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CN113101130A - 基于上肢康复的多自由度机器人 - Google Patents

基于上肢康复的多自由度机器人 Download PDF

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CN113101130A
CN113101130A CN202110292666.9A CN202110292666A CN113101130A CN 113101130 A CN113101130 A CN 113101130A CN 202110292666 A CN202110292666 A CN 202110292666A CN 113101130 A CN113101130 A CN 113101130A
Authority
CN
China
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height
angle
temperature
arm
upper limb
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.)
Withdrawn
Application number
CN202110292666.9A
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English (en)
Inventor
李婧瑜
尚芳
刘存根
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.)
Shandong Jianzhu University
Original Assignee
Shandong Jianzhu University
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Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Jianzhu University filed Critical Shandong Jianzhu University
Priority to CN202110292666.9A priority Critical patent/CN113101130A/zh
Publication of CN113101130A publication Critical patent/CN113101130A/zh
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    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
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Abstract

本发明涉及一种基于上肢康复的多自由度机器人,该机器人包括桌板,其上设置手臂放置部,用以放置手臂;角度调节装置,其与所述桌板连接,用以调节桌板的角度;高度调节装置,其与角度调节装置连接,用以调节桌板和所述角度调节装置的高度;所述角度调节装置包括半圆弧形的调节杆和限位机构,手臂放置部上设置有温度传感器,用以对手臂的温度进行检测,中控单元分别与温度传感器、角度调节装置和高度调节装置进行连接,用以根据手臂的实时温度调整桌板的角度和桌板的高度,以促进或抑制上肢的血液循环;通过对高度进行精准的调整,提高上肢血液循环的流畅性,便于用户进行上肢康复训练,提升上肢运动康复效果。

