[go: up one dir, main page]

CN106236515B - 一种手臂自主训练装置 - Google Patents

一种手臂自主训练装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106236515B
CN106236515B CN201610882072.2A CN201610882072A CN106236515B CN 106236515 B CN106236515 B CN 106236515B CN 201610882072 A CN201610882072 A CN 201610882072A CN 106236515 B CN106236515 B CN 106236515B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arm
bending
palm
driving
fixing plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610882072.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106236515A (zh
Inventor
刘霞
于金三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liu Xia
Yu Jinsan
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610882072.2A priority Critical patent/CN106236515B/zh
Publication of CN106236515A publication Critical patent/CN106236515A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106236515B publication Critical patent/CN106236515B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/12—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/12—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles
    • A63B23/14—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles for wrist joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1253—Driving means driven by a human being, e.g. hand driven
    • A61H2201/1261—Driving means driven by a human being, e.g. hand driven combined with active exercising of the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14—Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/06—Arms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0093—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled by performance parameters, e.g. distance or speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83—Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明公开了一种手臂自主训练装置，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统；所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构。本发明的手臂康复机构能够配合患者的主动性训练，根据患者的主动性参与程度确定对患者的协助程度，从而充分发挥患者的主动性，提高患者恢复机能的速度和效果；同时也能训练患者的腕关节的活动能力。

