专利名称：坐式上肢康复训练机的制作方法
技术领域：
一种坐式上肢康复训练机，属于医疗器械，用于心脑血管疾病致瘫或意外事故所造成上肢体损伤的患者作上肢及相关关节康复训练。
背景技术：
医学理论和实践证明，脑瘫后遗症或意外事故造成的肢体损伤患者必须进行肢体训练，有助于恢复肢体功能，防止肌肉“废用性”萎缩。多数患者因功能障碍或体力限制，需由具有一定的护理知识的护士或其他人按部就班地实施；个别患者仍具有部分“自我康复”的能力。
目前市面已有的上肢康复训练机(CPM)主要用于肘、肩、手腕和手指关节的术后康复训练，并且其训练都只是针对某一个关节进行的，很少有几个关节和上、下臂肌肉一起协调训练的器械。
发明内容
一种坐式上肢康复训练机，它是根据康复学、生理学和生物学理论，借助单片机模拟和控制人体上肢运动规律，进行肌肉、关节功能训练，其速度和强度可以根据患者病情的轻重和体能自主调整，在进行训练时，肩关节、肘关节、腕关节和上、下臂肌肉同时得到协调运动和锻炼。
坐式上肢康复训练机的机身是由放置于地面上的机座、2根可伸缩的立柱和上横梁组成，并在其各组成部分上分别装配上肢前后摆动机构、上肢屈伸机构和上肢分合机构；每种运动机构由各自的电机、减速器驱动，而传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副、左右旋丝杠螺母副。
上肢前后摆动机构装在机座上，由装有传感器的直流力矩电机、减速器、传动轴、轴承座组成。其中，直流力矩电机与减速机构连成一体后借助端部法兰盘和支架固定在机座的一侧；与2根可伸缩立柱下端的立柱座键连接的传动轴借助轴承座固装在机座上。这样，直流力矩电机在单片机的控制下可经减速机构带动输出轴和立柱前后往复摆动。
上肢的屈伸是借助左右对称布置的2根可伸缩立柱实现的。可伸缩立柱由立柱座、外套筒、内套筒组成；而使之伸缩的机构包括带传感器的驱动电机、减速器、锥齿轮副、丝杠螺母副。其中，立柱座和外套筒借助端部法兰盘螺栓连接；内套筒插装在外套筒内，并可借助下端固装的螺母在丝杠的带动下在外套筒内沿轴向滑动；驱动电机与减速器连成一体后借助端面法兰盘固装在立柱座的外侧壁上，穿过侧壁的输出轴借助一根横向贯穿的传动轴带动左右两套锥齿轮副，改变传动方后再带动左右两根丝杠转动，进而实现内套筒的轴向滑动。
由于使上肢伸缩的机构装在可伸缩立柱上，而其下端的立柱座又与摇摆机构中的传动轴键连接，因此立柱的前后摇摆和伸缩可同时进行。
上肢的分合运动是借助安装在上横梁上的带传感器的电机、减速器、丝杠螺母副、光杆滑轨和把手实现的。其中，上横梁的两端分别与立柱内套筒的上端固连；带传感器的电机与减速器连成一体后借助端部法兰盘和支架固装在上横梁的一端；用联轴节将右旋丝杠和左旋丝杠连成一体后，与电机、减速器的输出轴相连，且两端用轴承座支撑；带有把手的左旋和右旋螺母旋在对应的丝杠段上，一根光杠滑轨穿过左旋和右旋螺母上的透孔且两端固定。于是，当驱动电机在单片机的控制下正反转时，驱动两个把手相向滑动，实现上肢的分合运动；而且这种运动也可以和上述摇摆、屈伸运动同时进行。
使用时，调整训练机各机构处于合适的位置；患者坐在位于训练机中间的坐椅上，两手握住把手。患者可在单片机的键盘上自主设定控制指令，启动电机，单片机接受来自传感器的力、转角和转速信号，并控制电机的转动，实现患者上肢的上下、屈伸和分合运动。所有这些运动可在单片机控制下相互协调，进而通过不同的控制策略实现各种不同的运动形式(如扩胸运动、伸展运动等体操动作)，其间，各个关节得到合理的运动，达到康复训练的目的。当然，也可启动部分电机，完成部分康复训练。
