一种方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人的制作方法

1.本发明涉及人体仿真设备技术领域，具体为一种方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人。


背景技术：

2.人体助力设备是指能够为人体四肢动作提供助力的设备，可以用于医疗领域帮助患者进行康复训练，还可以用于肢体力量不足的病患或者老年人的日常生活，为他们的日常动作提供助力。
3.现有应用与医疗领域的上肢助力外骨骼机器人在穿戴时，由于病患上肢肢体力量不足，通常需要护士(或者看护人员)协助下穿戴(和脱下)，在需要进行穿戴(和脱下)时，护士(或者看护人员)可能无法做到立刻反应，会导致等待时间较长，不利于病人康复；且有少数病人由于内向不愿意寻求护士协助，自己强行穿戴的话容易导致助力机器人穿戴不牢固，容易脱落加重病人病情。
4.基于此，本发明设计了一种方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人，包括护理床和机器人本体；所述机器人本体设置在护理床的床头上；所述护理床上开设有两个对称布置的安装槽；
7.所述机器人本体包括安装框和压力传感器，所述安装框与护理床固定连接，所述安装框内滑动连接有第一滑板，所述第一滑板上滑动连接有两个l形固定板，两个所述l形固定板分别位于两个安装槽内，所述l形固定板上均连接有第一滑块，所述第一滑块上均连接有绑缚块，所述绑缚块上均固定连接有心率检测贴片，所述安装框内设置有第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动第一滑板移动，所述第二驱动组件用于驱动l形固定板固定病患；所述压力传感器用于控制第一驱动组件和第二驱动组件工作；所述第一滑板上设置有训练组件，所述训练组件用于患者进行上肢康复训练。
8.作为本发明的进一步方案，所述训练组件包括第一固定板，所述第一固定板上转动连接有第一支撑柱，所述第一固定板上固定连接有弹力板，所述弹力板远离第一固定板的一端固定连接有第二固定板，所述第二固定板上转动连接有第二支撑柱，所述第一固定板上转动连接有固定座，所述固定座与第一滑板固定连接，所述固定座上固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴与第一固定板的转动轴固定连接；所述第二固定板上固定连接有牵引绳，所述牵引绳远离第二固定板的一端穿过第一固定板和固定座并固定连接有卷收辊，所述卷收辊与固定座转动连接，所述卷收辊的转动轴上传动连接有第二电机。
9.作为本发明的进一步方案，所述第一驱动组件包括螺纹杆和第三电机，所述螺纹
杆的两端分别与安装框和护理床转动连接，所述螺纹杆与第一滑板螺纹连接，所述第三电机与安装框固定连接，所述第三电机的输出轴与螺纹杆固定连接。
10.作为本发明的进一步方案，所述第二驱动组件包括两个连杆，两个所述连杆分别与两个l形固定板转动连接，两个所述连杆共同转动连接有第二滑块，所述第二滑块的上方设置有能够驱动其向下移动的气缸，所述气缸与护理床固定连接，所述第二滑块的下方设置有推板，所述推板上固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧的底端与护理床固定连接，所述护理床滑动连接有楔形限位块，所述楔形限位块能够对第二滑块起到限位作用；所述楔形限位块上固定连接有用于其复位的第三弹簧；所述楔形限位块上固定连接有拉绳，所述拉绳的顶端固定连接有第三滑块，所述第三滑块与护理床在竖直方向上滑动连接，所述第三滑块位于安装槽内，且第三滑块能够被第一固定板驱动向上移动；所述第三滑块上固定连接有用于其复位的第四弹簧。
11.作为本发明的进一步方案，所述安装槽内转动连接有遮挡板，所述遮挡板用于遮挡安装槽，所述遮挡板的转动轴上固定连接有凸块，所述凸块的后侧设置有用于驱动其转动的推杆，所述推杆与护理床滑动连接，所述推杆与第一滑板固定连接。