Description

一种手臂自主训练装置
技术领域
本发明涉及人体康复训练设备，具体涉及一种手臂自主训练装置。
背景技术
对于肢体瘫痪的患者，通过康复训练有利于辅助患者重获瘫痪肢体的运动功能。传统方法是医师对患者进行手把手的训练，这存在效率低、患者不能自主安排训练时间、成本高、训练效果依赖于医师的经验水平等不足，采用肢体康复设备则能很好地解决该问题。
现有的肢体康复设备通常通过关节结构为肢体提供相关的动作训练，例如，对于手臂的训练，利用转动关节带动小臂绕肘关节转动，以训练小臂的弯曲和伸直的功能。现有的肢体康复设备有申请公布号CN 102727360 A的发明专利申请公开的“人体上肢康复机器人”、申请公布号为CN104352335 A的发明专利申请公开的“一种偏瘫康复理疗仪”以及申请公布号为CN 104983549 A的发明专利申请公开的“一种智能型上肢康复训练器”等。现有的肢体康复设备存在的不足在于：1、人体肢体都是在外力的协助下进行运动训练，是一种被动式训练过程，患者不能根据自身的康复情况在康复的不同阶段不同程度地主动参与康复训练，从而不利于患者机能的快速恢复。2、不能对手腕关节的活动能力进行训练。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种手臂自主训练装置，该手臂康复机构能够配合患者的主动性训练，根据患者的主动性参与程度确定对患者的协助程度，从而充分发挥患者的主动性，提高患者恢复机能的速度和效果；同时也能训练患者的腕关节的活动能力。
本发明实现上述目的技术方案为：
一种手臂自主训练装置，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统，其中：
所述手臂弯曲驱动机构包括手臂弯曲驱动固定座、手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动电机固定在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动传动机构连接在手臂弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；
所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述手臂弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与手臂弯曲驱动固定座的第二转轴之间；
所述手掌弯曲驱动机构包括手掌弯曲驱动固定座、手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构，其中，所述手掌固定板通过第三转轴连接在手臂固定板的末端，所述手掌弯曲驱动固定座通过第四转轴连接在手臂固定板的末端的下侧，所述手掌弯曲驱动电机固定在手掌弯曲驱动固定座上，所述手掌弯曲驱动传动机构连接在手掌弯曲驱动电机的主轴与手掌固定板的第三转轴之间；
所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构，其中，所述导向机构包括设在手臂固定板侧面上的导向座和匹配于导向座的导向孔中的导向杆，所述导向杆的上端设有上连接板，下端设有下连接板；所述手臂固定绑带的一端连接在所述上连接板上，另一端设有挂环，所述手臂固定板在与导向机构相对的一侧上设有挂钩，工作时所述挂环勾挂在所述挂钩上；所述光电传感器为多个，沿着竖向排列，该光电传感器设置在手臂固定板中与导向机构相同的一侧上；所述感应片连接在所述下连接板上，且位于所述光电传感器的感应通道对应处；所述弹簧套在导向杆上，该弹簧的上下两端分别作用在上连接板和下连接板上；
所述控制系统包括中央处理器，该中央处理器的信号输入端与所述光电传感器连接，信号输出端与所述手臂弯曲驱动电机和转动驱动电机连接。
上述手臂自主训练装置的工作原理是：使用时，患者的小臂放在手臂固定板上，并通过手臂固定绑带固定。所述手臂弯曲驱动机构的作用在于驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动，从而训练小臂弯曲与伸直的能力，具体是通过手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构带动手臂固定板绕第一转轴转动；所述转动驱动机构用于驱动手臂固定板绕其长度方向的轴线转动，从而训练小臂转动的能力，具体是通过转动驱动电机以及转动驱动传动机构带动手臂固定板绕第二转轴转动；所述手掌弯曲驱动机构的作用在于驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动，从而训练手掌弯曲与伸直的能力，具体是通过手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构带动手掌固定板绕第三转轴转动。
