肘关节主被动复合训练康复系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种肘关节主被动复合训练康复系统，以气动肌肉作为动力驱动单元，四根气动肌肉在圆周方向上均匀分布在肘部滑环和肩部滑环之间，气动肌肉的上端和下端分别和肘部滑环、肩部滑环用球铰进行连接，通过控制对单独或者多根气动肌肉按照一定规律充气和放气，可以实现滑环带动肘关节多方向转动的康复训练。通过弹性套把肘关节主被动复合训练康复系统套在人肩部后段以及肘部前端，保证胳膊能随着肘部滑环的运动而运动，这样就可以实现人的肘关节被动康复训练。由于气动肌肉具有很好的柔顺性，当不充气时，可以实现人的肘关节带动肘部滑环运动，进行肘关节的主动康复训练，本发明具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点，可用于人的肘关节康复训练。
【专利说明】肘关节主被动复合训练康复系统
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗康复【技术领域】，涉及一种肘关节主被动复合训练康复系统。
【背景技术】
[0002]目前我国有几百万中风病患者，都不同程度的丧失劳动力、生活不能自理，同时每年由于工伤、交通事故等原因新增不少青壮年大量的肢体残疾者，给患者本人和家庭造成很大的心理及其他方面的冲击，社会及家庭花费极大的代价对这些患者进行治疗，造成极大的资源浪费，因此有效的康复手段，可以在一定程度上使患者恢复功能，不但提高了患者自己的生活质量，而且减轻了家庭和整个社会的负担。
[0003]医学研究表明:人的大脑具有很强的可塑性，人的脑神经萎缩很大一部分取决于不能够得到有效的锻炼，如果可以有规律的进行锻炼，大部分中风患者至少可以恢复到生活自理的程度。[0004]目前国内外的康复训练系统基本是在专业的医护人员陪同下完成，存在诸如训练力度不够、患者多医疗人员少等缺点，使得康复训练难以取得应有的成效。
[0005]因此很有必要研发辅助康复训练，以有效的解决上述种种问题，本发明专利基于以上需求，设计一种肘关节主被动复合训练康复系统。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种肘关节主被动复合训练康复系统，本发明结构紧凑、干净、防爆。
[0007]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是:一种肘关节主被动复合训练康复系统，它包括:弹性套、内六角螺栓、肘部滑环、气动肌肉、拉线式传感器、肩部滑环、空气组合元件、压力表、控制器、触摸屏、驱动与放大电路；其中，所述弹性套利用自身的弹性固定在肩部上，并通过内六角螺栓连接在肩部滑环上，四根气动肌肉的一端均通过球铰均匀地连接在肩部滑环的连接圆周上；四根气动肌肉的另一端均通过球铰均匀地连接在肘部滑环的连接圆周上；肩部滑环的连接圆周比肘部滑环的连接圆周半径稍大；每根气动肌肉的两端连接一拉线式传感器的两端；弹性套利用自身的弹性固定在肘部以下；空气组合元件的出气口连接八个气动高速开关阀的进气口，八个气动高速开关阀的出气口分别连接四个气动肌肉的进气口，空气组合元件的出气口设置压力表，八个气动高速开关阀的电磁驱动部分均与驱动与放大电路的输出接口相连，驱动与放大电路的输入接口与控制器的DO接口相连，四个拉线式编码器均与控制器的A/D接口连接；控制器与触摸屏相连。
[0008]本发明的有益效果为:
[0009]1.本发明利用四根气动肌肉在肩部滑环和肘部滑环圆周方向上呈一定角度安装，可以实现肘关节三个方向的锻炼。
[0010]2.本发明利用气动肌肉驱动具有较好的柔顺性可以实现主被动综合康复训练、具有多功能的等特点。[0011]3.本发明利用触摸屏和控制器结合的控制策略，结构简单紧凑。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是肘关节主被动复合训练康复系统结构图；
[0013]图2是肘关节主被动复合训练康复系统控制系统原理图；
[0014]图3是驱动和放大电路原理图；
[0015]图4是控制器工作流程图；
[0016]图中:弹性套I和7、内六角螺栓2、肘部滑环3、气动肌肉4、拉线式传感器5、肩部滑环6、空气组合元件8、压力表9、气动高速开关阀10、控制器11、触摸屏12、驱动与放大电路13。
【具体实施方式】
[0017]如图1、2所示，本发明肘关节主被动复合训练康复系统包括:弹性套I和7、内六角螺栓2、肘部滑环3、气动肌肉4、拉线式传感器5、肩部滑环6、空气组合元件8、压力表9、控制器11、触摸屏12、驱动与放大电路13。其中，弹性套7利用自身的弹性固定在肩部上，并通过内六角螺栓2连接在肩部滑环6上，四根气动肌肉4的一端均通过球铰均匀地连接在肩部滑环6的连接圆周上；四根气动肌肉4的另一端均通过球铰均匀地连接在肘部滑环3的连接圆周上；肩部滑环6的连接圆周比肘部滑环3的连接圆周半径稍大；每根气动肌肉4的两端连接一拉线式传感器5的两端；弹性套I利用自身的弹性固定在肘部以下。
