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
40.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；
可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
43.本实用新型所提供的三自由度上肢康复训练装置的具体实施例1：
44.如图1至图3所示，三自由度上肢康复训练装置（以下简称为训练装置）能够同时进行手臂摆动康复训练、手腕摆动康复训练和手腕转动康复训练，也能够单独进行其中的任意一项或两项康复训练，在同一个训练装置上可以进行多种康复训练，无需购置不同类型的康复装置，节约成本，且康复训练较为方便。
45.训练装置包括支架100，支架100作为整个训练装置的基础。训练装置包括直接安装在支架100上的手臂摆动部分200、直接安装到手臂摆动部分200上的手腕摆动部分300、直接安装到手腕摆动部分300上的手腕转动部分400。
46.手臂摆动部分200的结构如图1所示，手臂摆动部分200包括基座201，基座201固定安装在支架100上。在基座201上通过第一销轴204铰接有手臂摆动板203，此处的手臂摆动板203为条形板，在手臂摆动板203上固定有手臂放置槽209，使用时康复患者的手臂放到手臂放置槽209中，手臂摆动板203在往复摆动的过程中通过手臂放置槽209防止手臂脱离手臂摆动板203。
47.如图1所示，手臂摆动板203的一端通过第一销轴204铰接在基座201上，定义该端为铰接端；手臂摆动板203的另一端为摆动端，手腕摆动部分300安装在手臂摆动板203的摆动端上。为驱动手臂摆动板203往复摆动，手臂摆动部分200还包括手臂摆动驱动部件，此处的手臂摆动驱动部件包括固定安装在基座201上的齿圈202，此处的齿圈202仅有一半，齿圈202有外齿。手臂摆动驱动部件还包括齿轮205，齿轮205与齿圈202的外齿进行啮合，齿轮205为主动件，当齿轮205绕自身的轴线进行自转的同时会绕齿圈202进行公转。如图1所示，在基座201上开设有弧形孔207，弧形孔207顺着齿圈202的外周延伸且与齿圈202的外周面处处等距。弧形孔207的作用是对第一电机206的电机输出轴208进行导向，保证齿轮205能够绕齿圈202的轴线进行公转，而电机输出轴208穿入手臂摆动板203中，齿轮205公转的同时能够带动手臂摆动板203进行摆动。为驱动齿轮205进行转动，手臂摆动驱动部件包括第一电机206，其中第一电机206位于基座201的下方，而齿轮205位于基座201的上方。通过控制第一电机206的转速、转动时间和转动方向，能够精确地控制手臂摆动板203的摆动速度、角度以及摆动方向。实际使用时，可以在基座201上设置限位开关，当第一电机206绕齿圈202的轴线转动至极限位置时触发限位开关，控制第一电机206转向。
48.如图1所示，手臂摆动板203的摆动端延伸至基座201的外部。手腕摆动部分300的结构如图2和图3所示，手腕摆动部分300包括固定在手臂摆动板203一端的电机固定板302，电机固定板302安装在手臂摆动板203上的方式如下：在电机固定板302上固定安装有第二销轴306，手臂摆动板203的该端开孔并使第二销轴306穿入，通过第二销轴306将电机固定
板302固定安装在手臂摆动板203上。在电机固定板302上固定安装有第二电机301，第二电机301的电机输出轴向上贯穿电机固定板302，在第二电机301的电机输出轴上固定安装有凸轮304。
49.如图2和图3所示，手腕摆动部分300还包括手腕摆动板305，手腕摆动板305为中间铰接的杠杆式结构，中间位置开设有第二销轴穿孔307，第二销轴穿孔307的孔径大于第二销轴306的外径，第二销轴306穿入第二销轴穿孔307中。手腕摆动板305的主动臂上开设有凸轮穿孔303，凸轮穿孔303供凸轮304穿入。组装时，手腕摆动板305位于电机固定板302和手臂摆动板203之间。第二电机301启动之后，能够通过凸轮304带动手腕摆动板305进行往复摆动。
