本發(fā)明主要涉及醫(yī)療康復(fù)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，針對(duì)腦中風(fēng)造成的偏癱患者前肢進(jìn)行康復(fù)治療訓(xùn)練。

技術(shù)背景

腦卒中所引起的偏癱屬于中樞性運(yùn)動(dòng)功能障礙，也是大腦運(yùn)動(dòng)中樞受損的典型癥狀，患者本身的骨骼、肌肉功能并沒(méi)有喪失或者衰退，只是由于運(yùn)動(dòng)中樞神經(jīng)受損，不能對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的控制。腦卒中發(fā)病以后，康復(fù)治療的最佳時(shí)期是在前三個(gè)月之內(nèi)，因此要在發(fā)病之后要立即轉(zhuǎn)入康復(fù)治療階段，通過(guò)一系列的康復(fù)訓(xùn)練逐步重新恢復(fù)受損運(yùn)動(dòng)中樞神經(jīng)與肢體之間的聯(lián)系，達(dá)到對(duì)腦部受損部位刺激目的使其能夠有效地控制肢體運(yùn)動(dòng)行為。目前傳統(tǒng)的康復(fù)治療方法均是人為的與患者進(jìn)行單獨(dú)的、長(zhǎng)時(shí)間肢體接觸來(lái)幫助患者進(jìn)行肢體重復(fù)性運(yùn)動(dòng)，并附加一些外界刺激和藥物治療達(dá)到修復(fù)腦部神經(jīng)的目的，康復(fù)效果很大程度上取決于醫(yī)師的業(yè)務(wù)水平，這種一對(duì)一的康復(fù)訓(xùn)練存在效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高、不適合在家庭操作。

目前前肢康復(fù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要是以串聯(lián)結(jié)構(gòu)為主，工作空間比較大、支鏈長(zhǎng)、質(zhì)量大、需要較大的驅(qū)動(dòng)力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行，并且運(yùn)動(dòng)的時(shí)候機(jī)器結(jié)構(gòu)不平穩(wěn)，很難達(dá)到預(yù)期的康復(fù)效果，甚至有可能會(huì)對(duì)患者的病情產(chǎn)生一些不良的后果，影響偏癱患者后期的復(fù)健效果。

本發(fā)明的并聯(lián)康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、剛度大、精度高、控制簡(jiǎn)單、使用方便、適合家庭康復(fù)訓(xùn)練治療，并且更加適用于偏癱患者在不同時(shí)期的康復(fù)訓(xùn)練治療過(guò)程中使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有康復(fù)機(jī)器人技術(shù)存在的一些問(wèn)題，提供了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，能夠針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，彌補(bǔ)不足，結(jié)合康復(fù)訓(xùn)練治療師的治療方案以及偏癱患者的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)偏癱患者前肢康復(fù)訓(xùn)練目標(biāo)，更好地達(dá)到預(yù)期的康復(fù)治療效果，滿足治療雙方的運(yùn)動(dòng)預(yù)期效果，并且適宜結(jié)合康復(fù)治療醫(yī)師的治療方案在家進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，簡(jiǎn)單易于操作。

本發(fā)明的一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，能夠通過(guò)動(dòng)力輸入實(shí)現(xiàn)偏癱患者前肢部位的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，即腕關(guān)節(jié)的屈/伸、內(nèi)收/外展，小臂的內(nèi)旋/外旋；與串聯(lián)康復(fù)機(jī)器人相比較而言，本發(fā)明的并聯(lián)前肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、控制精度高、動(dòng)作平緩，更加適合偏癱患者前肢的康復(fù)訓(xùn)練。

本發(fā)明技術(shù)實(shí)現(xiàn)是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，該并聯(lián)康復(fù)機(jī)器人包括主體部件和安裝支座兩大部分；所述主體部件安裝在安裝支座上，并可以通過(guò)調(diào)整螺栓的位置在安裝支座上下移動(dòng)；所述主體部件包括靜平臺(tái)、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座、電動(dòng)推桿、連桿、球副、大齒輪、大齒輪端蓋、手柄、手柄安裝座、小齒輪、鍵、小齒輪電機(jī)安裝座、電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸；所述大齒輪與大齒輪端蓋連接；所述手柄安裝在手柄安裝支架上且手柄安裝支架安裝在大齒輪上表面上；所述電動(dòng)推桿和連桿的末端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座以轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝的形式和轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸安裝在靜平臺(tái)上；三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座呈120度均勻分布，通過(guò)螺栓與靜平臺(tái)相連接，并且的中心軸線交匯于同一點(diǎn)；電動(dòng)推桿和連桿的首端均通過(guò)球副安裝在大齒輪端蓋的下表面上，球副呈120°均勻分布；電機(jī)的軸線與小齒輪的軸線重合，電機(jī)垂直安裝在小齒輪上；電機(jī)帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)嚙合從而帶動(dòng)大齒輪一起緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)；安裝初始狀態(tài)時(shí)，靜平臺(tái)所在的平面和大齒輪所在的平面平行，并且靜平臺(tái)中心孔的軸線和大齒輪中心軸線重合；啟動(dòng)與小齒輪相連接的電機(jī)，小齒輪隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大齒輪通過(guò)嚙合作用一起轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手柄沿著x軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)；啟動(dòng)電動(dòng)推桿ⅰ，可以帶動(dòng)大齒輪上的手柄沿著y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；啟動(dòng)電動(dòng)推桿ⅱ，可以帶動(dòng)與大齒輪上的手柄沿著z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述安裝支座包括第一支架、第二支架、第三支架、第四支架、安裝底板和腳輪；所述安裝底板的下端面安裝有腳輪，上端面上垂直安裝有第二支架、第三支架；所述第二支架、第三支架內(nèi)側(cè)設(shè)置有滑道，第一支架、第四支架可以在滑道里上下滑動(dòng)，且第一支架與第四支架相互平行與安裝底板設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述第一支架、第二支架、第三支架、第四支架均是采用鋁型材。進(jìn)一步的，所述電動(dòng)推桿和連桿呈1200均勻分布安裝在靜平臺(tái)的上端面上。所述靜平臺(tái)的一側(cè)設(shè)計(jì)成局部剖開(kāi)，使得康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，手臂可以從該局部剖開(kāi)處平移進(jìn)入靜平臺(tái)，然后穿過(guò)三條支鏈到達(dá)大齒輪的手柄處。