12.作为本发明的进一步方案，所述第一滑块与l形固定板滑动连接，所述第一滑块上均固定连接有用于其复位的第一弹簧。
13.作为本发明的进一步方案，所述第一滑块与绑缚块转动连接，所述绑缚块的转动轴上套装有用于其复位的扭簧。
14.作为本发明的进一步方案，所述固定座上固定连接有安装座，所述安装座与第一滑板固定连接。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.本发明通过l形固定板、绑缚块、第一驱动组件及第二驱动组件的设置，可以使患者只需背靠护理床的床头处即可实现使绑缚块贴紧患者胸部，可以使机器人本体自动与患者固定，同时通过心率检测贴片的设置，可以实时检测患者心率，可以更好的检测患者的健康状况，同时通过训练组件的设置，可以使患者坐在护理床上也可以进行康复训练，同时不需要护士(或者看护人员)协助即可完成训练作业，可以帮助患者更快、更好的康复。
附图说明
17.图1为本发明总体结构示意图；
18.图2为本发明机器人本体部分结构示意图；
19.图3为本发明l形固定板、第一滑块与绑缚块位置关系示意图；
20.图4为本发明训练组件结构示意图；
21.图5为本发明部分结构剖视示意图；
22.图6为本发明护理床、拉绳、第三滑块及第四弹簧位置关系示意图；
23.图7为本发明遮挡板、凸块、推杆及第一滑板位置示意图。
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.护理床1、安装槽2、安装框3、压力传感器4、第一滑板5、l形固定板6、第一滑块7、绑缚块8、心率检测贴片9、第一固定板10、第一支撑柱11、弹力板12、第二固定板13、第二支撑柱14、固定座15、第一电机16、牵引绳17、卷收辊18、第二电机19、螺纹杆20、第三电机21、连
杆22、第二滑块23、气缸24、推板25、第二弹簧26、楔形限位块27、拉绳28、第三滑块29、遮挡板30、凸块31、推杆32、第一弹簧33、扭簧34、安装座35、第三弹簧36、第四弹簧37。
具体实施方式
26.请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人，包括护理床1和机器人本体；所述机器人本体设置在护理床1的床头上；所述护理床1上开设有两个对称布置的安装槽2；
27.所述机器人本体包括安装框3和压力传感器4，所述安装框3与护理床1固定连接，所述安装框3内滑动连接有第一滑板5，所述第一滑板5上滑动连接有两个l形固定板6，两个所述l形固定板6分别位于两个安装槽2内，所述l形固定板6上均连接有第一滑块7，所述第一滑块7上均连接有绑缚块8，所述绑缚块8上均固定连接有心率检测贴片9，所述安装框3内设置有第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动第一滑板5移动，所述第二驱动组件用于驱动l形固定板6固定病患；所述压力传感器4用于控制第一驱动组件和第二驱动组件工作；所述第一滑板5上设置有训练组件，所述训练组件用于患者进行上肢康复训练。
28.上述方案在投入实际使用时，当患者需要进行训练时，背靠护理床1的床头，使背部向后挤压压力传感器4，患者背部与护理床1床头贴合后，压力传感器4给第一驱动组件和第二驱动组件下达工作命令，第一驱动组件会先将第一滑板5向靠近护理床1的一侧推动，第一滑板5会带动两个l形固定板6同步移动，l形固定板6会从安装槽2内滑出；然后第二驱动组件会驱动两个l形固定板6相向移动(靠近患者)，两个l形固定板6会带动第一滑块7和绑缚块8向靠近患者的一侧移动直到绑缚块8带动心率检测贴片9移动到使心率检测贴片9与患者胸部贴紧，此时两个绑缚块8将患者固定住，然后患者将手臂放置到训练组件内，训练组件会带动患者手臂进行弯曲训练；当患者训练一段时间后，第二驱动组件会自动复位，绑缚块8可以自动从患者胸部脱离，然后患者即可自由活动；本发明通过l形固定板6、绑缚块8、第一驱动组件及第二驱动组件的设置，可以使患者只需背靠护理床1的床头处即可实现使绑缚块8贴紧患者胸部，可以使机器人本体自动与患者固定，同时通过心率检测贴片的设置，可以实时检测患者心率，可以更好的检测患者的健康状况，同时通过训练组件的设置，可以使患者坐在护理床1上也可以进行康复训练，同时不需要护士(或者看护人员)协助即可完成训练作业，可以帮助患者更快、更好的康复。
29.作为本发明的进一步方案，所述训练组件包括第一固定板10，所述第一固定板10上转动连接有第一支撑柱11，所述第一固定板10上固定连接有弹力板12，所述弹力板12远离第一固定板10的一端固定连接有第二固定板13，所述第二固定板13上转动连接有第二支撑柱14，所述第一固定板10上转动连接有固定座15，所述固定座15与第一滑板5固定连接，所述固定座15上固定连接有第一电机16，所述第一电机16的输出轴与第一固定板10的转动轴固定连接；所述第二固定板13上固定连接有牵引绳17，所述牵引绳17远离第二固定板13的一端穿过第一固定板10和固定座15并固定连接有卷收辊18，所述卷收辊18与固定座15转动连接，所述卷收辊18的转动轴上传动连接有第二电机19。
30.上述方案在投入实际使用时，第一驱动组件在驱动第一滑板5移动时，第一滑板5会带动固定座15同步移动，固定座15会带动第一电机16和第一固定板10同步移动；当l形固
定板6在向靠近患者的一侧移动后，使第一电机16带动第一固定板10向下翻转，直到第一固定板10翻转到适合患者手臂伸入的位置，待l形固定板6移动到固定患者的位置后，如图2所示，训练组件设置有两个，两个训练组件分别用于训练患者的左手和右手，患者再将手臂放置到第一支撑柱11和第二支撑柱14之间(如图4所示)，当第二电机19带动卷收辊18转动时，卷收辊18收卷牵引绳17，牵引绳17带动第二固定板13向靠近第一固定板10的一侧弯曲，此时第二固定板13会带动前臂向靠近上臂一侧弯曲，使患者训练手臂力量，同时通过控制卷收辊18收卷牵引绳17的长度可以调整手臂弯曲的程度，通过第一电机16带动第一固定板10向上翻转可以使第一固定板10带动上臂做抬升运动；本发明通过训练组件的设置，可以使患者的康复训练更方便地进行。
31.作为本发明的进一步方案，所述第一驱动组件包括螺纹杆20和第三电机21，所述螺纹杆20的两端分别与安装框3和护理床1转动连接，所述螺纹杆20与第一滑板5螺纹连接，所述第三电机21与安装框3固定连接，所述第三电机21的输出轴与螺纹杆20固定连接。
32.上述方案在投入实际使用时，第三电机21带动螺纹杆20转动，螺纹杆20会通过螺纹驱动第一滑板5向靠近护理床1的一侧移动；本发明将第一驱动组件设置为由螺纹杆20和第三电机21组成，可以使第一滑板5移动的更加的稳定，同时可以大大节约安装框3内部空间。
33.作为本发明的进一步方案，所述第二驱动组件包括两个连杆22，两个所述连杆22分别与两个l形固定板6转动连接，两个所述连杆22共同转动连接有第二滑块23，所述第二滑块23的上方设置有能够驱动其向下移动的气缸24，所述气缸24与护理床1固定连接，所述第二滑块23的下方设置有推板25，所述推板25上固定连接有第二弹簧26，所述第二弹簧26的底端与护理床1固定连接，所述护理床1滑动连接有楔形限位块27，所述楔形限位块27能够对第二滑块23起到限位作用；所述楔形限位块27上固定连接有用于其复位的第三弹簧36；所述楔形限位块27上固定连接有拉绳28，所述拉绳28的顶端固定连接有第三滑块29，所述第三滑块29与护理床1在竖直方向上滑动连接，所述第三滑块29位于安装槽2内，且第三滑块29能够被第一固定板10驱动向上移动；所述第三滑块29上固定连接有用于其复位的第四弹簧37。
34.上述第二驱动组件在实际工作时，当第一驱动组件带动第一滑板5向前移动到使第二滑块23移动到气缸24和推板25之间后，第一滑板5移动到最远位置；然后启动气缸24向下伸长，气缸24会驱动第二滑块23向下移动，第二滑块23会带动连杆22底端向下移动，连杆22的顶端会带动两个l形固定板6相向移动，推板25会驱动第二弹簧26压缩，当第二滑块23移动到与楔形限位块27的斜面接触后，第二滑块23向下移动会驱动楔形限位块27移入到护理床1内部并压缩第三弹簧36，然后当第二滑块23移动到楔形限位块27的下方后，楔形限位块27会在第三弹簧36的弹力作用下向外侧移动到初始位置，此后楔形限位块27能够对第二滑块23起到限位作用，当患者训练结束后，第一固定板10被第一电机16带动移动到水平位置时，第一固定板10会驱动第三滑块29向上移动，第三滑块29会通过拉绳28带动楔形限位块27向护理床内部移动，使楔形限位块27取消对第二滑块23的限位，然后在第二弹簧26的弹力作用下，第二弹簧26会驱动推板25和第二滑块23向上移动到初始位置，第二滑块23会通过连杆22带动l形固定板6向外侧移动，使l形固定板6带动绑缚块8移动到与患者脱离接触的位置，然后患者即可自由活动；本发明通过第二驱动组件的设置，可以使患者在完成训
练后，l形固定板6即可在第二弹簧26的弹力作用下快速复位，可以使患者更快的休息。
35.作为本发明的进一步方案，所述安装槽2内转动连接有遮挡板30，所述遮挡板30用于遮挡安装槽2，所述遮挡板30的转动轴上固定连接有凸块31，所述凸块31的后侧设置有用于驱动其转动的推杆32，所述推杆32与护理床1滑动连接，所述推杆32与第一滑板5固定连接。
36.上述方案在投入实际使用时，通过遮挡板30的设置，机器人本体在不使用时，护理床1的床头处于平整状态，可以避免患者磕碰受伤；在需要进行训练时，第一滑板5移动会带动推杆32同步移动，推杆32会通过驱动凸块31转动，使凸块31带动遮挡板30向外侧移动，使遮挡板30不会阻碍l形固定板6移出。
37.作为本发明的进一步方案，所述第一滑块7与l形固定板6滑动连接，所述第一滑块7上均固定连接有用于其复位的第一弹簧33。
38.上述方案在投入实际使用时，通过将第一滑块7与l形固定板设置为滑动连接，并通过第一弹簧33的设置，可以使l形固定板6能够更好地与患者的胸部贴合。
39.作为本发明的进一步方案，所述第一滑块7与绑缚块8转动连接，所述绑缚块8的转动轴上套装有用于其复位的扭簧34。
40.上述方案在投入实际使用时，通过扭簧34的设置，可以使绑缚块8能够更好地贴合患者的胸部。
41.作为本发明的进一步方案，所述固定座15上固定连接有安装座35，所述安装座35与第一滑板5固定连接。
42.上述方案在投入实际使用时，通过安装座35的设置，可以使固定座15更稳定的工作。
43.工作原理：当患者需要进行训练时，背靠护理床1的床头，使背部向后挤压压力传感器4，患者背部与护理床1床头贴合后，压力传感器4给第一驱动组件和第二驱动组件下达工作命令，第一驱动组件会先将第一滑板5向靠近护理床1的一侧推动，第一滑板5会带动两个l形固定板6同步移动，l形固定板6会从安装槽2内滑出；然后第二驱动组件会驱动两个l形固定板6相向移动(靠近患者)，两个l形固定板6会带动第一滑块7和绑缚块8向靠近患者的一侧移动直到绑缚块8带动心率检测贴片9移动到使心率检测贴片9与患者胸部贴紧，此时两个绑缚块8将患者固定住，然后患者将手臂放置到训练组件内，训练组件会带动患者手臂进行弯曲训练；当患者训练一段时间后，第二驱动组件会自动复位，绑缚块8可以自动从患者胸部脱离，然后患者即可自由活动；本发明通过l形固定板6、绑缚块8、第一驱动组件及第二驱动组件的设置，可以使患者只需背靠护理床1的床头处即可实现使绑缚块8贴紧患者胸部，可以使机器人本体自动与患者固定，同时通过心率检测贴片的设置，可以实时检测患者心率，可以更好的检测患者的健康状况，同时通过训练组件的设置，可以使患者坐在护理床1上也可以进行康复训练，同时不需要护士(或者看护人员)协助即可完成训练作业，可以帮助患者更快、更好的康复。