50.本实施例中，手腕摆动板305的摆动幅度受凸轮304形状和凸轮304与第二电机301电机输出轴的相对安装位置影响，在凸轮304形状一定的前提下，当凸轮304中用来顶推手腕摆动板305的顶推端距离第二电机301电机输出轴的距离越近，则凸轮304的偏心距越小，手腕摆动板305的摆动幅度越小。为了针对不同人群设计不同摆动幅度的手腕摆动板305，本实施例中，在凸轮304上开设有一排多个电机输出轴穿孔，各电机输出轴穿孔沿靠近和远离顶推端的方向依次间隔排布，第二电机301的电机输出轴穿入不同的穿孔中时能够获得不同摆动幅度。
51.如图2和图3所示，手腕转动部分400包括立板405，立板405与凸轮穿孔303分置在第二销轴穿孔307的两侧，立板405固设在手腕摆动板305的从动臂上，立板405垂直于手腕摆动板305。当手腕摆动板305发生摆动时，能够带动立板405进行摆动。在立板405开设有第三销轴穿孔409，第三销轴穿孔409贯穿立板405且水平延伸。在第三销轴穿孔409中固定穿装有第三销轴404，第三销轴404上转动安装有转盘402，转盘402的一侧开设有长槽406。在转盘402上还固定有握持件403，握持件403为扣装在转盘402上的u形杆，康复训练时患者握住握持件403，当转盘402绕第三销轴404进行往复摆动时，能够带动患者手腕往复转动，进行手腕转动康复。
52.为驱动转盘402往复摆动，手腕转动部分400还包括手腕转动驱动部件，手腕转动驱动部件包括固定安装在转盘402上的第三电机401，第三电机401的电机输出轴上固定安装有转动轴407，其中，第三电机401和转动轴407分置在转盘402的两侧。其中第三电机401和转动轴407偏置在第三销轴穿孔409的一侧。
53.在转动轴407上偏心地固定安装有第四销轴408，第四销轴408能够插入长槽406中，当第三电机401带动第四销轴408绕转动轴407的轴线进行公转时，通过第四销轴408与长槽406的配合驱动转盘402往复摆动。
54.此处，转盘402的往复摆动幅度由第四销轴408与长槽406的配合位置来决定，第四销轴408越靠近转盘402的轴线，转盘402的摆动幅度越小，为此，本实施例中，在转动轴407上沿径向开设有一排多个销轴穿孔，第四销轴408可以插入不同位置的销轴穿孔中，使得转盘402可以获得不同的摆动幅度。
55.本实施例中，第一销轴204的轴线为第一轴线，第二销轴306的轴线为第二轴线，第三销轴404的轴线为第三轴线。第二销轴306为能够将电机固定板302、手臂摆动板203固定在一起的穿销，安装后，手腕摆动板305被夹装在电机固定板302和手臂摆动板203之间，但手腕摆动板305能够相对于电机固定板302和手臂摆动板203摆动。其中，第一轴线平行于第
二轴线且垂直于第三轴线。
56.本实用新型在使用时，康复患者手臂放置在手臂放置槽209，握住握持件403。单独进行手臂摆动康复训练时，启动第一电机206、关闭第二电机301和第三电机401，第一电机206通过齿轮205、齿圈202带动手臂摆动板203以及手腕摆动部分300和手腕转动部分400一起绕第一销轴204进行往复摆动。单独进行手腕摆动康复训练时，关闭第一电机206、启动第二电机301、关闭第三电机401，第二电机301通过凸轮304带动手腕摆动板305和手腕转动部分400一起绕第二销轴306进行往复摆动。单独进行手腕转动康复训练时，关闭第一电机206和第二电机301、启动第三电机401，第三电机401通过转动轴407、第四销轴408、长槽406带动转盘402进行往复摆动。需要进行三种康复训练时，则同时打开第一电机206、第二电机301和第三电机401，也可以任意选择其中的两种进行康复训练。
57.本实施例中，转动轴407、第四销轴408一起形成安装在第三电机401电机输出轴上的凸轮结构。转盘402形成转动安装在立板405上的手腕转动板，实际上，手腕转动板的形状可以根据实际情况进行改变。其中，电机固定板302、第二电机301、凸轮304以及凸轮穿孔303一起形成用来驱动手腕摆动板305往复摆动的手腕摆动驱动部件。手臂放置槽209保证手臂摆动板203能够带动手臂进行往复摆动，形成手臂限位结构。手臂限位结构可以取消，依靠患者手握握持件来保证手臂不脱离手臂摆动板。
58.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例2：
59.实施例1中，手腕转动驱动部件中转动轴的端面上开设有多个销轴穿孔。本实施例中，转动轴上的销轴穿孔仅有一个。
