CN106109163B - 一种三位姿康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三位姿康复机器人，包括体位变换装置、上肢康复装置和下肢康复装置。体位变换装置在电动推杆的驱动下辅助患者进行不同位姿的体位变换；上肢康复装置与小臂绑定，带动小臂进行上肢康复训练；下肢康复康复训练装置与大腿绑定，带动大腿进行下肢康复训练。本发明实现辅助患者进行不同位姿的体位变换以及不同位姿下的上下肢康复训练；实现肩关节及肘关节的主被动康复运动训练，大臂与小臂的分离运动；实现髋关节、膝关节和踝关节的主被动康复运动训练，抑制大腿和小腿的异常协同运动，有助于患者平衡能力的提高和运动功能的恢复，可以将治疗师从繁重的康复训练工作中解脱出来。

Description

一种三位姿康复机器人

【技术领域】

本发明属于康复医疗器械技术领域，涉及一种三位姿康复机器人。

【背景技术】

目前，瘫痪患者运动功能障碍的预后康复主要依靠治疗师完成。应用于康复的医疗器械主要有康复病床、轮椅和上下肢康复训练脚踏车。其中康复病床除病床的基本功能外部分实现起背和站立的功能；轮椅在电动轮椅的基础上有些实现了站立功能；上下肢康复训练脚踏车一般应用于患者康复的中后期，需要有一定自理能力的患者在护理人员的监护下使用。上述康复器械存在功能单一，不能实现将变换体位和上下肢康复训练结合在一起。

有鉴于此本发明集体位变换装置、上肢康复装置和下肢康复装置于一体，使患者能在不同位姿下同时进行上下肢康复训练。体位变换装置在电动推杆的驱动下辅助患者进行不同体位的变换；上肢康复装置与小臂绑定，带动小臂进行上肢康复训练；下肢康复康复训练装置与大腿绑定，带动大腿进行下肢康复训练。本发明实现辅助患者进行不同体位的变换；实现肩关节及肘关节的主被动康复运动训练，大臂与小臂的分离运动；实现髋关节、膝关节和踝关节的主被动康复运动训练，抑制大腿和小腿的异常协同运动，有助于患者平衡能力的提高和运动功能的恢复，可以将治疗师从繁重的康复训练工作中解脱出来。

【发明内容】

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种三位姿康复机器人。该装置能够实现病床和电动轮椅的基本功能，辅助患者进行体位的变换，使患者在多种不同位姿下进行上下肢主被动康复训练，有助于患者平衡能力的提高和运动功能的恢复，可以将治疗师从繁重的康复训练工作中解脱出来。

为达到上述目的，本发明采用以下方案予以实现：

一种三位姿康复机器人，包括机架、体位变换装置、上肢康复装置和下肢康复装置；机架包括支撑架、座垫架、靠背架、腿部架以及安装于座垫架下方的行走轮；体位变换装置包括安装于靠背架和座垫架上的屈背机构、安装于座垫架下方的起立机构以及安装于支撑架和腿部架上的抬腿机构，且屈背机构、起立机构和抬腿机构分别由三个电动推杆伸缩配合实现辅助患者进行不同体位之间的变换；上肢康复装置安装于靠背架上，并与使用者的小臂绑定，带动小臂运动；下肢康复装置安装于座垫架上，并与使用者的大腿绑定，带动大腿运动。

本发明进一步的改进在于：

所述上肢康复装置和下肢康复装置采用可拆卸方式安装于机架上。

所述屈背机构、起立机构以及抬腿机构为三个独立的四杆机构；屈背机构的电动推杆一端与座垫架铰接，另一端与靠背架铰接，屈背机构的电动推杆与座垫架和靠背架均采用轴套及销轴连接；起立机构的电动推杆一端与支撑架铰接，另一端与座垫架铰接，起立机构的电动推杆与支撑架和座垫架均采用轴套及销轴连接；抬腿机构的电动推杆一端与支撑架铰接，另一端与腿部架铰接，抬腿机构的电动推杆与支撑架和腿部架均采用轴套及销轴连接。

所述上肢康复装置包括大臂电动推杆、肩关节矢状面屈伸机构、肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构、肘关节矢状面屈伸机构以及小臂承托架，肩关节矢状面屈伸机构由大臂电动推杆驱动平行四边形机构实现肩关节矢状面屈伸，肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构和肘关节矢状面屈伸机构分别由步进电机驱动小臂承托架在冠状面及矢状面内转动，同时带动使用者的大臂和小臂进行康复训练。

所述下肢康复装置包括依次连接的大腿电动推杆、便捷安装转轴以及可移动大腿承托机构，大腿电动推杆、便捷安装转轴、可移动大腿承托机构与使用者下肢结合为六连杆机构，便捷安装转轴上设置有导轨，可移动大腿承托机构安装于导轨中的滑块上，以适应运动过程中大腿位置的变化。

