一种三自由度腕功能康复机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的装置，具体是一种三自由度腕功能康复机器人。
【背景技术】
[0002]对脑卒中后腕功能障碍患者进行康复训练能有效地辅助患者重获腕部的运动功能。传统康复练习方法劳动量大，费用昂贵，康复治疗没有规范方法，疗效难以定量评价，治疗人数有限。腕功能康复机器人能够弥补这些缺点，而且通过数据收集与优化，可以促进腕功能康复机器人的发展与改进，为康复医学提供了全新的治疗手段。
[0003]经过对现有技术的检索发现，中国发明专利申请号:201410132956.7，名称:一种便携式二自由度腕关节康复机器人，该技术，包括穿戴在人体小臂外侧的手臂架、穿戴在人体手背处的手背架、以及连接两者的二自由度驱动机构;二自由度驱动机构包括滑动机构，气动肌肉机构，旋转关节，主动连杆，从动连杆，通过气动肌肉的驱动力控制旋转关节从而使主动连杆、从动连杆带动手背架实现腕关节的屈伸康复训练;二自由度驱动机构还包括中心立柱、弧形齿条、圆柱齿轮、导轨固定在所述手背架外侧，通过电机驱动圆形齿轮的转动实现手背架带动手腕的摇摆运动。但该设备机构仅有两个自由度、运动轴与腕部运动轴不重合。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种三自由度腕功能康复机器人，辅助患者进行腕部的掌屈/背屈、内翻/外翻、内收/外展三个运动自由度的运动训练，具有外骨骼结构贴合腕部运动轨迹，结构紧凑、尺寸小、重量低便于家庭使用，提高康复训练效率。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种三自由度腕功能康复机器人，包括:掌屈/背屈运动模块、内收/外展运动模块、内翻/外翻运动模块、腕部支撑模块、肘部支撑模块和底座模块，其中:
[0007]所述腕部支撑模块用于固定腕部，所述腕部支撑模块设有腕部支撑上模块和腕部支撑下模块，将掌屈/背屈运动模块、内收/外展运动模块、内翻/外翻运动模块连接在一起；
[0008]所述掌屈/背屈运动模块实现腕部掌屈/背屈自由度的运动，所述掌屈/背屈运动模块的一端与内收/外展运动模块连接，另一端与腕部支撑模块的腕部支撑上模块连接；
[0009]所述内收/外展运动模块实现腕部内收/外展自由度的运动，所述内收/外展运动模块的另一端与腕部支撑模块的腕部支撑下模块连接；
[0010]所述内翻/外翻运动模块实现腕部内翻/外翻自由度的运动，所述内翻/外翻运动模块的一端与腕部支撑模块的腕部支撑下模块连接，另一端与底座模块连接；
[0011 ]所述肘部支撑模块用于固定肘部，调整患肢姿态并使运动稳定；
[0012]所述底座模块与肘部支撑模块、腕部支撑模块的腕部支撑下模块连接，所述底座模块用于支撑掌屈/背屈运动模块、内收/外展运动模块、内翻/外翻运动模块、腕部支撑模块、財部支撑t旲块。
[0013]优选地，所述的掌屈/背屈运动模块包括:第一电机底座、第一电机、第一电机固定环、第一圆柱直齿轮、第二圆柱直齿轮、第一连杆、第二连杆、手部固定架、手部固定带，其中:第一电机通过第一电机固定环固定于第一电机底座上;第一电机底座的一端与腕部支撑模块中的腕部支撑上模块通过深沟球轴承连接，另一端与第一连杆通过深沟球轴承连接;第一连杆的另一端与第二连杆通过深沟球轴承相连;第二连杆的另一端与手部固定架通过深沟球轴承相连;手部固定带固定于手部固定架上;手部固定架的另一端与内收/外展运动模块连接;第一圆柱直齿轮与第一电机连接，第二圆柱直齿轮与第一连杆连接，第一圆柱直齿轮与第二圆柱直齿轮啮合。
[0014]优选地，所述的内收/外展运动模块包括:第二电机、第二电机固定环、第一锥齿轮、第二锥齿轮、运动轴和运动轴固定架，其中:第二电机通过第二电机固定环固定于腕部支撑模块中的腕部支撑下模块;第一锥齿轮与第二电机连接，第二锥齿轮与运动轴连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合;运动轴的上端通过深沟球轴承与腕部支撑下模块连接，下端通过深沟球轴承与运动轴固定架连接，运动轴侧端通过深沟球轴承与手部固定架连接;运动轴固定架固定于腕部支撑下模块。