60.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例3：
61.实施例1中，手腕转动驱动部件的凸轮结构包括转动轴和销轴。本实施例中，手腕转动驱动部件的凸轮结构可以与手腕摆动驱动部件中的凸轮一致，凸轮整体穿入转盘的长槽中。
62.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例4：
63.实施例1中，转盘上开设有长槽。本实施例中，将长槽更改为长孔。
64.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例5：
65.实施例1中，手腕转动驱动部件中的电机连续单向转动，通过凸轮结构实现换向。本实施例中，手腕转动驱动部件中的电机采用手臂摆动驱动部件中的电机，可以换向转动。当采用可以换向转动的电机时，电机可以直接与手腕转动板相连，从而带动手腕转动板往复摆动。
66.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例6：
67.实施例1中，手腕摆动驱动部件中的凸轮上开设有多个电机输出轴穿孔。本实施例中，电机输出轴穿孔仅有一个。
68.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例7：
69.实施例1中，电机固定板、手臂摆动板之间依靠穿销实现固定，且手腕摆动板夹设在电机固定板、手臂摆动板之间，并依靠穿销与电机固定板、手臂摆动板之间相对转动布置。本实施例中，采取以下方式，电机固定板直接固定到手臂摆动板上，具体的固定方式可以采用焊接等，手腕摆动板再通过穿销与电机固定板铰接相连。也可以将电机固定板取消，将电机的壳体直接固定在手腕摆动板上。
70.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例8：
71.实施例1中，手腕摆动驱动部件中的电机连续单向转动，通过凸轮实现换向。本实施例中，手腕摆动驱动部件中的电机采用手臂摆动驱动部件中的电机，可以换向转动。当手腕摆动驱动部件中的电机可以换向转动时，电机可以与手腕摆动板直接驱动相连。
72.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例9：
73.实施例1中，手臂限位结构为手臂放置槽。本实施例中，手臂限位结构为固定在手臂摆动板上的绑带，绑带将手臂绑定在手臂摆动板上。
74.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例10：
75.实施例1中，手臂摆动驱动部件中的齿圈为外齿圈。本实施例中，齿圈可以为内齿圈，内壁面上有内齿。
76.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例11：
77.实施例1中，手臂摆动驱动部件包括第一电机、齿轮、齿圈和弧形孔。本实施例中，手臂摆动驱动部件包括电机、滑块、连杆机构和弧形孔，滑块导向装配在弧形孔内并与手臂摆动板固定相连，电机安装在基座上，电机通过连杆机构带动滑块往复移动。
78.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例12：
79.实施例1中，手臂摆动板一端为铰接端，另一端为摆动端，手臂摆动驱动部件与中间位置相连，从而带动手臂摆动板进行往复摆动。本实施例中，手臂摆动驱动部件中的电机直接与手臂摆动板的铰接一端相连，带动手臂摆动板进行往复摆动。
80.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例13：
81.实施例1中，手臂摆动板为条形板。本实施例中，手臂摆动板的形状可以进行改变，比如可以为圆形板等。
82.本实用新型三自由度上肢康复训练装置的具体实施例14：
83.实施例1中，手腕转动板上固定有握持件。本实施例中，手腕转动板上设有固定件，固定件用来将患者的手固定在手腕转动板上，固定件可以为绑带等。
84.最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。