所述行走轮采用两个带减速器的电机分别驱动，并装有刹车装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明集体位变换装置、上肢康复装置和下肢康复装置于一体，实现辅助患者进行不同体位的变换，使患者在不同位姿下进行康复训练；上肢康复装置带动小臂运动，实现肩关节及肘关节的主被动康复运动训练，大臂与小臂的分离运动；下肢康复装置带动大腿运动，实现髋关节、膝关节和踝关节的主被动康复运动训练，抑制大腿和小腿的异常协同运动，有助于患者平衡能力的提高和运动功能的恢复，可以将治疗师从繁重的康复训练工作中解脱出来。

【附图说明】

图1是本发明中多位姿脑卒中康复医疗器械整体结构示意图；

图2是本发明中上肢康复装置结构示意图；

图3是本发明中下肢康复装置结构示意图。

其中，1-体位变换装置；2-上肢康复装置；3-下肢康复装置；4-屈背机构；5-机架；6-起立机构；7-行走轮；8-抬腿机构；9-大臂电动推杆；10-肩关节矢状面屈伸机构；11-肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构；12-肘关节矢状面屈伸机构；13-小臂承托架；14-大腿电动推杆；15-便捷安装转轴；16-可移动大腿承托机构。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1-图3，本发明采用两个电机驱动后轮行驶，并采用电磁刹车，具体由机架5、体位变换装置1、上肢康复装置2和下肢康复装置3组成；机架5由支撑架、座垫架、靠背架、腿部架以及安装于座垫架下方的行走轮7组成；体位变换装置1包括屈背机构4、起立机构6以及抬腿机构8；上肢康复装置2包括大臂电动推杆9、肩关节矢状面屈伸机构10、肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构11、肘关节矢状面屈伸机构12以及小臂承托架13；下肢康复装置3包括大腿电动推杆14、便捷安装转轴15以及可移动大腿承托机构16。下肢康复装置与抬腿机构8结合实现患者下肢髋关节、膝关节及踝关节的康复训练。

屈背机构4、起立机构6和抬腿机构8均可简化为四杆机构，均采用电动推杆驱动。屈背机构4的电动推杆一端与座垫架铰接，另一端与靠背架铰接，电动推杆与座垫架和靠背均采用轴套及销轴连接；起立机构6的电动推杆一端与支撑架铰接，另一端与座垫架铰接，电动推杆与支撑架和座垫均采用轴套及销轴连接；抬腿机构8的电动推杆一端与支撑架铰接，另一端与腿部架铰接，电动推杆与支撑架和腿部架均采用轴套及销轴连接。体位变换装置处于卧姿状态下实现病床基本功能及卧姿下患者下肢康复训练；体位变换装置处于坐姿状态下实现电动轮椅基本功能及坐姿下患者上下肢的康复训练；体位变换装置处于站姿状态下实现辅助患者站立及站姿下的上下肢康复训练。行走轮7采用两个电机带减速器分别驱动，并装有刹车装置，使驻车整机保持稳定。

肩关节矢状面屈伸机构10采用电动推杆驱动平行四边形机构，连杆与电动推杆采用轴套及销轴连接。肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构11、肘关节矢状面屈伸机构12采用步进电机驱动，均由电机安装架、轴承座、角接触球轴承、平键、端盖、步进电机组成。

下肢康复装置3与患者下肢结合可简化为六杆机构，由电动推杆驱动，与大腿固连的可移动大腿承托机构16安装在导轨滑块上，可以适应运动过程中大腿位置的变化。

本发明的原理及工作过程：

如图1所示的上肢康复装置2和下肢康复装置3与机架5采用快拆连接方式，单纯需要实现电动轮椅功能时可将上肢康复装置和下肢康复装置拆卸掉以减轻车身重量提高续航时间，需要实现康复训练功能时将上肢康复装置和下肢康复装置通过快拆紧固件安装在变位装置上。

整机驻车实现康复功能时，行车操控杆复位，电机内的电磁式刹车启动，保证驻车平稳。

屈背机构4可简化为由背部电动推杆、座垫架、靠背架组成的四杆机构，背部电动推杆伸缩时靠背与水平面的夹角发生变化；起立机构6可简化为由起立电动推杆、支撑架、座垫架组成的四杆机构，起立电动推杆伸缩时座垫与水平面的夹角发生变化；抬腿机构8可简化为由抬腿电动推杆、支撑架、腿部架组成的四杆机构，抬腿电动推杆伸缩时腿部架与水平面的夹角发生变化。