在进行小臂弯曲与伸直能力的训练时，患者可根据自己的能力自主施加一定的作用力，由自主用力测量机构和中央处理器共同检测和计算出自主作用力的大小，进而由中央处理器控制手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，该辅助驱动力随患者自主用力的变化而变化，自主作用力越大，辅助驱动力就越小，从而尽可能地发挥患者的自主锻炼能力。具体地，当患者的小臂自主施加作用力使小臂弯曲时，手臂固定绑带会带动上连接板、导向杆、下连接板以及感应片一起运动，上连接板和下连接板对弹簧进行压缩，所述感应片进入到光电传感器的感应通道中，所述自主作用力越大，感应片的移动距离就越大，且两者呈线性关系(因为弹簧的变形符合胡克定律)；由于设置有多个光电传感器，感应片移动距离的大小由光电传感器检测，感应片到达不同的光电传感器处，相应地能确定感应片的移动距离；光电传感器将感应片的实时位置信号传送给中央处理器，中央处理器将该位置信号换算成所述自主力的大小，从而计算出手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，通过控制手臂弯曲驱动电机的输出功率的方式实现辅助驱动力的调节。在训练过程中，患者的自主力可以根据自身的能力随时施加、随时撤销以及随意增大和减小，不管患者的自主力如何变化，中央处理器都能实时计算自主力的大小，从而确定手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，患者的主动训练和被动训练有机地结合在一起。当患者的自主力恢复到较好水平后，所述手臂弯曲驱动电机还可以输出反向作用力，使得患者的自主力除了需要带动自身小臂以及手臂固定板的重力进行弯曲，还需要克服手臂弯曲驱动电机的反向作用下，从而更有效地锻炼的患者的自主用力能力。
本发明的一个优选方案，其中，所述手掌弯曲驱动传动机构由丝杠传动机构构成，其中，丝杠传动机构中的丝杠与手掌弯曲驱动电机的主轴连接，丝杠传动机构中的丝杠螺母固定在一连接块上，该连接块通过第五转轴与手掌固定板的下侧连接。利用丝杠传动机构带动手掌固定板作弯曲运动，运动控制精度高、结构紧凑。
本发明的一个优选方案，其中，所述手臂弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构构成，该第一部分齿轮传动机构包括连接在手臂弯曲驱动电机主轴上的第一主动部分齿轮和连接在第一转轴上的第一从动部分齿轮；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构构成，该第二部分齿轮传动机构包括连接在转动驱动电机主轴上的第二主动部分齿轮和连接在第二转轴上的第二从动部分齿轮。采用上述方案的好处在于：所述齿轮传动机构采用部分齿轮的形式能够更好地确保训练过程中患者的安全；训练过程中，手臂弯曲驱动电机和转动驱动电机作往复转动，其转动的行程应当限定在设定的范围内，否则如果转动范围超过设定行程，就可能对患者手臂产生扭伤，甚至出现严重的安全事故；两个电机的转动行程通常由中央处理器来控制；而采用上述部分齿轮传动机构后，如果转动行程因意外超过设定范围，该部分齿轮传动机构就会失去动力传递效果，从而切断动力，确保患者手臂安全。
优选地，所述第一从动部分齿轮和第二从动部分齿轮为内齿轮，这使得结构更加紧凑，并让主动部分齿轮和从动部分齿轮可以同向转动。
本发明的一个优选方案，其中，所述光电传感器为三个，当感应片位于最下方的光电传感器处时，所述手臂弯曲驱动电机施加正向辅助驱动力，当感应片位于中间的光电传感器处时，所述手臂弯曲驱动电机施加的辅助驱动力为零，当感应片位于最上方的光电传感器处时，所述手臂弯曲驱动电机施加反向辅助驱动力。该优选方案从结构上看，光电传感器数量较少，结构简单，从控制上来看，数据处理量少，便于控制。
本发明的一个优选方案，其中，所述手臂固定板上设有与小臂形状相匹配的定位槽，以便于小臂的固定。
本发明的一个优选方案，其中，所述导向杆为两个，每个导向杆上设有一个弹簧，使得受力均衡，自主力的测量结果更加准确。
本发明的一个优选方案，其中，所述自主用力测量机构的数量为两个或者多个，这些自主用力测量机构沿着手臂固定板的长度方向排列。其目的在于，根据杠杆原理，自主用力测量机构距离第一转轴的距离不同，患者要带动手臂固定板向上弯曲转动所需的力也不同，距离越近，所需的力越大，通过设置两个以上的自主用力测量机构，可以根据患者的自主力的大小选择合适的自主用力测量机构进行工作，适用性更好。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、不但能够实现普通的被动式训练，而且还能够配合患者的主动性训练，根据患者的主动性参与程度确定对患者的协助程度，从而充分发挥患者的主动性，提高患者恢复机能的速度和效果。
2、训练过程中患者的自主力可以根据自身的能力随时施加、随时撤销以及随意增大和减小，不管患者的自主力如何变化，中央处理器都能实时计算自主力的大小，从而确定手臂弯曲驱动电机输出的辅助驱动力，患者的主动训练和被动训练有机地结合在一起。
