[发明专利]手臂关节康复训练理疗机及设计方法

权利要求书

1.手臂关节康复训练理疗机，其特征在于该康复训练理疗机包括：

底座(1)：其上竖直设置有支杆(2)，所述支杆(2)上滑动设置有平面四连杆机构；

平面四连杆机构：包括首尾依次铰接设置的曲柄(3)、连杆(4)、摇杆(5)及支架(6)，且所述支架(6)与曲柄(3)连接的一端上安装有驱动电机(7)，所述驱动电机(7)的输出轴与曲柄(3)的一端相连；

平移机构：包括沿支杆(2)高度方向设置的导轨(8)、与导轨(8)配合使用的滑块，所述滑块固定设置在支架(6)上；

控制系统：包括PLC控制器及与PLC控制器电连接的触摸屏，所述触摸屏上设置有启动、停止及复位按键、设置有红蓝绿指示灯指示机器工作状态，触摸屏上还设置有计数功能界面，计数既可累加也可清零，动态显示训练者训练次数。

2.如权利要求1所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于所述连杆(4)及曲柄(3)上均设置有不同的位置孔，用于调整连杆(4)及曲柄(3)的长度。

3.如权利要求1所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于所述摇杆(5)长度为600mm，支架(6)长度为800mm，对应曲柄(3)及连杆(4)的长度分为三组。

4.如权利要求1所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于三组曲柄(3)和连杆(4)长度分别为：曲柄(3)长425m，连杆(4)长680m，摇杆(5)摆角为90°；曲柄(3)长350m，连杆(4)长635m，摇杆(5)摆角为71.4°；曲柄(3)长250m，连杆(4)长585m，摇杆摆角为49.2°。

5.如权利要求1所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于所述平面四连杆机构在1.4m-1.8m范围内任意调整高度。

6.如权利要求2所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于所述连杆(4)及曲柄(3)上的位置孔包括端部位置孔(9)和中间位置孔(10)，所述连杆(4)和曲柄(3)上的中间位置孔(10)均设置有三个。

7.如权利要求6所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于所述连杆(4)和曲柄(3)上的位置孔之间通过销子轴进行连接。

8.如权利要求1所述的手臂关节康复训练理疗机，其特征在于所述驱动电机(7)转速为15r/min。

9.权利要求1-8任一所述的手臂关节康复训练理疗机的设计方法，其特征在于该设计方法为：

1)平面四杆机构的设置：首尾铰接设置曲柄(3)、连杆(4)、摇杆(5)及支架(6)构成平面四杆机构，其中曲柄(3)、连杆(4)、摇杆(5)及支架(6)的长度分别为l₁、l₂、l₃和l₄，其中，曲柄l₁作圆周运动，摇杆l₃作圆弧运动，连杆l₂上面的点作近似椭圆运动；

2)根据曲柄摇杆机构工作原理，建立杆件矢量方程，曲柄与支架交接点为A，曲柄与连杆的交接点为B，连杆与摇杆的交接点为C，摇杆与支架的交接点为D：

根据杆件矢量方程(1)求解位移方程：

其中B点坐标：

由(2)式位移方程对时间t求导得到杆件速度方程：

求解得速度：

由方程(3)对时间t求导，得到加速方程：

令：

求解得加速度：

3)在UG NX中建立人体模型，根据曲柄摇杆机构的特点，当极位夹角θ＝0°时，行程速比系数K＝1，此时机构在工作行程阶段与空回行程阶段的平均速度相等，亦即机构具有无急回运动特性，

四杆机构无急回运动特性的条件为：

根据上述条件作曲柄摇杆机构简图。