一种上肢康复训练装置及上肢康复训练方法与流程

本发明涉及康复医疗器械，尤其涉及一种上肢康复训练装置及上肢康复训练方法。

背景技术：

1、磨砂板为一种传统的上肢康复训练装置，其主要用于对患者的上肢进行康复训练。磨砂板通过让训练者模仿木工磨砂作业的活动，实现对患者即训练者上肢功能的训练，其结构相对简单，功能也相对匮乏。

2、近年来一种新型的智能康复训练桌应运而生，智能康复训练桌包括桌架，桌架上端设置有红外触摸屏和供患者手持的训练指向组件，训练指向组件的底部与红外触摸屏接触。训练指向将通过连杆机构与桌架相连。

3、使用时，训练者可以根据不同情况，采取站姿或者坐姿不同方式进行训练，主要增大训练者关节灵活度，提高肌力及手的抓握能力，改善训练者肢体动作的协调性。训练时根据康复训练需求，训练者单手或双手握持训练指向组件，用正常上肢带动患病上肢做平面内的活动，使训练指向组件在桌面上反复运动。

4、具体操作时，训练者可以被动训练也可以主动训练，被动训练是指智能康复训练桌输出动力，训练指向组件带着上肢进行动作；主动训练是指，训练者的手对训练件主动输出动力，智能康复训练桌可以为训练时提供一定的运动阻力，从而保证训练者可以有一定的训练强度。

5、无论是主动训练还是被动训练，都希望训练指向组件的底部可以与红外触摸屏有效接触，红外触摸屏感受到训练指向组件的触摸压力而将训练指向组件的运动轨迹显现出来。然而现有技术存在的问题在于，红外触摸屏当前能感应到的高度落差是一定的，比如说为0～3mm，训练指向组件的底部如果没有落在高度落差范围内，就会导致运动轨迹无法在显示屏训练范围内显示，红外触摸屏因感应不到训练指向组件而导致训练轨迹不连续，影响患者康复运动。然而由于加工误差和装配误差的存在，导致训练指向组件的底部与红外触摸屏之间不会保持良好的间距，有可能过大或者过小，就会导致训练指向组件的高度落差和平行度难以保证，如果训练指向组件的底部过渡挤压红外触摸屏，红外触摸屏受压力较大，就会减少红外触摸屏的使用寿命，如果指向训练件的底部与红外触摸屏之间的间距过大，就会导致红外触摸屏无法感应到指向训练件而导致训练者的训练轨迹无法显示的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种上肢康复训练装置，以解决现有技术中因需要对红外触摸屏触压才能获得患者训练轨迹而导致容易对红外触摸屏触压过渡或者红外触摸屏无法感应到训练指向组件的技术问题；本发明的目的还在于提供一种使用该上肢康复训练装置的上肢康复训练方法。

2、为解决上述技术问题，本发明中一种上肢康复训练装置的技术方案如下：

3、一种上肢康复训练装置，包括训练平台和用于患者手持的训练指向组件，训练指向组件通过连杆机构与训练平台相连，连杆机构包括至少一个连杆单元，连杆单元包括通过第一铰接结构铰接相连的第一连杆和第二连杆，第一连杆的前端通过中心转轴与训练平台相连，训练指向组件设置于第二连杆的后端，上肢康复训练装置还包括用于检测第一连杆、第二连杆之间相对夹角的第二角度传感器，上肢康复训练装置还包括用于检测对应第一连杆相对左右方向夹角的第一角度传感器。

4、进一步的，连杆机构为平行四边形连杆机构，连杆单元有两个，两个连杆单元分别为左侧连杆单元和右侧连杆单元，左侧连杆单元、右侧连杆单元的第一连杆的前端通过所述中心转轴与训练平台相连，左侧连杆单元、右侧连杆单元的第二连杆的后端通过第二铰接结构相连，训练指向组件与第二铰接结构同轴线设置。

5、进一步的，第一角度传感器用于检测右侧连杆单元的第一连杆相对左右方向的夹角；第二角度传感器用于检测右侧连杆单元的第一连杆、第二连杆之间的相对夹角。

6、进一步的，第一连杆、第二连杆的长度相同。

7、进一步的，第一角度传感器、第二角度传感器均为非接触式的磁角度传感器。

8、进一步的，第一角度传感器包括固定于中心转轴端部的第一角度传感器感应磁块，第一角度传感器还包括沿中心转轴轴向与第一角度传感器感应磁块间隔设置的第一角度传感器感应磁座，第一角度传感器感应磁座通过无磁性固定座固定于训练平台上。

9、进一步的，第二角度传感器包括设置于第一连杆上的第二角度传感器感应磁座和设置于第二连杆上的第二角度传感器感应磁块，第二角度传感器感应磁块、第二角度传感器感应磁座沿第二铰接结构铰接轴线方向间隔设置。

10、本发明中上肢康复训练方法的技术方案为：

11、上肢康复训练方法，患者手持训练指向组件进行主动或被动的康复训练，以中心转轴为坐标原点，左右方向为x方向，前后方向为y方向建立二维坐标模型，训练指向组件在任意时刻的位置坐标为(x，y)＝(a*cosθ，a*sinθ)，式中，a表示第二铰接结构铰接轴线距离中心转轴轴线之间的距离，θ表示第第二铰接结构铰接轴线与中心转轴轴线之间连线相对左右方向的夹角，根据训练指向组件在任意时刻的位置坐标生产训练指向组件的运动轨迹图线。