当背部电动推杆处于极限伸出位置，起立电动推杆处于极限缩回位置，抬腿电动推杆处于极限缩回位置，患者处于坐姿体位；当背部电动推杆处于极限缩回位置，起立电动推杆处于极限缩回位置，抬腿电动推杆处于极限伸出位置，患者处于卧姿体位；当背部电动推杆处于极限缩回位置，起立电动推杆处于极限伸出位置，抬腿电动推杆处于极限缩回位置，患者处于站姿体位。

当背部电动推杆缩回，起立电动推杆处于极限缩回位置，抬腿电动推杆伸出，患者可由坐姿体位变换到卧姿体位，相反，患者可由卧姿体位变换到坐姿体位；当背部电动推杆缩回，起立电动推杆伸出，抬腿电动推杆处于极限缩回位置，患者可由坐姿体位变换到站姿体位，相反，患者可由站姿体位变换到坐姿体位；当背部电动推杆处于极限缩回位置，起立电动推杆伸出，抬腿电动推杆缩回，患者可由卧姿体位变换到站姿体位，相反，患者可由站姿体位变换到卧姿体位。

如图2所示肩关节矢状面屈伸机构10可简化为平行四边形机构，由大臂电动推杆驱动，使训练大臂时小臂承托架13与水平面的夹角保持不变，可以实现大臂和小臂的分离运动训练。

如图2所示肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构11、肘关节矢状面屈伸机构12由两个步进电机分别驱动，可以实现大臂、小臂的分离和协调运动训练，矢状面步进电机可以驱动小臂承托架13在矢状面转动，冠状面步进电机可以驱动小臂承托架13在矢状面转动。

如图3患者大腿固连在大腿承托机构16上，脚固连在踏板上，踏板前端可绕腿部架前横管转动，踏板后端弹簧连接在腿部架上，下肢康复装置2与患者下肢结合可简化为平面六杆机构，由电动推杆驱动大腿髋关节在冠状面的运动，同时带动小腿运动。髋关节在运动范围内任意角度对应膝关节和踝关节的不同角度。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三位姿康复机器人，其特征在于，包括机架(5)、体位变换装置(1)、上肢康复装置(2)和下肢康复装置(3)；机架(5)包括支撑架、座垫架、靠背架、腿部架以及安装于座垫架下方的行走轮(7)；体位变换装置(1)包括安装于靠背架和座垫架上的屈背机构(4)、安装于座垫架下方的起立机构(6)以及安装于支撑架和腿部架上的抬腿机构(8)，且屈背机构(4)、起立机构(6)和抬腿机构(8)分别由三个电动推杆伸缩配合实现辅助患者进行不同体位之间的变换；上肢康复装置(2)安装于靠背架上，并与使用者的小臂绑定，带动小臂运动；下肢康复装置(3)安装于座垫架上，并与使用者的大腿绑定，带动大腿运动；所述上肢康复装置(2)包括大臂电动推杆(9)、肩关节矢状面屈伸机构(10)、肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构(11)、肘关节矢状面屈伸机构(12)以及小臂承托架(13)，肩关节矢状面屈伸机构(10)由大臂电动推杆(9)驱动平行四边形机构实现肩关节矢状面屈伸，肩关节及肘关节冠状面外展内敛机构(11)和肘关节矢状面屈伸机构(12)分别由步进电机驱动小臂承托架(13)在冠状面及矢状面内转动，同时带动使用者的大臂和小臂进行康复训练；所述下肢康复装置(3)包括依次连接的大腿电动推杆(14)、便捷安装转轴(15)以及可移动大腿承托机构(16)，大腿电动推杆(14)、便捷安装转轴(15)、可移动大腿承托机构(16)与使用者下肢结合为六连杆机构，便捷安装转轴(15)上设置有导轨，可移动大腿承托机构(16)安装于导轨中的滑块上，以适应运动过程中大腿位置的变化。

2.根据权利要求1所述三位姿康复机器人，其特征在于，所述上肢康复装置(2)和下肢康复装置(3)采用可拆卸方式安装于机架(5)上。

3.根据权利要求1或2所述三位姿康复机器人，其特征在于，所述屈背机构(4)、起立机构(6)以及抬腿机构(8)为三个独立的四杆机构；屈背机构(4)的电动推杆一端与座垫架铰接，另一端与靠背架铰接，屈背机构(4)的电动推杆与座垫架和靠背架均采用轴套及销轴连接；起立机构(6)的电动推杆一端与支撑架铰接，另一端与座垫架铰接，起立机构(6)的电动推杆与支撑架和座垫架均采用轴套及销轴连接；抬腿机构(8)的电动推杆一端与支撑架铰接，另一端与腿部架铰接，抬腿机构(8)的电动推杆与支撑架和腿部架均采用轴套及销轴连接。

4.根据权利要求1所述三位姿康复机器人，其特征在于，所述行走轮(7)采用两个带减速器的电机分别驱动，并装有刹车装置。