[发明专利]一种针对肩关节进行环转运动的康复机器人装置

权利要求书

1.一种针对肩关节进行环转运动的康复机器人装置，其特征在于：所述装置的上半部分，第一小车（2）位于第一工字型弧形导轨（1）上，并且第一工字型弧形导轨（1）连接在支撑板（3）上，其中第一小车（2）是靠轮毂电机来实现在该第一工字型弧形导轨（1）上运动；在第一小车（2）上面安装有第一电机（2-1），并且第一电机（2-1）的电机轴连接着第一卷线滚筒（2-3），在它们中间通过运用第一联轴器（2-2）来连接着第一卷线滚筒（2-3）的轴和电机轴，第一卷线滚筒（2-3）的绳索（5）连接第一气动人工肌肉（6），绳索（5）的伸缩可以通过采用气动控制系统来驱动的第一气动人工肌肉（6）实现伸缩运动来完成，第一气动人工肌肉（6）的另一端安装着绳索（5）并连接着安全装置的U型钩（3-1）上，所述安全装置安装于上肢，位于肩关节位置处；所述装置的下半部分，第二小车（7）位于第二工字型弧形导轨（8）上，并且第二工字型弧形导轨（8）连接在支撑板（3）上，其中第二小车（7）是靠轮毂电机来实现在该第二工字型弧形导轨（8）上运动；在第二小车（7）上面安装有第二电机，并且第二电机的电机轴连接着第二卷线滚筒，在它们中间通过运用第二联轴器来连接着第二卷线滚筒的轴和电机轴，第二卷线滚筒的绳索（5）连接第二气动人工肌肉（9），绳索（5）的伸缩可以通过采用气动控制系统来驱动的第二气动人工肌肉（9）实现伸缩运动来完成，第二气动人工肌肉（9）的另一端安装着绳索（5）并连接着安全装置的U型钩（3-1）上，第一工字型弧形导轨（1）和第二工字型弧形导轨（8）均垂直连接在支撑板（3）的一个侧面，第一工字型弧形导轨（1）和第二工字型弧形导轨（8）相互平行设置，其运动过程如下：

（1）上臂的抬起运动

第一小车（2）上面第一电机（2-1）的转动带动第一卷线滚筒（2-3）进行相同角度的转动，进而实现绳索（5）的伸缩，而且在绳索（5）中间位置连接着第一气动人工肌肉（6），通过气动控制系统，首先经过第一电气比例阀（12）对第一气动人工肌肉（6）进行充气，能够控制第一气动人工肌肉（6）内部压力，从而产生拉伸力，使人体的上臂缓缓的向上抬起；

（2）垂直面综合运动

通过第一气动人工肌肉（6）的伸缩运动以及第一小车（2）上面第一电机（2-1）的转动带动第一卷线滚筒（2-3）转动角度，这两者的结合来实现绳索（5）的伸缩，这样即可实现上肢在垂直面上以肩关节为中心接近于上半圆的运动形式；

（3）下半圆的运动方式

装置的下半部分的整体以及安装连接方式是和装置的上半部分是对立且一样的，这样即可实现和上半部分相同的对立的运动形式，即会实现上肢在垂直面上以肩关节为中心接近于下半圆的运动形式；

（4）整体空间内的环转运动

以右手臂肩关节康复为例，整体空间内的环转运动步骤如下：

第一步：上臂抬升环转时，通过控制器驱动第一小车（2） 的轮毂电机和第二小车（7）的轮毂电机，控制第一小车（2）在工字型弧形导轨上运动，在第一气动人工肌肉（6）充气收缩，产生拉伸运动的同时，第二气动人工肌肉（9）不进行拉伸运动，第一小车（2）上面的卷线滚筒拉绳，同时第二小车（7）上面的卷线滚筒放绳，第一小车（2）沿第一工字型弧形导轨（1）运动，第二小车（7）同步进行沿第二工字型弧形导轨（8）运动，使上臂抬升的同时有一个横向移动，两个方向的运动组成了环形轨迹，完成了上臂抬升的环转运动；

第二步：在手臂到达最高位置时，下部第二气动人工肌肉（9）通过气动控制系统缓缓充气，产生拉伸力，同时上部第一气动人工肌肉（6）开始放气，使之恢复舒展状态，使上臂在第二气动人工肌肉（9）的拉伸力的作用下缓缓下放；在上臂下放的同时，第一小车（2）上面的卷线滚筒放绳，同时第二小车（7）上面的卷线滚筒拉绳，第一小车（2）和第二小车（7）在轮毂电机的驱动下沿工字型弧形导轨继续进行移动，使手臂呈现环形运动轨迹，使整个手臂运动到最右端，完成了上臂抬升后的向右环转运动；

第三步：当第一小车（2）和第二小车（7）运动到工字型弧形导轨末端时，第一小车（2）和第二小车（7）同时沿工字型弧形导轨反向运动，第二气动人工肌肉（9）继续保持充气压力，产生拉伸力，同时第一气动人工肌肉（6）放气，处于舒展状态，第一小车（2）上面的卷线滚筒继续放绳，同时第二小车（7）上面的卷线滚筒拉绳，使手臂继续沿弧线往下运动，到达最低位置；

第四步：当手臂运动到最低位置时，第一小车（2）和第二小车（7）同时沿工字型弧形导轨继续运动，第二气动人工肌肉（9）开始放气，恢复舒展状态，同时第一气动人工肌肉（6）充气收缩，产生拉伸力，第一小车（2）上面的卷线滚筒开始拉绳，同时第二小车（7）上面的卷线滚筒放绳，使手臂继续沿弧线往上运动，最终到达运动的初始位置；

在肩关节运动康复时，从第一步到第四步，循环往复，使手臂进行环转康复运动。