12、进一步的，θ＝{(180°-β)/2}+θ2，式中β表示第一连杆、第二连杆之间的夹角，θ2表示右侧连杆单元的第一连杆相对左右方向的夹角；a＝2l*sin(β/2)，式中l表示右侧连杆单元的第一连杆的长度。

13、本发明的有益效果为：本发明中，不再使用现有技术中通过指向训练件触压红外触摸屏的方式，而是使用两个角度传感器分别测量对应部件间的夹角，最终换算出第二铰接结构铰接轴线与中心转轴轴线之间连线相对左右方向的夹角，再根据第二铰接结构轴线与中心转轴轴线的距离计算出任意时刻指向训练件的二维坐标，根据训练指向组件的二维坐标信息实时生成训练指向组件的运动轨迹图形，可以准确的获得患者手部的运动轨迹，隔空形成了轨迹，不再关注屏幕安装的平行度啊，高度落差啊这样的问题痛点，同时避免因加工误差和装配误差带来的对红外触摸屏过渡触压或者红外触摸屏无法感知触压信号的问题。

技术特征：

1.一种上肢康复训练装置，包括训练平台和用于患者手持的训练指向组件，训练指向组件通过连杆机构与训练平台相连，其特征在于：连杆机构包括至少一个连杆单元，连杆单元包括通过第一铰接结构铰接相连的第一连杆和第二连杆，第一连杆的前端通过中心转轴与训练平台相连，训练指向组件设置于第二连杆的后端，上肢康复训练装置还包括用于检测第一连杆、第二连杆之间相对夹角的第二角度传感器，上肢康复训练装置还包括用于检测对应第一连杆相对左右方向夹角的第一角度传感器。

2.根据权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于：连杆机构为平行四边形连杆机构，连杆单元有两个，两个连杆单元分别为左侧连杆单元和右侧连杆单元，左侧连杆单元、右侧连杆单元的第一连杆的前端通过所述中心转轴与训练平台相连，左侧连杆单元、右侧连杆单元的第二连杆的后端通过第二铰接结构相连，训练指向组件与第二铰接结构同轴线设置。

3.根据权利要求2所述的上肢康复训练装置，其特征在于：第一角度传感器用于检测右侧连杆单元的第一连杆相对左右方向的夹角；第二角度传感器用于检测右侧连杆单元的第一连杆、第二连杆之间的相对夹角。

4.根据权利要求2所示的上肢康复训练装置，其特征在于：第一连杆、第二连杆的长度相同。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的上肢康复训练装置，其特征在于：第一角度传感器、第二角度传感器均为非接触式的磁角度传感器。

6.根据权利要求5所述的上肢康复训练装置，其特征在于：第一角度传感器包括固定于中心转轴端部的第一角度传感器感应磁块，第一角度传感器还包括沿中心转轴轴向与第一角度传感器感应磁块间隔设置的第一角度传感器感应磁座，第一角度传感器感应磁座通过无磁性固定座固定于训练平台上。

7.根据权利要求5所述的上肢康复训练装置，其特征在于：第二角度传感器包括设置于第一连杆上的第二角度传感器感应磁座和设置于第二连杆上的第二角度传感器感应磁块，第二角度传感器感应磁块、第二角度传感器感应磁座沿第二铰接结构铰接轴线方向间隔设置。

8.一种使用权利要求1～7任意一项所述上肢康复训练装置的上肢康复训练方法，其特征在于：患者手持训练指向组件进行主动或被动的康复训练，以中心转轴为坐标原点，左右方向为x方向，前后方向为y方向建立二维坐标模型，训练指向组件在任意时刻的位置坐标为(x，y)＝(a*cosθ，a*sinθ)，式中，a表示第二铰接结构铰接轴线距离中心转轴轴线之间的距离，θ表示第第二铰接结构铰接轴线与中心转轴轴线之间连线相对左右方向的夹角，根据训练指向组件在任意时刻的位置坐标生产训练指向组件的运动轨迹图形。

9.根据权利要求7所述的上肢康复训练方法，其特征在于：θ＝{(180°-β)/2}+θ2，式中β表示第一连杆、第二连杆之间的夹角，θ2表示右侧连杆单元的第一连杆相对左右方向的夹角；a＝2l*sin(β/2)，式中l表示右侧连杆单元的第一连杆的长度。

技术总结
本发明涉及一种上肢康复训练装置，包括训练平台和用于患者手持的训练指向组件，训练指向组件通过连杆机构与训练平台相连，连杆机构包括至少一个连杆单元，连杆单元包括通过第一铰接结构铰接相连的第一连杆和第二连杆，第一连杆的前端通过中心转轴与训练平台相连，训练指向组件设置于第二连杆的后端，上肢康复训练装置还包括用于检测第一连杆、第二连杆之间相对夹角的第二角度传感器，上肢康复训练装置还包括用于检测对应第一连杆相对左右方向夹角的第一角度传感器。本发明解决了现有技术中因需要对红外触摸屏触压才能获得患者训练轨迹而导致容易对红外触摸屏触压过渡或者红外触摸屏无法感应到训练指向组件的技术问题。

技术研发人员：李逢春,付章军,陈晓群,闫孟,刘尧,万腾飞,桑杰,楚向前
受保护的技术使用者：希迪克（郑州）智能康复设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17