3、当患者的自主力恢复到较好水平后，所述手臂弯曲驱动电机还可以输出反向作用力，使得患者的自主力除了需要带动自身小臂以及手臂固定板的重力进行弯曲，还需要克服手臂弯曲驱动电机的反向作用下，从而更有效地锻炼的患者的自主用力能力。
4、在对手臂实现训练的同时，还能能训练患者的腕关节的活动能力。
附图说明
图1和图2为本发明的手臂自主训练装置的一个具体实施方式的立体结构示意图。
图3为图2中自主用力测量机构部分的局部放大图。
图4和图5为图1和图2所示实施方式中手臂弯曲驱动机构和转动驱动机构的爆炸图，其中，图4的爆炸部位为第一部分齿轮传动机构对应处，图5的爆炸部位为第二部分齿轮传动机构对应处。
图6为本发明的手臂自主训练装置中控制系统的原理框图。
图7为本发明的手臂自主训练装置的第二个具体实施方式的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1和图2所示，本发明的手臂自主训练装置包括基座8、手臂固定板1、驱动手臂固定板1作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板1作往复转动的转动驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统。
如图1-图5所示，所述手臂弯曲驱动机构包括手臂弯曲驱动固定座5、手臂弯曲驱动电机2以及手臂弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板1的一端通过第一转轴4连接在手臂弯曲驱动固定座5上，所述手臂弯曲驱动电机2固定在手臂弯曲驱动固定座5上，所述手臂弯曲驱动传动机构连接在手臂弯曲驱动电机2的主轴与手臂固定板1的第一转轴4之间。
如图1-图5所示，所述转动驱动机构包括转动驱动电机6和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机6固定在基座8上，所述手臂弯曲驱动固定座5通过第二转轴10连接在基座8上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机6的主轴与手臂弯曲驱动固定座5的第二转轴10之间。
如图1-图5所示，所述手掌弯曲驱动机构包括手掌弯曲驱动固定座22、手掌弯曲驱动电机21以及手掌弯曲驱动传动机构，其中，所述手掌固定板20通过第三转轴23连接在手臂固定板的末端，所述手掌弯曲驱动固定座22通过第四转轴24连接在手臂固定板的末端的下侧，所述手掌弯曲驱动电机21固定在手掌弯曲驱动固定座22上，所述手掌弯曲驱动传动机构连接在手掌弯曲驱动电机21的主轴与手掌固定板20的第三转轴23之间。
如图1-图3所示，所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带9、光电传感器12、感应片13、弹簧18以及导向机构，其中，所述导向机构包括设在手臂固定板1侧面上的导向座15和匹配于导向座15的导向孔中的导向杆14，所述导向杆14的上端设有上连接板16，下端设有下连接板17；所述手臂固定绑带9的一端连接在所述上连接板16上，另一端设有挂环11，所述手臂固定板1在与导向机构相对的一侧上设有挂钩19，工作时所述挂环11勾挂在所述挂钩19上；所述光电传感器12为多个，沿着竖向排列，该光电传感器12设置在手臂固定板1中与导向机构相同的一侧上；所述感应片13连接在所述下连接板17上，且位于所述光电传感器12的感应通道12-1对应处；所述弹簧18套在导向杆14上，该弹簧18的上下两端分别作用在上连接板16和下连接板17上。
如图6所示，所述控制系统包括中央处理器、存储器以及驱动电路，该中央处理器的信号输入端与所述光电传感器12连接，信号输出端通过驱动电路与所述手臂弯曲驱动电机2和转动驱动电机6连接。
如图1和图2所示，所述手掌弯曲驱动传动机构由丝杠传动机构25构成，其中，丝杠传动机构25中的丝杠25-1与手掌弯曲驱动电机21的主轴连接，丝杠传动机构25中的丝杠螺母25-2固定在一连接块25-3上，该连接块25-3通过第五转轴26与手掌固定板20的下侧连接。利用丝杠传动机构25带动手掌固定板20作弯曲运动，运动控制精度高、结构紧凑。
如图4和图5所示，所述手臂弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构3构成，该第一部分齿轮传动机构3包括连接在手臂弯曲驱动电机2主轴上的第一主动部分齿轮3-1和连接在第一转轴4上的第一从动部分齿轮3-2；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构7构成，该第二部分齿轮传动机构7包括连接在转动驱动电机6主轴上的第二主动部分齿轮7-1和连接在第二转轴10上的第二从动部分齿轮7-2。所述第一从动部分齿轮3-2和第二从动部分齿轮7-2为内齿轮。采用上述结构的好处在于：所述齿轮传动机构采用部分齿轮的形式能够更好地确保训练过程中患者的安全；训练过程中，手臂弯曲驱动电机2和转动驱动电机6作往复转动，其转动的行程应当限定在设定的范围内，否则如果转动范围超过设定行程，就可能对患者手臂产生扭伤，甚至出现严重的安全事故；两个电机的转动行程通常由中央处理器来控制；而采用上述部分齿轮传动机构后，如果转动行程因意外超过设定范围，该部分齿轮传动机构就会失去动力传递效果，从而切断动力，确保患者手臂安全。