本發(fā)明的基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人包括主體部件和安裝支座組成，主體部件的靜平臺(tái)通過(guò)螺栓固定在安裝支座的支架上，組裝完成后，在主體部件的一側(cè)放置一座椅，偏癱患者坐在座椅上，根據(jù)訓(xùn)練時(shí)所需的高度位置，不斷調(diào)節(jié)第三支架和第四支架的位置，直至滿足偏癱患者的訓(xùn)練需求；由于安裝支座配備了四個(gè)腳輪，可以選擇偏癱患者感覺(jué)舒適放松的訓(xùn)練場(chǎng)所進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，更加人性化。

本發(fā)明的基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，可以根據(jù)偏癱患者的不同偏癱程度調(diào)節(jié)動(dòng)力輸入，使得偏癱患者根據(jù)不同速度的動(dòng)力輸入獲得不同速度的訓(xùn)練動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)偏癱患者前肢部位的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，即腕關(guān)節(jié)的屈/伸、內(nèi)收/外展，小臂的內(nèi)旋/外旋。

所述的靜平臺(tái)與主體部件一起裝配，等安裝支座安裝完成后，主體部件和安裝支座通過(guò)螺栓連接裝配；再進(jìn)行整體的裝配調(diào)試。

所述的動(dòng)力有與小齒輪裝配在一起的電機(jī)，兩根電動(dòng)推桿。

有益效果：

1.本發(fā)明的一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，能夠通過(guò)動(dòng)力輸入實(shí)現(xiàn)偏癱患者前肢部位的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，即腕關(guān)節(jié)的屈/伸、內(nèi)收/外展，小臂的內(nèi)旋/外旋；與串聯(lián)康復(fù)機(jī)器人相比較而言，本發(fā)明的并聯(lián)前肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡(jiǎn)單、動(dòng)作平緩，更加適合偏癱患者前肢的康復(fù)訓(xùn)練；適宜結(jié)合康復(fù)治療醫(yī)師的治療方案在家進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，簡(jiǎn)單易于操作。

2.本發(fā)明的基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，在操作使用的時(shí)候，可以在裝置的一側(cè)放置一座椅，偏癱患者所在座椅上，由于不同患者的身高差異，可以調(diào)節(jié)支架安裝的位置，直至調(diào)節(jié)到與偏癱患者的高度適宜的位置再進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