[0018]空气组合元件8的出气口连接八个气动高速开关阀10的进气口，八个气动高速开关阀10的出气口分别连接四个气动肌肉4的进气口，空气组合元件8的出气口设置压力表9，八个气动高速开关阀10的电磁驱动线圈均与驱动与放大电路13的输出接口相连，驱动与放大电路13的输入接口与控制器11的DO接口相连，四个拉线式传感器5均与控制器11的A/D接口连接。控制器11与触摸屏12相连。
[0019]如图3所示，驱动与放大电路13包括达林顿管U1、光藕管U2、四个MOS管M1-M4、四个二极管D1-D4和输出端子U3，达林顿管Ul的信号输入管脚连接控制器11的输出接口，达林顿管Ul的信号输出管脚连接光藕管U2的信号输入管脚，光藕管U2的四个电压输出管脚均连接+12V电源的正极，光藕管U2的四个信号输出接口分别连接四个MOS管M1-M4的栅极，四个MOS管M1-M4的漏极均连接+24V电源的负极，MOS管Ml的源极同时连接二极管Dl的正极和输出端子U3的端子针脚2，MOS管M2的源极同时连接二极管D2的正极和输出端子U3的端子针脚4，M0S管M3的源极同时连接二极管D3的正极和输出端子U3的端子针脚6，M0S管M4的源极同时连接二极管D4的正极和输出端子U3的端子针脚8，四个二极管D1-D4的负极均接+24V电源的正极，电源的正极连接四个二极管D1-D4的输出对应连接U3的端子针脚1、3、5、7。
[0020]驱动与放大电路13的两端分别连接控制器11和八个气动高速开关阀10，根据控制器11的控制信号实现对气动高速开关阀10的占空比进行调节。
[0021]控制器11可以由PLC来实现，如可以选择三菱FX2N-16MR、FX2N-4AD，触摸屏12可以选择型号:F940G0T-SWD-C。如图4所示，PLC的工作过程为:控制器11通电后，通过触摸屏12选择是单根还是多根气动肌肉4工作，然后输出控制信号，通过驱动与放大电路13控制气动高速开关阀10的占空比为气动肌肉4充气，气动肌肉4收缩，实现对对踝关节进行训练，同轴安装的拉线式传感器5测量其收缩量，反馈给控制器11，到达指定位置停止工作。
[0022]本发明的工作过程如下:用户的胳膊通过弹性套I和7与肩部滑环和肘部滑环固连在一起。将空气组合元件8的进气口连接气源，通过观察压力表9调节空气组合元件8出气口的气体压力，控制器11、触摸屏12通电，通过触摸屏12选择控制器11的工作模式，控制器11输出的PWM波形经过驱动与放大电路13驱动气动高速开关阀10以一定的占空比对气动肌肉4进行充气，空气进入气动肌肉4，气动肌肉4开始收缩，肘部滑环3由气动肌肉4充气带动人的肘关节开始运动，与此同时拉线式传感器5测量到气动肌肉4的收缩量，反馈给控制器11，控制器11控制气动高速开关阀10进行充气或者放气，以实现肘关节随着肘部滑环3运动到预定角度的训练。
[0023]本发明，通过控制单根或者多根气动肌肉按照一定规律充气和放气，实现肘关节单向或者多个方向的训练，不充气时可以实现肘关节的主动训练，本发明拥有其他肘关节康复训练系统无法比拟的优势。
[0024]以上所述的实施例，只是本发明较优选的【具体实施方式】中的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种肘关节主被动复合训练康复系统，其特征在于，它包括:弹性套(I)和(7)、内六角螺栓(2)、肘部滑环(3)、气动肌肉(4)、拉线式传感器(5)、肩部滑环(6)、空气组合元件(8)、压力表(9)、控制器(11)、触摸屏(12)、驱动与放大电路(13);其中，所述弹性套(7)利用自身的弹性固定在肩部上，并通过内六角螺栓(2)连接在肩部滑环(6)上，四根气动肌肉(4)的一端均通过球铰均匀地连接在肩部滑环(6)的连接圆周上；四根气动肌肉(4)的另一端均通过球铰均匀地连接在肘部滑环(3)的连接圆周上；肩部滑环(6)的连接圆周比肘部滑环(3)的连接圆周半径稍大；每根气动肌肉(4)的两端连接一拉线式传感器(5)的两端；弹性套(I)利用自身的弹性固定在肘部以下；空气组合元件(8)的出气口连接八个气动高速开关阀(10)的进气口，八个气动高速开关阀(10)的出气口分别连接四个气动肌肉(4)的进气口，空气组合元件(8)的出气口设置压力表(9)，八个气动高速开关阀(10)的电磁驱动部分均与驱动与放大电路(13)的输出接口相连，驱动与放大电路(13)的输入接口与控制器(11)的DO接口相连，四个拉线 式传感器(5)均与控制器(11)的A/D接口连接；控制器(11)与触摸屏(12)相连。
【文档编号】A63B23/12GK103932871SQ201410187502
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】姜飞龙, 陶国良, 李超, 刘昊, 赵勇 申请人:浙江大学