如图1-图3所示，所述光电传感器12为三个，当感应片13位于最下方的光电传感器12处时，所述手臂弯曲驱动电机2施加正向辅助驱动力，当感应片13位于中间的光电传感器12处时，所述手臂弯曲驱动电机2施加的辅助驱动力为零，当感应片13位于最上方的光电传感器12处时，所述手臂弯曲驱动电机2施加反向辅助驱动力；而当当感应片13位于最下方的光电传感器12的下方时，此时患者没有主动用力，手臂弯曲的力全部依靠所述手臂弯曲驱动电机2施加的正向辅助驱动力。
如图1和图2所示，所述手臂固定板1上设有与小臂形状相匹配的定位槽1-1，以便于小臂的固定。
如图1和图2所示，所述导向杆14为两个，每个导向杆14上设有一个弹簧18，使得受力均衡，自主力的测量结果更加准确。
下面结合附图对上述手臂自主训练装置的工作原理作进一步的描述：
参见图1-图6，使用时，患者的小臂放在手臂固定板1上，并通过手臂固定绑带9固定。所述手臂弯曲驱动机构的作用在于驱动手臂固定板1作弯曲与伸直运动，从而训练小臂弯曲与伸直的能力，具体是通过手臂弯曲驱动电机2以及手臂弯曲驱动传动机构带动手臂固定板1绕第一转轴4转动；所述转动驱动机构用于驱动手臂固定板1绕其长度方向的轴线转动，从而训练小臂转动的能力，具体是通过转动驱动电机6以及转动驱动传动机构带动手臂固定板1绕第二转轴10转动；所述手掌弯曲驱动机构的作用在于驱动手掌固定板20作弯曲与伸直运动，从而训练手掌弯曲与伸直的能力，具体是通过手掌弯曲驱动电机21以及手掌弯曲驱动传动机构带动手掌固定板20绕第三转轴23转动。
在进行小臂弯曲与伸直能力的训练时，患者可根据自己的能力自主施加一定的作用力，由自主用力测量机构和中央处理器共同检测和计算出自主作用力的大小，进而由中央处理器控制手臂弯曲驱动电机2输出的辅助驱动力，该辅助驱动力随患者自主用力的变化而变化，自主作用力越大，辅助驱动力就越小，从而尽可能地发挥患者的自主锻炼能力。具体地，当患者的小臂自主施加作用力使小臂弯曲时，手臂固定绑带9会带动上连接板16、导向杆14、下连接板17以及感应片13一起运动，上连接板16和下连接板17对弹簧18进行压缩，所述感应片13进入到光电传感器12的感应通道12-1中，所述自主作用力越大，感应片13的移动距离就越大，且两者呈线性关系(因为弹簧18的变形符合胡克定律)；由于设置有多个光电传感器12，感应片13移动距离的大小由光电传感器12检测，感应片13到达不同的光电传感器12处，相应地能确定感应片13的移动距离；光电传感器12将感应片13的实时位置信号传送给中央处理器，中央处理器将该位置信号换算成所述自主力的大小，从而计算出手臂弯曲驱动电机2输出的辅助驱动力，通过控制手臂弯曲驱动电机2的输出功率的方式实现辅助驱动力的调节。在训练过程中，患者的自主力可以根据自身的能力随时施加、随时撤销以及随意增大和减小，不管患者的自主力如何变化，中央处理器都能实时计算自主力的大小，从而确定手臂弯曲驱动电机2输出的辅助驱动力，患者的主动训练和被动训练有机地结合在一起。当患者的自主力恢复到较好水平后，所述手臂弯曲驱动电机2还可以输出反向作用力，使得患者的自主力除了需要带动自身小臂以及手臂固定板1的重力进行弯曲，还需要克服手臂弯曲驱动电机2的反向作用下，从而更有效地锻炼的患者的自主用力能力。
实施例2
如图7所示，本实施例与实施例1相比的不同之处在于，本实施例中，所述自主用力测量机构的数量为三个，这些自主用力测量机构沿着手臂固定板1的长度方向排列。其目的在于，根据杠杆原理，自主用力测量机构距离第一转轴4的距离不同，患者要带动手臂固定板1向上弯曲转动所需的力也不同，距离越近，所需的力越大，通过设置两个以上的自主用力测量机构，可以根据患者的自主力的大小选择合适的自主用力测量机构进行工作，适用性更好。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种手臂自主训练装置，其特征在于，包括基座、手臂固定板、手掌固定板、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的手臂弯曲驱动机构、驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构、驱动手掌固定板作弯曲与伸直运动的手掌弯曲驱动机构、自主用力测量机构以及控制系统，其中：
所述手臂弯曲驱动机构包括手臂弯曲驱动固定座、手臂弯曲驱动电机以及手臂弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动电机固定在手臂弯曲驱动固定座上，所述手臂弯曲驱动传动机构连接在手臂弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；
