一种上肢康复同轴机构

1.本实用新型属于医疗器械领域，尤其涉及一种上肢康复同轴机构。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着社会老龄化的加剧，越来越多的的老人因为脑卒中等原因造成上肢瘫痪，给生活带来巨大的不便。上肢瘫痪患者可以通过不断的训练来刺激大脑，缓解一定的运动功能性障碍问题。专利cn104363982 a公布了一种上肢康复机器人系统，它提供了多种方式的上肢康复主被动训练，可以提高患者的训练积极性。
4.但是目前存在的上肢康复系统只能进行左右两个手柄同时转动，不能完成单手柄转动，功能单一，且未能完成两手柄在单独转动之后的同轴校准。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种上肢康复同轴机构，其能够实现左右手柄单独转动，并且可以通过光电传感器的高脉冲触发来完成上肢康复机构左右手柄在单独转动后的同轴校准，使左右手柄呈180
°
来适应人体运动学，且能够保持这个角度实现左右手柄的同步运行。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种上肢康复同轴机构，包括：
8.支撑装置，所述支撑装置上对称设置有左电机和右电机，所述左电机的输出轴连接左手柄，所述右电机的输出轴连接右手柄，所述左电机的输出轴和右电机的输出轴同轴设置，所述左电机的输出轴和右电机的输出轴上各自安装有光电传感器。
9.所述光电传感器的码盘上设置有栅格，所述栅格的位置分别与对应的手柄所在位置呈180度。
10.所述左电机连接有左电机驱动器，所述右电机连接有右电机驱动器。
11.所述电机驱动器通过rs485通讯与plc控制器连接。
12.所述光电传感器与plc控制器连接，plc控制器与上位机界面触摸屏连接。
13.所述上位机界面触摸屏包括左电机启动、左电机停止、右电机启动、右电机停止、同轴校准、上肢康复机构运行、上肢康复机构停止的控制按钮。
14.还包括上位机，所述上位机用于发出信号给plc控制器，plc控制器将信号传递给电机驱动器，由驱动器驱动电机运转。
15.所述支撑装置包括支撑杆，以支撑杆方向为z轴，左电机和右电机的输出轴的中心位置为中点，所述右电机的光电传感器的发送器和接收器安装在z轴的下半轴，所述左电机的光电传感器的发送器和接收器安装在z轴的上半轴。
16.所述光电传感器的发送器和接收器所在位置均呈180度角。
17.本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型的一种上肢康复同轴机构，考虑到患者只有一个手臂能运动的情况，能通过单独启动左右电机中的一个来驱动手柄旋转；且能够通过上位机的同轴校准按钮将左右手柄保持180
°
差，符合人体的正常动作习惯，保证患者双臂都能得到锻炼。该设备成本较低，有着广阔的市场前景。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
20.图1是本实用新型实施例提供的一种上肢康复同轴机构结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例提供的一种上肢康复同轴机构的栅格与手柄位置关系示意图；
22.图3是本实用新型实施例提供的一种上肢康复同轴机构的o
‑
xyz坐标系示意图；
23.图4是本实用新型实施例提供的一种上肢康复同轴机构的控制系统流程图；
24.其中，1、右手柄；2、右电机输出轴；3、光电传感器；4、支撑装置；5、右电机；6、左电机；7、左手柄；11、码盘栅格；12、手柄；21、上位机界面触摸屏；22、plc控制器；23、左电机驱动器；24、右电机驱动器；25、光电传感器25。
具体实施方式
25.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
26.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
29.本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