3.本發(fā)明的基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)度的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人裝置，安裝座配備了腳輪，可以四處推動(dòng)，根據(jù)使用者的喜好和心情選擇進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的場(chǎng)所，方便簡(jiǎn)單，不需要大量的人力來(lái)推動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)移位的目的。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明的總裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明圖1中的主體部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為本發(fā)明圖2另一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本發(fā)明圖1中的安裝支座的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1-大齒輪端蓋；2-大齒輪套筒；3-大齒輪；4-球副??；5-手柄；6-手柄安裝支架；7-球副ⅱ；8-小齒輪電機(jī)安裝座；9-小齒輪；10-輸入電機(jī)；11-鍵；12-靜平臺(tái)；13-轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座??；14-轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸??；15-轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅱ；16-轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅱ；17-轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅲ；18-轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅲ；19-電動(dòng)推桿ⅰ；20-電動(dòng)推桿ⅱ；21-連桿；22-球副ⅲ；23-第一支架；24-第二支架；25-第三支架；26-第四支架；27-腳輪??；28腳輪ⅱ；29-腳輪ⅲ；30-安裝底板；31-腳輪ⅳ。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，其包括主體部件和安裝支座兩大部分；主體部件是前肢康復(fù)機(jī)器人的執(zhí)行康復(fù)訓(xùn)練的關(guān)鍵部件，主要包括靜平臺(tái)12、電動(dòng)推桿ⅰ19、電動(dòng)推桿ⅱ20、連桿21、大齒輪3、小齒輪9、輸入電機(jī)10、手柄5、手柄安裝支架6、大齒輪端蓋1、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅰ13、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅱ16、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅲ17、球副ⅰ4、球副ⅱ7、球副ⅲ22、轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅰ14、轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅱ15、轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅲ18、安裝底板30、第一支架23、第二支架24、第三支架25和第四支架26。初始安裝時(shí)，大齒輪3所在平面和靜平臺(tái)12所在平面處于平行位置關(guān)系；并且靜平臺(tái)12中心孔的軸線和大齒輪3中心軸線重合；電動(dòng)推桿ⅰ19、電動(dòng)推桿ⅱ20和連桿21的末端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅰ13、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅱ16、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅲ17以轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝的形式和轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅰ14、轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅱ15、轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸ⅲ18安裝在靜平臺(tái)12上，并且呈120°均勻分布安裝在靜平臺(tái)12的同一個(gè)平面上，轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅰ13、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅱ16、轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝座ⅲ17呈120°均勻分布的，通過(guò)螺栓與靜平臺(tái)相連接，并且與轉(zhuǎn)動(dòng)副固定軸裝配后，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝軸的軸線中心相互交于一點(diǎn)；電動(dòng)推桿ⅰ19、電動(dòng)推桿ⅱ20和連桿21的首端均是通過(guò)球副ⅰ4、球副ⅱ7、球副ⅲ22安裝在大齒輪端蓋1上，三個(gè)球副呈120°均勻分布；三條支鏈的中心軸線和xy所在平面的夾角為60°；靜平臺(tái)12的一側(cè)設(shè)計(jì)成局部剖開(kāi)形狀，手臂可以從側(cè)面剖開(kāi)處直接水平伸進(jìn)靜平臺(tái)，然后再穿過(guò)大齒輪到達(dá)手柄處。

所述安裝支座包括第一支架23、第二支架24、第三支架25、第四支架26、安裝底板30和腳輪ⅰ27、腳輪ⅱ28、腳輪ⅲ29、腳輪ⅳ31；所述安裝底板30的下端面安裝有腳輪ⅰ27、腳輪ⅱ28、腳輪ⅲ29、腳輪ⅳ31，上端面上垂直安裝有第二支架24、第三支架25；所述第二支架24、第三支架25內(nèi)側(cè)設(shè)置有滑道，第一支架23、第四支架26可以在滑道里上下滑動(dòng)，且第一支架23與第四支架26相互平行與安裝底板30，所述靜平臺(tái)12的一側(cè)開(kāi)口，從而在靜平臺(tái)12的側(cè)開(kāi)口處穿過(guò)大齒輪3上的中心孔到達(dá)手柄5，使得康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，手臂可以從該靜平臺(tái)局部剖開(kāi)處平移進(jìn)入靜平臺(tái)，然后穿過(guò)三條支鏈到達(dá)大齒輪的手柄處。第一支架23和第二支架24的安裝位置偏向于安裝底板的一側(cè)，四個(gè)支架在設(shè)計(jì)時(shí)是偏向于安裝底板30的一側(cè)的，支架24和25是偏向于安裝底板的一側(cè)，這樣兩個(gè)豎直的確定了，那么就是四個(gè)支架都是偏向于一側(cè)了。若是由于安裝支板30的重心偏向于一側(cè)而引起不穩(wěn)，可以在安裝底板30的閑置處堆放相應(yīng)質(zhì)量，安裝座配備了腳輪，可以四處推動(dòng)移動(dòng)，根據(jù)使用者的喜好和心情選擇進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的場(chǎng)所，不需要大量的人力來(lái)推動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)移位的目的。

整個(gè)裝置裝配完成后，給該裝置配上相應(yīng)的控制系統(tǒng)，調(diào)試完成后，若驅(qū)動(dòng)與小齒輪相連接的電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)嚙合作用帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，握住手柄的前肢手臂可以跟著大齒輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；若是啟動(dòng)電動(dòng)推桿，電動(dòng)推桿通過(guò)動(dòng)力沿著自身軸線方向伸縮，實(shí)現(xiàn)大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)握著手柄的前肢手臂動(dòng)作；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)和電動(dòng)推桿，可以最終實(shí)現(xiàn)前肢手臂的屈/伸、內(nèi)收/外展，小臂的內(nèi)旋/外旋動(dòng)作。

本發(fā)明的基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，通過(guò)驅(qū)動(dòng)支鏈，即兩個(gè)電動(dòng)推桿以及電機(jī)，可以腕關(guān)節(jié)的屈/伸、內(nèi)收/外展，小臂的內(nèi)旋/外旋的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作。

本發(fā)明基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度前肢康復(fù)機(jī)器人，整體剛度大、尺寸空間緊湊、控制簡(jiǎn)單、操作方便、可以隨意移動(dòng)安裝底座的位置，并且可以根據(jù)偏癱患者的不同身高需求調(diào)節(jié)主體部件的安裝高度，甚至可以讓偏癱患者坐在座椅上配合康復(fù)治療；本發(fā)明的裝置控制簡(jiǎn)單，可以適用于不同偏癱程度的患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。