所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述手臂弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与手臂弯曲驱动固定座的第二转轴之间；
所述手掌弯曲驱动机构包括手掌弯曲驱动固定座、手掌弯曲驱动电机以及手掌弯曲驱动传动机构，其中，所述手掌固定板通过第三转轴连接在手臂固定板的末端，所述手掌弯曲驱动固定座通过第四转轴连接在手臂固定板的末端的下侧，所述手掌弯曲驱动电机固定在手掌弯曲驱动固定座上，所述手掌弯曲驱动传动机构连接在手掌弯曲驱动电机的主轴与手掌固定板的第三转轴之间；
所述自主用力测量机构包括手臂固定绑带、光电传感器、感应片、弹簧以及导向机构，其中，所述导向机构包括设在手臂固定板侧面上的导向座和匹配于导向座的导向孔中的导向杆，所述导向杆的上端设有上连接板，下端设有下连接板；所述手臂固定绑带的一端连接在所述上连接板上，另一端设有挂环，所述手臂固定板在与导向机构相对的一侧上设有挂钩，工作时所述挂环勾挂在所述挂钩上；所述光电传感器为多个，沿着竖向排列，该光电传感器设置在手臂固定板中与导向机构相同的一侧上；所述感应片连接在所述下连接板上，且位于所述光电传感器的感应通道对应处；所述弹簧套在导向杆上，该弹簧的上下两端分别作用在上连接板和下连接板上；
所述控制系统包括中央处理器，该中央处理器的信号输入端与所述光电传感器连接，信号输出端与所述手臂弯曲驱动电机和转动驱动电机连接。
2.根据权利要求1所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述手掌弯曲驱动传动机构由丝杠传动机构构成，其中，丝杠传动机构中的丝杠与手掌弯曲驱动电机的主轴连接，丝杠传动机构中的丝杠螺母固定在一连接块上，该连接块通过第五转轴与手掌固定板的下侧连接。
3.根据权利要求1所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述手臂弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构构成，该第一部分齿轮传动机构包括连接在手臂弯曲驱动电机主轴上的第一主动部分齿轮和连接在第一转轴上的第一从动部分齿轮；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构构成，该第二部分齿轮传动机构包括连接在转动驱动电机主轴上的第二主动部分齿轮和连接在第二转轴上的第二从动部分齿轮。
4.根据权利要求3所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述第一从动部分齿轮和第二从动部分齿轮为内齿轮。
5.根据权利要求1所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述光电传感器为三个，当感应片位于最下方的光电传感器处时，所述手臂弯曲驱动电机施加正向辅助驱动力，当感应片位于中间的光电传感器处时，所述手臂弯曲驱动电机施加的辅助驱动力为零，当感应片位于最上方的光电传感器处时，所述手臂弯曲驱动电机施加反向辅助驱动力。
6.根据权利要求1所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述手臂固定板上设有与小臂形状相匹配的定位槽。
7.根据权利要求1所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述导向杆为两个，每个导向杆上设有一个弹簧。
8.根据权利要求1所述的手臂自主训练装置，其特征在于，所述自主用力测量机构的数量为两个或者多个，这些自主用力测量机构沿着手臂固定板的长度方向排列。
CN201610882072.2A 2016-10-10 2016-10-10 一种手臂自主训练装置 Expired - Fee Related CN106236515B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610882072.2A CN106236515B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 一种手臂自主训练装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610882072.2A CN106236515B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 一种手臂自主训练装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106236515A CN106236515A (zh) 2016-12-21
CN106236515B true CN106236515B (zh) 2018-04-17

Family

ID=57612571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610882072.2A Expired - Fee Related CN106236515B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 一种手臂自主训练装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106236515B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106667632B (zh) * 2017-02-13 2022-12-20 康辉医疗科技(苏州)有限公司 辅助手臂托架
CN108014479A (zh) * 2018-01-17 2018-05-11 薛江楠 一种乒乓球手臂练习装置
CN110179624A (zh) * 2019-05-10 2019-08-30 上海念通智能科技有限公司 一种肘腕一体化康复训练设备
CN110179627A (zh) * 2019-06-06 2019-08-30 南通大学附属医院 一种类风湿关节炎腕关节运动康复装置及其工作方法
CN111616921B (zh) * 2020-06-09 2022-07-12 郑州大学 连杆往复机构驱动腕部训练装置
CN117224907B (zh) * 2023-10-31 2024-08-06 国家康复辅具研究中心 一种手功能康复手套

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102379793B (zh) * 2011-08-18 2012-11-28 付风生 一种上肢康复训练机器人
CN203280687U (zh) * 2013-04-25 2013-11-13 西安交通大学苏州研究院 穿戴式手功能康复训练机械手
KR101546882B1 (ko) * 2013-09-06 2015-08-24 동의대학교 산학협력단 착용형 상지 재활 훈련장치
CN105150190A (zh) * 2015-07-22 2015-12-16 广州大学 基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂
CN105434144B (zh) * 2015-12-30 2017-07-28 哈尔滨工业大学 前臂扭转与手腕弯曲康复装置及其扭转、弯曲方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106236515A (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106236515B (zh) 一种手臂自主训练装置
CN106420259B (zh) 一种可全方位自主训练上肢体活动能力的康复装置
CN106264987B (zh) 一种可锻炼肩关节活动能力以及手臂自主用力的康复装置
CN106420260B (zh) 一种可全方位自主训练上肢体活动能力的康复座椅
CN104873360B (zh) 一种基于套索驱动的上肢康复外骨骼机器人
CN102119902B (zh) 可穿戴式的7自由度上肢运动康复训练外骨骼
CN101721290B (zh) 外骨骼式手指运动功能康复机器人
CN109172289A (zh) 基于多功能驱动器的髋关节康复外骨骼及其运动控制方法
CN107432816B (zh) 一种拇指功能康复的外骨骼机器人
CN105437219B (zh) 基于双四边形重力平衡原理的变负载上肢助力外骨骼
CN108186279B (zh) 一种用于康复外骨骼机构的旋内旋外关节
CN107536696A (zh) 穿戴式上肢外骨骼康复训练器
CN201422989Y (zh) 一种三自由度踝关节辅助运动外骨骼
CN106214425A (zh) 一种外骨骼式创伤手指康复机器人
CN109045624A (zh) 手指主被动康复训练装置及其训练方法
CN106726341A (zh) 基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人及其控制方法
CN107362000A (zh) 一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人
CN106264986B (zh) 一种可调位置的自主手臂康复训练装置
CN107457766A (zh) 重生动力机械骨骼系统
CN107496139A (zh) 一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统
CN106310603A (zh) 一种上肢训练器
CN204092502U (zh) 一种捆绑式手指康复训练器
CN106344347B (zh) 一种主动式手臂康复器
CN205674198U (zh) 一种基于柔索驱动手部运动功能康复机器人
CN204181854U (zh) 一种三指节牵引式手指康复训练器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Xia

Inventor after: Yu Jinsan

Inventor before: Zou Tongcuan

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180316

Address after: 252100 Chiping County People's Hospital of Chiping County, Liaocheng City, Shandong Province

Applicant after: Liu Xia

Applicant after: Yu Jinsan

Address before: 511340 Zengcheng Province, Xintang Town, Guangzhou Shenzhen Avenue, No. 32, building 703, room 219, No.

Applicant before: Zou Tongcuan

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180417

Termination date: 20181010