一种平面上肢康复训练机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术、人体生物力学、康复医学及康复工程领域，尤其涉及一种平面上肢康复训练机器人。

背景技术：

随着康复工程和智能技术的不断发展，机器人越来越多的应用于康复领域。由脑血管病、运动损伤、术后并发症等导致的上肢功能障碍，往往需要治疗师进行一对一的康复治疗来帮助患者恢复上肢活动度和肌力，然而治疗师的短缺是目前康复科的一大现状。但现有的上肢训练器械功能简单，模式单一，且无法记录患者在训练中的表现。因此，设计一款模式多样的，能提高患者训练兴趣且能记录患者训练信息的上肢康复机器人十分必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的：提供一种平面上肢康复训练机器人，可用于替代治疗师的重复运动，辅助患者上肢在平面空间内进行被动、助力和阻抗训练。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种平面上肢康复训练机器人，包括工作平台、电机驱动组件、传动组件及手柄组件，所述的电机驱动组件、传动组件及手柄组件分别安装在所述的工作平台上。

上述的平面上肢康复训练机器人，其中，所述的电机驱动组件由电机架、电机、角度传感器、螺纹轴、胀紧套、齿轮组及钢丝绳组成；两组所述的电机驱动组件分别固定在基座上；所述的电机与所述的螺纹轴安装在所述的电机架上，所述的电机架固定在所述的基座上；所述的齿轮组相互配合，并分别由所述的胀紧套固定在所述的电机的输出端及螺纹轴的输入端，使所述的螺纹轴与所述的电机的输出轴同步转动；所述的螺纹轴的另一端装有所述的角度传感器；所述的钢丝绳的中间段绕在所述的螺纹轴的螺纹上；所述的螺纹轴转动时通过所述的钢丝绳带动所述的绞盘转动。

上述的平面上肢康复训练机器人，其中，所述的传动组件由基座、主轴、绞盘、钢丝绳、钢丝绳固定件、连杆及万向球组成；所述的连杆与连杆之间分别通过轴承连接并相对转动；所述的主轴通过轴承安装在所述的基座上，所述的主轴的输出端通过所述的胀紧套与所述的连杆相连，所述的主轴的输入端通过所述的胀紧套与所述的绞盘相连，使所述的绞盘带动连杆与所述的主轴同步转动；所述的绞盘的转动半径大于与所述的螺纹轴的半径；所述的绞盘上设有所述的钢丝绳固定件，所述钢丝绳的两端通过所述的钢丝绳固定件固定；所述的万向球固定在所述的连杆的远端底部，并在所述的工作平台提供的工作平面上滚动。

上述的平面上肢康复训练机器人，其中，所述的手柄组件安装在所述的连杆的远端，所述的手柄组件由手柄、支撑板及软垫组成；所述的手柄和软垫分别设置在所述的支撑板的两端。

上述的平面上肢康复训练机器人，其中，所述的支撑板上多个设有穿绳孔，位于所述的支撑板的两端边缘处。

本实用新型采用钢丝绳传动，实现减速增力的作用，相比常用的齿轮减速箱来说，具有优秀的反向驱动能力，可以使控制系统更好的监测患者的运动意图，从而实现更顺滑的人机交互体验；在手柄组件中设计有万向球，将病人手部和连杆的重力转换为平面摩擦力，避免机械臂悬空，减小机械臂及转轴所受弯矩，可以有效增加系统的稳定性和控制精度；可以调换所述手柄和所述软垫的位置，从而改变用户的有效活动空间，扩大患者肩部的训练范围。

附图说明

图1是本实用新型一种平面上肢康复训练机器人的结构示意图。

图2是本实用新型一种平面上肢康复训练机器人的电机驱动组件的结构示意图。

图3是本实用新型一种平面上肢康复训练机器人的传动组件的结构示意图。

图4是本实用新型一种平面上肢康复训练机器人的手柄组件的结构示意图。

图5是本实用新型一种平面上肢康复训练机器人的普通活动范围的使用演示图。

图6是本实用新型一种平面上肢康复训练机器人的扩大活动范围的使用演示图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1所示，一种平面上肢康复训练机器人，包括工作平台1000、电机驱动组件2000、传动组件3000及手柄组件4000，所述的电机驱动组件2000、传动组件3000及手柄组件4000分别安装在所述的工作平台1000上。

请参见附图2及附图3所示，所述的电机驱动组件2000由电机架2001、电机2002、角度传感器2003、螺纹轴2004、胀紧套2005、齿轮组2006及钢丝绳2007组成；两组所述的电机驱动组件2000分别固定在基座3001上；所述的电机2002与所述的螺纹轴2004安装在所述的电机架2001上，所述的电机架2001固定在所述的基座3001上；所述的齿轮组2006相互配合，并分别由所述的胀紧套2005固定在所述的电机2002的输出端及螺纹轴2004的输入端，使所述的螺纹轴2004与所述的电机2002的输出轴同步转动；所述的螺纹轴2004的另一端装有所述的角度传感器2003；所述的钢丝绳2007的中间段绕在所述的螺纹轴2004的螺纹上；所述的螺纹轴2004转动时通过所述的钢丝绳2007带动所述的绞盘3003转动。

所述的传动组件3000由基座3001、主轴3002、绞盘3003、钢丝绳2007、钢丝绳固定件3004、连杆3005、3006、3007、3008及万向球3009组成；所述的连杆3005与连杆3006、连杆3006与连杆3007、连杆3007与连杆3008、连杆3008与连杆3009之间分别通过轴承连接并相对转动；所述的主轴3002通过轴承安装在所述的基座3001上，所述的主轴3002的输出端通过所述的胀紧套2005与所述的连杆3005、3008相连，所述的主轴3002的输入端通过所述的胀紧套2005与所述的绞盘3003相连，使所述的绞盘3003带动连杆3005、3008与所述的主轴3002同步转动；所述的绞盘3003的转动半径大于与所述的螺纹轴2004的半径；所述的绞盘3003上设有所述的钢丝绳固定件3004，所述钢丝绳2007的两端通过所述的钢丝绳固定件3004固定；所述的万向球3009固定在所述的连杆3006、3007的远端底部，并可在所述的工作平台1000提供的工作平面上滚动。

请参见附图4至附图6所示，所述的手柄组件4000安装在所述的连杆3006、3007的远端，所述的手柄组件4000由手柄4001、支撑板4002及软垫4003组成；所述的手柄4001和软垫4003分别设置在所述的支撑板4002的两端。支撑板4002可以旋转，手柄4001和软垫4003的位置可以互换，从而改变用户的有效活动空间，扩大患者肩部的训练范围。

所述的支撑板4002上多个设有穿绳孔4004，位于所述的支撑板4002的两端边缘处，可将病人腕部固定在支撑板4002上，减少训练时出现其他部位辅助用力的情况。

工作平台1000为平面上肢康复训练机器人提供一个工作平面，电机驱动组件2000、传动组件3000和手柄组件4000均在工作平台1000上，且不会超出工作平台1000范围。

综上所述，本实用新型采用钢丝绳传动，实现减速增力的作用，相比常用的齿轮减速箱来说，具有优秀的反向驱动能力，可以使控制系统更好的监测患者的运动意图，从而实现更顺滑的人机交互体验；在手柄组件中设计有万向球，将病人手部和连杆的重力转换为平面摩擦力，避免机械臂悬空，减小机械臂及转轴所受弯矩，可以有效增加系统的稳定性和控制精度；可以调换所述手柄和所述软垫的位置，从而改变用户的有效活动空间，扩大患者肩部的训练范围。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。