本实用新型用于心脑血管疾病致瘫和因意外事故等造成的上肢体损伤患者作上肢康复训练，也可用于健康老人的体育锻炼。
图1坐式上肢康复训练机结构示意图(主视图)图2坐式上肢康复训练机结构示意图(侧视图)具体实施方式
下面给出本实用新型的优选实施方案，并结合附图加以说明。
如图1、2所示，一种坐式上肢康复训练机的机身是由放置于地面00上的机座1、两根可伸缩的立柱2和上横梁3组成，并在其各组成部分上分别装配上肢前后摆动机构、上肢屈伸机构和上肢分合机构。
前后摆动机构装在机座1上，由装有传感器的直流力矩电机11、减速机构12、传动轴13、轴承座14组成。其中，直流力矩电机11与减速机构12连成一体后借助端部法兰盘和支架固定在机座1的一侧；与两根可伸缩立柱2下端的立柱座21键连接的传动轴13借助轴承座14固装在机座1上。这样，直流力矩电机11在单片机的控制下可经减速机构12带动传动轴13和可伸缩立柱2前后往复摆动。
上肢的屈伸是借助左右对称布置的两根可伸缩立柱2实现的。可伸缩立柱2由立柱座21、外套筒22、内套筒23组成；而使之伸缩的机构包括带传感器的驱动电机24、减速器25、锥齿轮副26、丝杠螺母副27、28和传动轴29。其中，立柱座21和外套筒22借助端部法兰盘螺栓连接；内套筒23插装在外套筒22内，并可借助下端固装的螺母28在丝杠27的带动下在外套筒22内沿轴向滑动；驱动电机24与减速器25连成一体后借助端面法兰盘固装在立柱座21的外侧壁上，穿过侧壁的输出轴借助一根横向贯穿的传动轴29带动左右两对锥齿轮副26，改变传动方后再带动左右两根丝杠27转动，进而实现内套筒23的轴向滑动。
由于使上肢伸缩的机构装在可伸缩立柱2上，而其下端的立柱座21又与摇摆机构中的传动轴13键连接，因此可伸缩立柱2的前后摇摆和伸缩可同时进行。
上肢的分合运动是借助安装在上横梁3上的带传感器的电机31、减速器32、丝杠螺母副332、333、334、335、光杠滑轨34、把手35、轴承座36和支架37实现的。其中，上横梁3的两端分别与可伸缩立柱2的内套筒23的上端固连；带传感器的电机31与减速器32连成一体后借助端部法兰盘和支架固装在上横梁3的一端；用联轴节331将左旋丝杠332和右旋丝杠333连成一体后，与减速器32的输出轴相连，且两端用轴承座36支撑；带有把手35的左旋和右旋螺母334、335旋在对应的丝杠段上，一根光杠滑轨34穿过左旋和右旋螺母334、335上的透孔且两端固定在上横梁3两端的支架37上。于是，当驱动电机31在单片机的控制下正反转时，可驱动两个把手35作靠拢或分开运动，即上肢的分合运动；而且这种运动也可以和上述摇摆、屈伸运动同时进行。
使用时，将训练机放在地面00上，调整训练机各机构处于合适的位置；患者坐在位于训练机中间的坐椅01上，两手握住把手35。患者可在单片机的键盘上自主设定控制指令，启动全部电机；单片机接受来自传感器的力、转角和转速信号，并控制电机的转动，实现患者上肢的上下、屈伸和分合运动。所有这些运动可在单片机控制下相互协调，进而通过不同的控制策略实现各种不同的运动形式(如扩胸运动、伸展运动等体操动作)，其间，各个关节得到合理的运动，达到康复训练的目的。当然，也可启动部分电机，完成部分康复训练。
本实用新型可用于心脑血管疾病致瘫和因意外事故等造成的上肢体损伤患者作上肢康复训练，也可用于健康老人的体育锻炼。