30.如图1所示，本实施例的一种上肢康复同轴机构，该机构包括支撑装置，左手柄、右手柄、左电机、右电机、光电传感器、左电机驱动器、右电机驱动器、plc控制器、上位机界面触摸屏。
31.其中，左电机的输出轴与左手柄连接；右电机的输出轴与右手柄连接。
32.其中，左电机的输出轴上安装一个光电传感器；右电机的输出轴上也安装有一个光电传感器。
33.其中，光电传感器上的码盘只有一个栅格，其栅格所在位置与手柄所在位置呈180度。
34.其中，以两电机输出轴的中心位置作为o点，以支撑杆的方向作为z轴，以右电机的输出轴作为x轴，通过右手定则建立o
‑
xyz坐标系，左电机的发射器和接收器放置在z的负半轴，右电机的发射器与接收器位于z的正半轴，两方距o点的距离相同。
35.其中，当左右手柄进行同轴校准时，左右电机缓慢开始运行，设置光电传感器高电平触发，当左电机侧的光电传感器高电平触发时，左电机停止；同理，当右电机侧的光电传感器高电平出发时，右电机停止。
36.其中，电机连接电机驱动器，电机驱动器通过rs485通讯与plc控制器连接，光电传感器与plc控制器连接，plc控制器与上位机界面触摸屏连接，
37.其中，上位机界面触摸屏包括左电机启动、左电机停止、右电机启动、右电机停止、同轴校准、上肢康复机构运行、上肢康复机构停止等控制按钮。进一步地，上位机界面触摸屏还可以包括左右电机的速度显示、操作两电机单独加减速、上肢康复机构加速、上肢康复机构减速等。
38.其中，由上位机发出信号给plc控制器，plc控制器将信号传递给电机驱动器，由驱动器驱动电机运转。
39.其中，上肢康复同轴机构由一个支撑杆支撑，支撑杆下部分可与康复自行车或其他康复设备相连接。
40.作为一种实施方式，
41.在本实施例中，右电机5的输出端连接右手柄1、左电机6的输出端连接左手柄7，光电传感器3安装于右电机输出轴2上，同理，左电机输出轴上也安装有光电传感器。
42.在本实施例中，电机优选采取伺服电机，当右电机5开始运行时，带动右手柄5开始转动；同理当左电机6开始运行时，带动左手柄7转动，双方为相同且独立的部件。
43.在本实施例中，所述光电传感器码盘的栅格11与手柄12所在位置呈180
°
角。其中，以两电机输出轴的中心位置作为o点，以支撑杆的方向作为z轴，以右电机的输出轴作为x轴，通过右手定则建立o
‑
xyz坐标系。
44.在本实施例中，光电传感器安装在电机输出轴上。优选的，右电机光电传感器的发送器和接收器安装在z轴负半轴的位置，左电机光电传感器的发送器和接收器安装在z轴正半轴的位置。两个光电传感器的发送器和接收器设备所在位置呈180
°
角。
45.在本实施例中，优选的将左右手柄呈180
°
角放置来符合人体运动学。如果左右手柄未呈现180
°
角，则需要进行同轴校准。
46.在本实施例中，当进行同轴校准时，左右电机开始缓慢运行。设置光电传感器为高脉冲触发，当右手柄转到z轴正半轴位置时，此时发送器发出的信号正好可以通过栅格11被接收器接收，此时光电传感器高脉冲触发，设置右电机停止运行。同理，当左手柄转到z轴负半轴位置时，此时左电机停止运行。此时左右手柄正好呈180
°
角。
47.在本实施例中，如图4所示，优选plc控制器为s7200plc。上位机界面触摸屏21发出
指令，左电机启动，此时信号传递给s7200plc，plc控制器22又将信号传递给左电机驱动器23，左电机驱动器23驱动左电机运行。同理，右电机驱动器24驱动右电机运行。
48.在本实施例中，上位机界面触摸屏21包括左电机启动、左电机停止、右电机启动、右电机停止、同轴校准、上肢康复机构运行、上肢康复机构停止等控制按钮。进一步地，上位机界面触摸屏还可以包括左右电机的速度显示、操作两电机单独加减速、上肢康复机构加速、上肢康复机构减速等。优选的，当进行同轴校准之后，再按下上肢康复机构运行按钮，左右电机以相同的转速运转，使得左右手柄始终呈180
°
角同步运行。
49.在本实施例中，优选的，上位机界面触摸屏与plc控制器通过mpi通讯，plc控制器与电机驱动器通过rs485通讯。
50.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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。