[0015]更优选地，所述手部固定架的另一端与内收/外展运动模块的运动轴连接，第一电机的动力通过啮合的第一圆柱直齿轮、第二圆柱直齿轮传递到第一连杆、第二连杆、手部固定架，第一连杆、第二连杆、手部固定架组成四连杆机构，以轴线J2、轴线J5为轴做上下俯仰运动，带动腕部实现掌屈/背屈自由度的运动;所述轴线J2是指第一连杆与第一电机底座连接的深沟球轴承的轴线，所述轴线J5是指手部固定架与运动轴连接的深沟球轴承的轴线。
[0016]更优选地，第二电机的动力通过啮合的第一锥齿轮、第二锥齿轮传递到运动轴，进而使运动轴、第一连杆、第二连杆、手部固定架、第一电机底座以轴线J6、轴线Jl为轴做循环旋转运动，带动腕部实现内收/外展自由度的运动;所述轴线J6是指第一电机底座与腕部支撑上模块连接的深沟球轴承的轴线;运动轴与腕部支撑下模块连接的深沟球轴承的轴线。
[0017]优选地，所述的内翻/外翻运动模块包括:第三电机、第三电机固定环、第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮，其中:第三电机通过第三电机固定环固定于底座模块;第一圆柱齿轮与第三电机连接;第二圆柱齿轮固定于腕部支撑下模块，第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合。
[0018]更优选地，所述第三电机的动力通过第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮传递到腕部支撑下模块，带动固定在腕部支撑下模块的腕部实现内翻/外翻自由度的运动。
[0019]优选地，所述的腕部支撑模块还包括腕部固定带，其中:腕部支撑上模块与腕部支撑下模块通过插销连接;腕部固定带固定于腕部支撑下模块。
[0020]优选地，所述的底座模块包括:腕部支撑架、第一底座、滑轨和第二底座，其中:腕部支撑架的一端与腕部支撑模块中的腕部支撑下模块连接、另一端固定于第一底座;第一底座与滑轨的一端连接;滑轨的另一端与第二底座连接;第二底座与肘部支撑模块之间通过深沟球轴承连接。
[0021 ]优选地，所述的肘部支撑模块包括:肘部支撑架和肘部固定带，其中:肘部支撑架与底座模块中的深沟球轴承连接，肘部固定带固定于肘部支撑架上。
[0022]本发明工作时:患者手部、腕部、肘部分别通过手部固定带、腕部固定带、肘部固定带分别固定于手部固定架、腕部支撑下模块、肘部支撑架上，第一电机的动力在第一圆柱直齿轮、第二圆柱直齿轮的传递下，作用在第一连杆、第二连杆上，实现掌屈/背屈自由度的运动;第二电机的动力在第一锥齿轮、第二锥齿轮的传递下，作用在运动轴上，实现内收/外展自由度的运动;第三电机的动力通过第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮的传递，作用在腕部下支撑部分，实现内翻/外翻自由度的运动。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0024]本发明中机器人的机械装置具有三个自由度，辅助患者进行腕部掌屈/背屈、内翻/外翻、内收/外展运动训练;外骨骼结构更加贴合人体骨骼并且每个机器人关节运动自由度与人体关节运动自由度保持了同轴，运动更合理、舒适、有效;结构紧凑、重量低、尺寸小，便于家庭使用。
【附图说明】
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0026]图1(a)、图1 (b)为本发明一实施例的整体结构示意图；
[0027]图2为本发明一实施例的掌屈/背屈运动模块结构示意图；
[0028]图3为本发明一实施例的内收/外展运动模块结构示意图；
[0029]图4为本发明一实施例的内翻/外翻运动模块结构示意图；
[0030]图5为本发明一实施例的腕部支撑模块结构示意图；
[0031 ]图6为本发明一实施例的肘部支撑模块结构示意图；
[0032]图7为本发明一实施例的底座模块结构示意图；
[0033]图中: