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CN112022622A - 一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人 - Google Patents

一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人 Download PDF

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CN112022622A CN202010961811.3A CN202010961811A CN112022622A CN 112022622 A CN112022622 A CN 112022622A CN 202010961811 A CN202010961811 A CN 202010961811A CN 112022622 A CN112022622 A CN 112022622A
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Abstract

本发明属于康复机械设备技术，具体涉及面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人。本发明肩关节组件包括固定在机械臂固定杆的静平台、与静平台相对设置的动平台、三个肩关节电机支架以及肩关节减速电机，肩关节减速电机的输出轴连接在第一连杆固定架的一端，第一连杆固定架的另一端连接在肩关节第一连杆上，肩关节第一连杆的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架上，另一端转动连接有肩关节第二连杆的一端，肩关节第二连杆的另一端与固定在动平台上的垫板转动连接，肩关节组件构成3‑RRR并联机构。本发明能够满足患者不同阶段上肢关节所对应的康复训练需求，涵盖肩、肘、腕三个关节训练模块，训练患者上肢的5个自由度，使患者的康复训练更全面。

Description

一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人
技术领域
本发明属于康复机械设备技术领域，具体涉及面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人。
背景技术
脊髓损伤是一种导致终生残疾的灾难性损伤，我国每年新增创伤性脊髓损伤患者10-14万例，患者总数已达200余万，给广大家庭和社会带来沉重负担。脊髓损伤患者普遍需要长期开展康复治疗，而传统康复治疗手段劳动强度大，风险程度高，已成为制约患者得到及时、充分、规范康复治疗的瓶颈。
近年来市面上出现很多上肢康复机器人，但是脊髓损伤的患者随着治疗的进行要不断的更新自己的康复机器人，才能适应患者的不同程度不同恢复阶段的康复训练，对于患者的家庭而言是一笔很大的开销，因此，使康复机器人可以面对不同程度不同恢复阶段的病人，并且可以针对不同的患者提供个性化的康复功能，研发适用于全周期的康复机器人，已成为提高患者康复质量、降低家庭和社会负担的必由之路。
现有技术中的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人虽然能够实现患者肩关节、肘关节及手部的多功能运动，但存在以下问题：
1、一个机器人不能适用不同程度、不同恢复阶段的患者；
2、体型冗杂，不便于随处携带，针对治疗范围狭窄不便于控制；
3、且运动模式单一，不能够满足普遍范围的患者；
4、难以绝对保证对人体的安全性，易对人体造成二次伤害。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不能适用患者的不同恢复阶段且体型冗杂不易移动的缺陷，提供了一种可适用不同程度、不同恢复阶段的脊髓损伤患者的上肢康复机器人。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，包括肩关节组件、安装在肩关节组件上的大臂组件、小臂组件、手部机构；所述大臂组件与所述小臂组件之间通过肘关节机构连接；所述小臂组件与所述手部机构之间通过腕关节机构连接；其特征在于：所述肩关节组件包括固定在机械臂固定杆上的静平台、与所述静平台相对设置的动平台、圆周阵列固定在所述静平台上的三个肩关节电机支架以及安装在所述肩关节电机支架上的肩关节减速电机，肩关节减速电机的输出轴连接在第一连杆固定架的一端，第一连杆固定架的另一端连接在肩关节第一连杆上，肩关节第一连杆的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架上，另一端转动连接有肩关节第二连杆的一端，肩关节第二连杆的另一端与固定在动平台上的垫板转动连接，肩关节组件构成3-RRR并联机构。
进一步地，所述大臂组件包括安装在所述动平台上的第一大臂支架、安装在所述第一大臂支架上的大臂调节机构以及安装在所述大臂调节机构上的第二大臂支架；所述大臂调节机构包括连接在所述第一大臂支架和所述第二大臂支架之间的平行四边形伸缩架。
进一步地，所述小臂组件包括安装在所述第二大臂支架上的小臂连接板、安装在所述小臂连接板上的小臂调节机构以及安装在所述小臂调节机构上的小臂支架；所述小臂调节机构包括第一小臂连杆和第二小臂连杆，所述第一小臂连杆的两端分别与所述小臂连接板和所述第二小臂连杆的一端转动连接，所述第二小臂连杆的两端分别与所述小臂支架和所述第一小臂连杆的另一端转动连接。
进一步地，所述肘关节机构包括固定在所述第二大臂支架端部的肘关节电机架、安装在所述肘关节电机架上的肘关节减速电机；所述肘关节减速电机的输出轴穿过所述第二大臂支架与所述小臂连接板连接。
进一步地，所述腕关节机构包括固定在所述小臂支架上的腕关节电机架、安装在所述腕关节电机架上的腕关节减速电机；所述腕关节减速电机的输出端穿过所述小臂支架与所述手部框体连接；所述手部框体上滑动安装有把手。
进一步地，所述动平台采用一侧具有缺口的圆环结构，其中缺口朝向病人训练时人体侧。
更进一步地，肩关节第一连杆和肩关节第二连杆均为具有120°夹角的弯折杆，且弯折角的尖部朝向3-RRR并联机构的外部；三个肩关节电机转轴之间的夹角均为60°且转轴的延长线相交于同一点；3-RRR并联机构的每个支链的3个R副的转轴之间的夹角也为60。
一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机器人，其特征在于：包括座椅、对称安装在所述座椅两侧的机械臂支架、安装在所述机械臂支架上的高度调节机构以及安装在所述高度调节机构上的机械臂。
进一步地，所述高度调节机构4包括固定在机械臂支架上的第一连接块、固定在所述机械臂固定杆端部的第三连接块、调长控制杆、滑动安装在所述调长控制杆上的两相对设置的第二连接块和第四连接块，所述第一连接块和所述第二连接块之间转动连接有第一调长杆，所述第二连接块和所述第三连接块之间转动连接有第二调长杆，所述第三连接块与所述第四连接块之间转动连接有第三调长杆，所述第四连接块与所述第一连接块之间转动连接有第四调长杆，调长控制杆为螺纹杆，所述第二连接块和所述第四连接块的外端具有调节螺母。
更进一步地，机械臂支架上的下部设置有可使座椅滑入的座椅导轨和与座椅侧面对接的固定孔，座椅相对于固定孔的一侧面上具有多个与固定孔直径相同的宽度调节孔，宽度调节孔为螺纹孔，一固定螺栓穿过固定孔与螺旋连接至不同的宽度调节孔调节座椅的宽度。
本发明的一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人的有益效果是：
1、本发明的肩关节组件采用3-RRR并联机构，肩关节第一连杆和肩关节第二连杆均为具有120°夹角的弯折杆，且弯折角的尖部朝向3-RRR并联机构的外部；三个肩关节电机转轴之间的夹角均为60°且转轴的延长线相交于同一点；3-RRR并联机构的每个支链的3个R副的转轴之间的夹角也为60°。通过三个转轴之间相互夹角为60°的肩关节减速电机共同柔性驱动动平台带动肩关节进行综合运动，更符合人上臂真实的运动轨迹，康复训练效果好。
2、3-RRR并联机构整体静平台和动平台采用球冠状，类似球冠状，且采用分层次装配，肩关节电机的输出轴并没有直接与肩关节第一连杆相连，而是通过一个第一连杆固定架间接装配，这样可以大大增加动平台的工作空间，并且使各构件之间的干涉减少到最小。
3、本发明能够满足脊髓损伤患者不同阶段保持上肢关节活动度所对应的康复训练需求，涵盖肩、肘、腕三个关节训练模块，训练患者的肩关节的屈/伸、外展/内收及内旋/外旋，肘关节的屈/伸，腕关节的屈/伸共5个自由度，使患者的康复训练更全面。
4、本发明设置有高度调节机构，可根据患者的身高，调整机器人相对座椅的高度，且本发明的大臂机构和前臂机构均设置有长度调节机构，根据患者的大臂和前臂的长度调整机械手臂的长短，以适用不同身高、不同上肢长度的患者，使本发明的机器人应用更为广泛。
5、本发明整体采用穿戴式结构，利用魔术贴或绑带使机械臂紧贴患者的上肢，使训练过程更贴合人体的自然规律。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的机器人的部分结构示意图；
图2是本发明实施例的机械臂的结构示意图；
图3是本发明实施例的肩关节组件的结构示意图；
图4是本发明实施例的大臂组件的结构示意图；
图5是本发明实施例的小臂组件与腕关节机构的安装结构示意图；
图6是本发明实施例的小臂调节机构的结构示意图；
图7是本发明实施例的机械臂支架的结构示意图；
图8是本发明实施例的高度调节机构的结构示意图；
图9是本发明实施例的座椅结构图。
图中:11、肩关节组件，111、机械臂固定杆，112、静平台，113、肩关节电机支架，114、肩关节减速电机，115、肩关节第一连杆，116、肩关节第二连杆，117、动平台，1171、缺口，118、第一连杆固定架，119、垫板，12、大臂组件，121、第一大臂支架，122、大臂调节机构，1221、大臂伸缩杆，1222、平行四边形伸缩架，123、第二大臂支架，13、肘关节机构，131、肘关节电机架，132、肘关节减速电机，14、小臂组件，141、小臂连接板，142、小臂调节机构，1421、小臂伸缩杆，1422、第一小臂连杆，1423、第二小臂连杆，143、小臂支架，15、腕关节机构，151、腕关节电机架，152、腕关节减速电机，16、手部机构，161、手部框体，162、把手，2、机械臂支架，21、座椅导轨，22、固定螺栓，23、宽度调节孔，24、固定孔，25、高度调节槽，3、座椅，4、高度调节机构，41、第一连接块，42、第二连接块，43、第三连接块，44、第四连接块，45、第一调长杆，46、第二调长杆，47、第三调长杆，48、第四调长杆，49、调长控制杆，410、调节螺母。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图9所示的本发明的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂及机器人的具体实施例，包括肩关节组件11、安装在肩关节组件11上的大臂组件12、安装在大臂组件12上的小臂组件14、安装在小臂组件14上的手部机构16；大臂组件12与小臂组件14之间设置有肘关节机构13；小臂组件14与手部机构16之间设置有腕关节机构15；
如图3所示的肩关节组件11包括固定在机械臂固定杆111上的静平台112、圆周阵列固定在静平台112上的三个肩关节电机支架113、安装在肩关节电机支架113上的肩关节减速电机114；肩关节减速电机114的输出轴连接在第一连杆固定架118的一端，第一连杆固定架118的另一端连接在肩关节第一连杆115上，肩关节第一连杆115的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架113上，另一端转动连接有肩关节第二连杆116的一端，肩关节第二连杆116的另一端与固定在动平台117上垫板119转动连接；
肩关节组件11整体为3-RRR并联机构，为了适应上臂的结构，动平台117采用一侧具有缺口1171的圆环结构，其中病人训练时缺口1171朝向人体侧，大臂可以从缺口1171处进入3-RRR机构内部，并从动平台117的圆环结构内穿出。为了防止干涉，给肩关节留足更多个运动空间，肩关节第一连杆115和肩关节第二连杆116均为具有120°夹角的弯折杆，且弯折角的尖部朝向3-RRR并联机构的外部。三个肩关节电机114转轴之间的夹角均为60°且转轴的延长线相交于同一点。3-RRR并联机构的每个支链的3个R副的转轴之间的夹角也为60°。目前市面上的上肢康复训练器带动肩关节实现三个自由度的训练均采用三个转轴相互垂直的电机分别实现绕三个转轴的转动，事实上，肩关节的每次运动都不会是单一的转动，是复合转动，本实施例通过三个转轴之间相互夹角为60°的肩关节减速电机114共同柔性驱动动平台117带动肩关节进行综合运动，更符合人上臂真实的运动轨迹，康复训练效果好。
本实施例的3-RRR并列机构形状类似球冠状，且采用分层次装配，肩关节电机114的输出轴并没有直接与肩关节第一连杆115相连，而是通过一个第一连杆固定架118间接装配，这样可以大大增加动平台的工作空间，并且使各构件之间的干涉减少到最小。启动三个肩关节减速电机114，驱动动静平台112之间的三个支链的转动，进而带动肩关节的三维运动，实现肩关节的屈/伸运动、内收/外展运动及内旋/外旋运动。
本发明的肩关节组件11采用肩关节减速电机114驱动，不仅可以满足机器人的安全性，还可以根据患者的不同程度不同康复时间阶段，随时的按照需求调节需要的转速。
如图4所示的本发明实施例的大臂组件12包括固定安装在动平台上的第一大臂支架121、安装在第一大臂支架121上的大臂调节机构122、安装在大臂调节机构122上的第二大臂支架123。其中大臂调节机构122包括转动安装在第一大臂支架121和第二大臂支架123之间的至少一个大臂伸缩杆1221；第一大臂支架121和第二大臂支架123之间转动连接有平行四边形伸缩架1222。本发明实施例中大臂伸缩杆1221为两个，平行四边形伸缩架1222上的中间两个转动副装有两个滚针轴承，平行四边形伸缩架1222和大臂支架相接的两个转动副装有三个滚针轴承，滚针轴承采用标准的GB/T12764-2009开口型冲压外圈滚针轴承。中心转轴与盖子用三个内六角平端紧定螺钉连接。当患者的大臂较长时，拉动两个大臂伸缩杆1221，带动平行四边形伸缩架1222的形变，从而适用不同大臂长度的患者。
参照图5和图6，小臂组件14包括安装在第二大臂支架123上的小臂连接板141、安装在小臂连接板141上的小臂调节机构142、安装在小臂调节机构142上的小臂支架143。小臂调节机构142包括第一小臂连杆1422和第二小臂连杆1423，第一小臂连杆1422的两端分别与小臂连接板141和第二小臂连杆1423的一端转动连接，第二小臂连杆1423的两端分别与小臂支架143和第一小臂连杆1422的另一端转动连接。本发明实施例中小臂伸缩杆1421为两个，在使用过程中当需要根据患者的小臂长度需要对其进行调节时，拉动两个小臂伸缩杆1421，同时带动第一小臂连杆1422和第二小臂连杆1423之间的转动副转动，使小臂连接板141和小臂支架143之间的距离增大，从而起到调节小臂长度的作用。
参照图6，肘关节机构13包括固定在第二大臂支架123端部的肘关节电机架131、安装在肘关节电机架131上的肘关节减速电机132；肘关节减速电机132的输出轴穿过第二大臂支架123同轴设置在小臂连接板141上。其中肘关节减速电机132的输出轴通过联轴器和轴承与小臂连接板141转动连接，联轴器采用刚性型夹持联轴器，型号为CPRC25-10-10-LK3-RK3，轴承采用GB/T283/2007圆锥滚子轴承，用以实现肘关节的屈曲与伸展。
参照图6，腕关节机构15包括固定在小臂支架143上的腕关节电机架151、安装在腕关节电机架151上的腕关节减速电机152；腕关节减速电机152的输出端穿过小臂支架143同轴设置有手部框体161；手部框体161上滑动安装有把手162，把手162的位置可根据人手的长度自适应调节。其中腕关节减速电机152的输出轴通过联轴器和轴承与手部框体161转动连接，联轴器采用刚性型夹持联轴器型号为CPRC25-10-10-LK3-RK3，轴承采用GB/T283/2007圆锥滚子轴承，用以实现腕关节的屈曲与伸展。
本实施例中，第一大臂支架121、第二大臂支架123、小臂连接板141、小臂支架143以及手部框体161均具有平整的上表面，病人进行康复训练时，通过绑带将胳膊固定在上肢康复训练臂的上表面，上肢康复训练臂对人的上臂具有一个承托作用，使患者在训练的过程中不容易累。将肘关节减速电机和腕关节减速电机均设置在上肢康复训练臂的下表面，远离人的上肢，美观且不会对上臂产生干涉。现有的外骨骼式上肢康复训练臂一般都是将人的上肢通过绑带固定在训练臂的侧面，不能很好的对人的上肢有个支撑。
如图1所示的面向脊髓损伤患者的上肢康复机器人，包括对称安装在座椅3两侧的机械臂支架2、安装在机械臂支架2上的高度调节机构4、安装在高度调节机构4上的上述机械臂。因左侧机械臂和右侧机械臂的结构相同，所以本发明实施例中只描述了右侧的机械臂结构。
参照图7和图8，高度调节机构4包括固定在机械臂支架上的第一连接块41、固定在机械臂固定杆111端部的第三连接块43、调长控制杆49、滑动安装在调长控制杆49上的两相对设置的第二连接块42和第四连接块44，第一连接块41和第二连接块42之间转动连接有第一调长杆45，第二连接块42和第三连接块43之间转动连接有第二调长杆46，第三连接块43与第四连接块44之间转动连接有第三调长杆47，第四连接块44与第一连接块41之间转动连接有第四调长杆48，调长控制杆49为螺纹杆，第二连接块42和第四连接块44的外端均具有调节螺母410，为了方便拧动，所述调节螺母410采用蝶形螺母的形式，拧动调节螺母410使其紧贴在第二连接块42和第四调节块44的外端，进而调节第二连接块42和第四连接块44的距离以调节机械臂固定杆111的高度，也就是机械臂的高度。
参见图7，机械臂支架2具有竖向延伸的高度调节槽25，机械臂固定杆111从高度调节槽25内穿出，并沿高度调节槽25上下运动，以调节机械臂的高度。在机器人的使用过程中，当患者坐在座椅3上，调节控制杆49端部的调节螺母410，使第二连接块42和第四连接块44的距离减小或增大，此时带动固定在第三连接块43上的机械臂固定杆111在机械臂支架上的高度调节槽25内上下滑动，从而起到调节机械臂的高度的作用。
作为另一种优选的实施例，第二连接块42和第四连接块44也可以做成丝杠螺母滑块，调长控制杆49的两端分别加工成左旋丝杠和右旋丝杠，通过旋转调长控制杆49使第二连接块42和第四连接块44向相反的方向运动，以实现机械臂的升高和降低。
如图7和图9所示，机械臂支架2上的下部设置有可使座椅3滑入的座椅导轨21和与座椅3侧面对接的固定孔24，座椅3相对于固定孔24的一侧面上具有多个与固定孔24直径相同的宽度调节孔23，宽度调节孔23为螺纹孔，一固定螺栓22穿过固定孔24与螺旋连接至不同的宽度调节孔23调节座椅3的宽度。固定座椅3和机械臂支架2不发生相对移动，从而保证患者在使用机器人的过程中，不会因机械臂的移动，而给患者造成二次伤害。
当患者进行康复训练时，患者坐在座椅3上，其座椅3可以放到其他现有的训练平台或坐凳或其他可以放置机器人的平台上，护士或者陪护人员先根据患者的肩宽，通过设置在座椅3上的导轨，调节左右两个机械臂支架2在座椅3上的位置，拧紧座椅固定螺栓22固定机械臂支架与座椅3的位置，从而适应不同肩宽的患者。将患者的大臂从动平台117缺口处穿入，使患者的肩关节位于3-RRR并联结构的内部空间，根据患者的大臂长度和小臂长度，对大臂调节机构122和小臂调节机构142进行调节，手握把手162，利用绑带或者魔术贴将大臂、小臂分别固定在大臂组件12和小臂组件上，防止在患者康复训练的过程中小臂和大臂跟不上机器人的训练节奏而带来的二次伤害。机械臂的大臂组件12、小臂组件14和手部机构16的长度采用柔性的非固定方式，由于绑带将患者的大臂和小臂与机械臂固定连接，保证大臂组件的长度和小臂组件的长度不会有大的变换，但是在康复训练过程中，随之患者上臂的各种旋转、弯曲，又能适当微小调节以适应不同状态的人的上肢，保证机械臂的刚性运动不会强制带动患者上肢康复训练，以免造成二次伤害。
本实施例中，两个机械臂、两个机械臂支架2及座椅3均设置成可拆卸的机构，以适用不同环境下的康复训练，当受伤患者是单臂受损时，只需要安装一个机械臂进行康复训练，安装方便，体积较小，有效的减少患者在使用过程中的排斥心理。
大臂组件12和小臂组件14整体是矩形，但为了节约材料在承受能力允许的情况下第一大臂支架121、第二大臂支架123及小臂支架143采用了空心的机构，也在一定程度上确保了经济性和环保性，经过减重的机械臂也更方便搬运。
在材料的选择上该上肢康复机器人的任一部件、零件都完全可以避免那些难以回收、降解的材料，转而选用比如铝合金这种常见且易回收的材料，这样极大的避免了对环境的污染。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，包括肩关节组件(11)、安装在肩关节组件(11)上的大臂组件(12)、小臂组件(14)以及手部机构(16)；所述大臂组件(12)与所述小臂组件(14)之间通过肘关节机构(13)连接；所述小臂组件(14)与所述手部机构(16)之间通过腕关节机构(15)连接；其特征在于：所述肩关节组件(11)包括固定在机械臂固定杆(111)上的静平台(112)、与所述静平台(112)相对设置的动平台(117)、圆周阵列固定在所述静平台(112)上的三个肩关节电机支架(113)以及安装在所述肩关节电机支架(113)上的肩关节减速电机(114)，所述肩关节减速电机(114)的输出轴连接在第一连杆固定架(118)的一端，第一连杆固定架(118)的另一端连接在肩关节第一连杆(115)上，肩关节第一连杆(115)的一端通过轴承转动连接在肩关节电机支架(113)上，另一端转动连接有肩关节第二连杆(116)的一端，肩关节第二连杆(116)的另一端与固定在所述动平台(117)上的垫板(119)转动连接，肩关节组件(11)构成3-RRR并联机构。
2.根据权利要求1所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述大臂组件(12)包括安装在所述动平台(117)上的第一大臂支架(121)、安装在所述第一大臂支架(121)上的大臂调节机构(122)以及安装在所述大臂调节机构(122)上的第二大臂支架(123)；所述大臂调节机构(122)包括连接在所述第一大臂支架(121)和所述第二大臂支架(123)之间的平行四边形伸缩架(1222)。
3.根据权利要求2所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述小臂组件(14)包括安装在所述第二大臂支架(123)上的小臂连接板(141)、安装在所述小臂连接板(141)上的小臂调节机构(142)以及安装在所述小臂调节机构(142)上的小臂支架(143)；所述小臂调节机构(142)包括第一小臂连杆(1422)和第二小臂连杆(1423)，所述第一小臂连杆(1422)的两端分别与所述小臂连接板(141)和所述第二小臂连杆(1423)的一端转动连接，所述第二小臂连杆(1423)的两端分别与所述小臂支架(143)和所述第一小臂连杆(1422)的另一端转动连接。
4.根据权利要求3所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述肘关节机构(13)包括固定在所述第二大臂支架(123)端部的肘关节电机架(131)、安装在所述肘关节电机架(131)上的肘关节减速电机(132)；所述肘关节减速电机(132)的输出轴穿过所述第二大臂支架(123)与所述小臂连接板(141)连接。
5.根据权利要求4所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述腕关节机构(15)包括固定在所述小臂支架(143)上的腕关节电机架(151)、安装在所述腕关节电机架(151)上的腕关节减速电机(152)；所述腕关节减速电机(152)的输出端穿过所述小臂支架(143)与所述手部框体(161)连接；所述手部框体(161)上滑动安装有把手(162)。
6.根据权利要求1所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述动平台(117)采用一侧具有缺口(1171)的圆环结构，其中缺口(1171)朝向病人训练时人体侧。
7.根据权利要求1-6任一项所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机械臂，其特征在于：所述肩关节第一连杆(115)和所述肩关节第二连杆(116)均为具有120°夹角的弯折杆，且弯折角的尖部朝向3-RRR并联机构的外部；三个所述肩关节电机(114)转轴之间的夹角均为60°且转轴的延长线相交于同一点；3-RRR并联机构的每个支链的3个R副的转轴之间的夹角也为60°。
8.一种面向脊髓损伤患者的上肢康复机器人，其特征在于：包括座椅(3)、对称安装在所述座椅(3)两侧的机械臂支架(2)、安装在所述机械臂支架(2)上的高度调节机构(4)以及安装在所述高度调节机构(4)上的如权利要求1-7中任一项所述的机械臂。
9.根据权利要求8所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机器人，其特征在于：所述高度调节机构4包括固定在机械臂支架(2)上的第一连接块(41)、固定在所述机械臂固定杆(111)端部的第三连接块(43)、调长控制杆(49)、滑动安装在所述调长控制杆(49)上的两相对设置的第二连接块(42)和第四连接块(44)，所述第一连接块(41)和所述第二连接块(42)之间转动连接有第一调长杆(45)，所述第二连接块(42)和所述第三连接块(43)之间转动连接有第二调长杆(46)，所述第三连接块(43)与所述第四连接块(44)之间转动连接有第三调长杆(47)，所述第四连接块(44)与所述第一连接块(41)之间转动连接有第四调长杆(48)，调长控制杆(49)为螺纹杆，所述第二连接块(42)和所述第四连接块(44)的外端具有调节螺母(410)。
10.根据权利要求8或9所述的面向脊髓损伤患者的上肢康复机器人，其特征在于：机械臂支架(2)的下部设置有可使座椅(3)滑入的座椅导轨(21)和与座椅(3)侧面对接的固定孔(24)，座椅相对于固定孔(24)的侧面上具有多个与固定孔(24)直径相同的宽度调节孔(23)，宽度调节孔(23)为螺纹孔，一固定螺栓(22)穿过固定孔(24)与螺旋连接至不同的宽度调节孔(23)调节座椅(3)的宽度。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111110516A (zh) * 2020-02-12 2020-05-08 上海理工大学 一种用于上肢康复的三自由度腕关节康复训练机构
CN114081778A (zh) * 2021-11-11 2022-02-25 福建工程学院 串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人及其控制方法
CN114392125A (zh) * 2022-01-21 2022-04-26 复旦大学 一种柔性上肢康复训练装置

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020183177A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-05 Backproject Llc Restraint and exercise device
JP2002362738A (ja) * 2001-06-04 2002-12-18 Jel:Kk 搬送アーム
US7125388B1 (en) * 2002-05-20 2006-10-24 The Regents Of The University Of California Robotic gait rehabilitation by optimal motion of the hip
CN102642205A (zh) * 2012-04-20 2012-08-22 清华大学 一种四自由度双动平台并联机构
CN203244559U (zh) * 2013-01-21 2013-10-23 江苏大学 一种三自由度混联上肢康复机器人
CN104068991A (zh) * 2014-07-10 2014-10-01 中国科学院深圳先进技术研究院 一种踝关节康复装置
CN105082172A (zh) * 2015-06-17 2015-11-25 北京交通大学 一种基于串联弹性驱动器的并联三自由度柔顺机械手腕
CN206200964U (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 燕山大学 刚柔耦合的柔性机械臂
CN107007429A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 江苏大学 一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人
CN107776442A (zh) * 2017-11-23 2018-03-09 力帆实业(集团)股份有限公司 一种多功能汽车坐椅
CN108209182A (zh) * 2016-12-13 2018-06-29 李江波 一种可升降课椅
CN108478393A (zh) * 2018-05-27 2018-09-04 北京工业大学 含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构
CN109204626A (zh) * 2017-07-06 2019-01-15 天津盛方泰科技有限公司 一种智能自行车后座
CN109515257A (zh) * 2018-10-09 2019-03-26 盐城同环机电科技有限公司 一种汽车座椅位置调节轨道
CN110169894A (zh) * 2019-06-24 2019-08-27 深圳睿瀚医疗科技有限公司 牵拉式上肢一体化训练装置
CN110787027A (zh) * 2019-11-29 2020-02-14 东莞理工学院 一种上肢康复训练外骨骼机器人
CN111110509A (zh) * 2019-12-25 2020-05-08 南京理工大学 一种可互换且避奇异的七自由度上肢外骨骼康复机器人
CN210932573U (zh) * 2019-09-10 2020-07-07 河南省直第三人民医院 骨关节术后康复装置
CN111588590A (zh) * 2020-05-25 2020-08-28 燕山大学 一种六自由度上肢康复训练臂及机器人

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020183177A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-05 Backproject Llc Restraint and exercise device
JP2002362738A (ja) * 2001-06-04 2002-12-18 Jel:Kk 搬送アーム
US7125388B1 (en) * 2002-05-20 2006-10-24 The Regents Of The University Of California Robotic gait rehabilitation by optimal motion of the hip
CN102642205A (zh) * 2012-04-20 2012-08-22 清华大学 一种四自由度双动平台并联机构
CN203244559U (zh) * 2013-01-21 2013-10-23 江苏大学 一种三自由度混联上肢康复机器人
CN104068991A (zh) * 2014-07-10 2014-10-01 中国科学院深圳先进技术研究院 一种踝关节康复装置
CN105082172A (zh) * 2015-06-17 2015-11-25 北京交通大学 一种基于串联弹性驱动器的并联三自由度柔顺机械手腕
CN206200964U (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 燕山大学 刚柔耦合的柔性机械臂
CN108209182A (zh) * 2016-12-13 2018-06-29 李江波 一种可升降课椅
CN107007429A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 江苏大学 一种基于并联机构的三自由度前肢康复机器人
CN109204626A (zh) * 2017-07-06 2019-01-15 天津盛方泰科技有限公司 一种智能自行车后座
CN107776442A (zh) * 2017-11-23 2018-03-09 力帆实业(集团)股份有限公司 一种多功能汽车坐椅
CN108478393A (zh) * 2018-05-27 2018-09-04 北京工业大学 含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构
CN109515257A (zh) * 2018-10-09 2019-03-26 盐城同环机电科技有限公司 一种汽车座椅位置调节轨道
CN110169894A (zh) * 2019-06-24 2019-08-27 深圳睿瀚医疗科技有限公司 牵拉式上肢一体化训练装置
CN210932573U (zh) * 2019-09-10 2020-07-07 河南省直第三人民医院 骨关节术后康复装置
CN110787027A (zh) * 2019-11-29 2020-02-14 东莞理工学院 一种上肢康复训练外骨骼机器人
CN111110509A (zh) * 2019-12-25 2020-05-08 南京理工大学 一种可互换且避奇异的七自由度上肢外骨骼康复机器人
CN111588590A (zh) * 2020-05-25 2020-08-28 燕山大学 一种六自由度上肢康复训练臂及机器人

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨龙 等: "偏置输出的3-RRR+(S-P)仿生关节结构设计与分析", 《农业机械学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111110516A (zh) * 2020-02-12 2020-05-08 上海理工大学 一种用于上肢康复的三自由度腕关节康复训练机构
CN111110516B (zh) * 2020-02-12 2021-09-10 上海理工大学 一种用于上肢康复的三自由度腕关节康复训练机构
CN114081778A (zh) * 2021-11-11 2022-02-25 福建工程学院 串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人及其控制方法
CN114081778B (zh) * 2021-11-11 2023-05-23 福建工程学院 串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人及其控制方法
CN114392125A (zh) * 2022-01-21 2022-04-26 复旦大学 一种柔性上肢康复训练装置

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