[发明专利]一种新型手腕康复机器人

说明书

本发明公开了一种新型手腕康复机器人，采用平面内摆臂式设计，其机械结构包括摆臂式手掌夹持结构、电机与传动机构、激光指示与测评机构、手臂捆绑与调整结构、整体框架及上位机软件六大部分；使用时受试者上臂固定在可调支架上，手腕固定于可调夹持机构，通过电机对摆臂施加转速及力矩控制来实现手腕多模式康复训练，通过电机控制、角度指示板、激光指示器及应变片对手腕运动进行评测；手掌夹持机构也可根据受试者手部特征进行自适应调整，提高康复训练的舒适性；激光指示器还可根据角度指示板位置进行上下调节，实现对手腕运动特征显示及标定；该手腕康复机器人生产成本低，操作方便，安全可靠性高，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及医疗康复器械研究领域，具体涉及一种新型摆臂式的手腕康复机器人。

背景技术

在我国，心脑血管疾病一直以来都是国民健康的一大威胁，每年因为心脑血管疾病导致肢体出现运动障碍的病患数量居高不下，各种运动障碍问题给病患们的正常生活造成了极大障碍。患有帕金森，中风的患者经常会出现手腕运动功能障碍现象，手部不自主运动尤其会对患者的抓握动作造成极大干扰。手腕运动功能障碍可通过适当的康复运动进行恢复治疗，但国内专业手腕理疗人才欠缺，病患康复需求巨大，人工成本也逐年上升，急需设计一款能够对患者手腕进行康复训练的医疗器械。

目前已经提出的一些针对肢体的康复机器人，主要针对患者的整条肩膀，或者针对患者的手掌抓握进行康复治疗，但是很少有专业针对手腕运动进行康复评测及训练一体化的功能。有些上肢医疗康复机器人具有带动患者手腕活动的功能，但多采用外骨骼形式，结构复杂，成本昂贵，无法实现家用化，使仅出现手腕运动功能障碍患者难以针对性进行康复运动训练。因此，本发明设计一种结构相对简单，成本低廉，可实现手腕康复训练及评测一体的手腕康复机器人。

发明内容

本发明提出一种新型手腕康复机器人，该设备采用摆臂式结构，可以直接固定在普通轮椅或座椅上，结合配套上位机软件进行手腕评测及康复训练。该设备占地面积小，成本低廉，适用于手腕运动功能障碍患者进行针对性的运动康复训练。

本专利所述一种新型手腕康复机器人，其结构可分为手掌夹持结构、电机与传动机构、激光指示与测评机构、手臂捆绑与调整结构、整体框架及上位机软件六大部分，主要包括设备上基板、上臂位置调节滑块、上臂角度调节架、上臂固定板、前臂水平固定板、手腕夹持杆、摆臂限位支撑架、角度指示板、手掌夹持板、手掌夹持板固定杆、手掌夹持板高度固定块、摆臂安全限位开关、激光指示笔基座、摆臂固定环、应变片安装杆、指示板固定环、碳纤维摆臂固定块、碳纤维摆臂杆、手掌夹持板位置调节滑块、手腕夹持松紧调节旋钮、手腕夹持杆固定块、电机基座连接杆、电机、设备固定板、设备固定夹具、设备总基板、下基板、上下基板连接柱、保护壳及螺纹杆等部件。

所述的手掌夹持结构是由碳纤维摆臂杆、手掌夹持板位置滑块、手掌夹持板、手掌夹持板固定杆及高度固定块组成；手掌夹持板位置滑块嵌套在碳纤维摆臂杆上，通过左右滑动，可自适应调节不同受试者的手掌位置，以便将受试者手掌整体包裹在内；两个手掌夹持板高度固定块，采用螺栓结构分别固定在手掌夹持板左右两侧，并嵌套在两根固定杆上；手掌夹持板位置滑块通过紧固螺丝安装在固定杆上，用于调整手掌夹持板远近位置及高度；此外，在夹持板内还设计衬入柔软材质来保护受试者手掌。

所述电机与传动结构由电机、驱动电机固定盘、固定盘连接杆、联轴器传动轴、平面压力轴承、柱形连接块以及铝合金外罩组成；电机包含光电编码器及扭矩传感器，通过螺栓固定在电机固定盘上，并通过固定盘连接杆固定在设备总基板上；电机轴通过联轴器和传动轴相连接，实现电机扭矩输出；柱形连接块下方为平面压力轴承，两者同时穿过传动轴，并保持同心，手掌夹持结构中的碳纤维摆臂嵌插到柱形连接块中；铝合金外罩把三者套在其中，起到保护作用。