权利要求1.一种坐式上肢康复训练机，其特征在于它的机身是由放置于地面(00)上的机座(1)、两根可伸缩的立柱(2)和上横梁(3)组成，并在其各组成部分上分别装配上肢前后摆动机构、上肢屈伸机构和上肢分合机构，每套机构分别由各自的电机、减速器驱动；而传动机构的主件分别是传动轴(13)、丝杠螺母副(27、28)、左右旋丝杠螺母副(332、333、334、335)。
2.如权利要求1所述的坐式上肢康复训练机，其特征在于它的前后摆动机构装在机座(1)上，由装有传感器的直流力矩电机(11)、减速机构(12)、传动轴(13)、轴承座(14)组成；其中，直流力矩电机(11)与减速机构(12)连成一体后借助端部法兰盘和支架固定在机座(1)的一侧；与两根可伸缩立柱(2)下端的立柱座(21)键连接的传动轴(13)借助轴承座(14)固装在机座(1)上。
3.如权利要求1所述的坐式上肢康复训练机，其特征在于它的可伸缩立柱(2)由立柱座(21)、外套筒(22)、内套筒(23)组成；而使之伸缩的机构包括带传感器的驱动电机(24)、减速器(25)、锥齿轮副(26)、丝杠螺母副(27、28)和传动轴(29)；其中，立柱座(21)和外套筒(22)借助端部法兰盘螺栓连接；内套筒(23)插装在外套筒(22)内，并可借助下端固装的螺母(28)与丝杠(27)啮合；驱动电机(24)与减速器(25)连成一体后借助端面法兰盘固装在立柱座(21)的外侧壁上，穿过侧壁的输出轴借助一根横向贯穿的传动轴(29)带动左右两对锥齿轮副(26)，每对中的一个固装在丝杠(27)的端部。
4.如权利要求1所述的坐式上肢康复训练机，其特征在于它的上肢分合机构由安装在上横梁(3)上的带传感器的电机(31)、减速器(32)、丝杠螺母副(332、333、334、335)、光杠滑轨(34)、把手(35)、轴承座(36)和支架(37)组成；其中，上横梁(3)的两端分别与可伸缩立柱(2)的内套筒(23)的上端固连；带传感器的电机(31)与减速器(32)连成一体后借助端部法兰盘和支架固装在上横梁(3)的一端；用联轴节(331)将左旋丝杠(332)和右旋丝杠(333)连成一体后，与减速器(32)的输出轴相连，且两端用轴承座(36)支撑；装有把手(35)的左旋和右旋螺母(334、335)旋在对应的丝杠段上；一根光杠滑轨(34)穿过左旋和右旋螺母(334、335)上的透孔且两端固定在上横梁(3)两端的支架(37)上。
专利摘要一种坐式上肢康复训练机，用于心脑血管疾病致瘫或意外事故所造成上肢体损伤的患者作上肢及相关关节康复训练，属于医疗器械。本实用新型的机身是由放置于地面上的机座、2根可伸缩的立柱和上横梁组成，并在其各组成部分上分别装配上肢前后摆动机构、上肢屈伸机构和上肢分合机构；各运动机构由单独的电机和减速器驱动，而传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副、左右旋丝杠螺母副。使用时，患者坐在位于训练机中间的坐椅上，两手握住把手，在单片机的控制下，即可实现患者上肢的上下、屈伸和分合运动；也可启动部分电机，完成其中的部分康复训练。
文档编号A63B23/035GK2815337SQ20052002146
公开日2006年9月13日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者张今瑜, 张立勋, 王克义 申请人:哈尔滨工程大学