Description

基于上肢康复的多自由度机器人
技术领域
本发明涉及医疗康复技术领域,尤其涉及一种基于上肢康复的多自由度机器人。
背景技术
在上肢康复外骨骼机器人主要用于为上肢运动功能障碍患者提供科学有效的康复训练,以实现患肢运动功能恢复及日常生活自理。康复助力装置是医学与工程的学科交叉产物,用于帮助或辅助患有运动功能障碍的偏瘫患者进行康复训练,并逐渐恢复和重构患者的运动功能。
目前国内许多康复助力装置都是以固定模式的康复训练方式帮助患者进行运动功能康复及运动功能重建,这种以固定方式进行康复训练的装置没有充分考虑上肢运动的特性,因此还难以实现人体上肢关节的真实运动模式,并缺乏帮助患者上肢完成流畅运动的有效方法。上肢运动是上肢多关节在时间、空间的相互协同配合,同时,中枢神经系统对于上肢的多种调控策略以及人体上肢高度复杂的结构使得上肢具有复杂的运动模式。
发明内容
为此,本发明提供一种基于上肢康复的多自由度机器人,可以根据手臂的实时温度调节桌板角度进而改变手臂血液循环状况的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种基于上肢康复的多自由度机器人,包括:桌板,其上设置手臂放置部,用以放置手臂;
角度调节装置,其与所述桌板连接,用以调节桌板的角度;
高度调节装置,其与角度调节装置连接,用以调节桌板和所述角度调节装置的高度;
所述角度调节装置包括半圆弧形的调节杆和限位机构,限位机构设置在调节杆的一侧,所述调节杆设置所述桌板的下方,调节杆的自由端与桌板固定连接,在调节杆的内壁上设置有多个卡齿;
所述限位机构包括活动杆和限位齿,活动杆的一端部设置有限位齿,限位齿用于与内壁上的任意两个卡齿配合实现桌板角度的限制。
当活动杆在外力的作用下,向外部移动时,限位齿与卡齿远离,此时调节杆可以在外力的作用下转动;
手臂放置部上设置有温度传感器,用以对手臂的温度进行检测,中控单元分别与温度传感器、角度调节装置和高度调节装置进行连接,用以根据手臂的实时温度调整桌板的角度和桌板的高度,以促进或抑制上肢的血液循环;
中控单元内设置有第一温度T1,第二温度T2,第三温度T3和第四温度T4,且T1<T2<T3<T4,若温度传感器检测到的手臂温度为T,若T≤第一温度T1,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第一预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第一预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第一温度T1<T≤第二温度T2,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第二预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第二预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第二温度T2<T≤第三温度T3,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第三预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第三预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第三温度T3<T≤第四温度T4,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第四预设角度,则降低桌板的高度,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第四预设角度,则提高桌板的角度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若T>第四温度T4,则保持当前的桌板的角度和桌板的高度。
进一步地,在将手臂置于手臂放置部之前,还包括获取用户的身高信息,中控单元对桌板的角度或高度进行调节时,根据用户的身高对桌板的提高或降低的高度进行修正;中控单元内设置有第一修正系数k1,第二修正系数k2,在中控单元预先存储有标准高度,若用户的身高≥标准高度,则采用第一修正系数k1对对桌板的提高或降低的高度进行修正;若用户的身高<标准高度,则采用第二修正系数k2对对桌板的提高或降低的高度进行修正。
进一步地,当采用第一修正系数k1对桌板的提高高度进行修正时,修正后的h2′=h2×(1+k1);
当采用第一修正系数k1对桌板的降低高度进行修正时,修正后的h1′=h1×(1-k1);
当采用第二修正系数k2对桌板的提高高度进行修正时,修正后的h2′=h2×(1+k1);
当采用第二修正系数k2对桌板的降低高度进行修正时,修正后的h1′=h1×(1-k2)。
进一步地,所述桌板上设置有触控屏,触控屏接收用户输入的身高信息,将该身高信息存储至中控单元内;
或获取用户的身高包括:根据手臂的粗细程度进行推算用户的身高,计算公式为身高=H0+cn×n,其中,n为实际身高所在的范围,若身高低于120cm则属于第一范围,若身高在120cm-170cm之间,则属于第二范围,若高于170cm则属于第三范围,其中第一范围赋值为1,第二范围赋值为2,第三范围赋值为3,其中c1表示第一范围系数,c2表示第二范围系数,c3表示第三范围系数,H0表示基准高度。
进一步地,角度调节装置还包括支撑板,支撑板水平设置,高度调节装置与支撑板固定连接,在支撑板上对称设置有竖杆,两根竖杆上设置有安装块,安装块的自由端固定有套环,调节杆贯穿竖杆上的套环,调节杆可在套环内相对转动。
进一步地,限位机构还包括固定竖板,固定板设置在支撑板上,与竖杆平行设置,固定竖板上设置有贯穿孔,活动杆通过贯穿孔穿过固定竖板。
进一步地,限位机构还包括缓冲垫,缓冲垫设置在活动杆的另一端部,该缓冲垫为橡胶垫。
进一步地,高度调节装置包括气缸、支撑座和气缸开关,支撑座设置在气缸的下方,气缸开关设置在桌板的上表面上,气缸开关与气缸电连接,用以根据手臂温度来调节气缸的,进而改变桌板的高度。
进一步地,卡齿的竖截面为三角形结构,且多个卡齿沿调节杆的圆周方向均匀分布。
进一步地,限位齿的竖截面为倒三角形结构,且限位齿的大小与两个卡齿的间距相匹配。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,通过对温度进行检测,若温度较低时,则需要促进手臂上的血液流动情况,当需要对血液流动情况进行促进时,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第一预设角度,则降低桌板的高度,当桌板的角度高于第一预设角度时,则降低桌板的高度,降低桌板高度,减少手臂的拉长,使得手臂上的血管不被拉伸,保持其血管的原有宽度,实现对手臂上血液流动的促进,反之则一致血液流动。
尤其,根据用户输入的实际身高信息,对桌板的提高或降低的高度进行修正,使得气缸的活塞伸长或缩短的距离更为精准,提高在上肢康复过程中,由于高度不匹配影响血液循环的流畅性,通过对高度进行更为精准的调整,提高上肢血液循环的流畅性,便于用户进行上肢康复训练,提升上肢运动康复效果。
优选地,当采用不同的修正进行对提高高度进行修正时,采用在原有高度的基础上增加当前高度与修正系数乘积的方式得到修正后的高度,同样当采用不同的修正进行对降低高度进行修正时,采用在原有高度的基础上减去当前高度与修正系数乘积的方式得到修正后的高度,使得增加或降低的高度的数据更为精准,提高上肢康复的效率,使得康复过程中上肢血管内的血液在高度调整后,血液循环更为流畅,提高上肢的康复效果。
尤其,对手臂上的实时温度在不同的温度阶段后,对当前桌板的角度的比较也设置不同的标准,表示不同的手臂温度对应不同的桌板角度要求,通过如此设置提高对上肢血液循环的精准调节,提高上肢的康复情况。
优选地,通过设置套环,固定调节杆在转动过程中的运动轨迹,防止在转动过程中产生扭动或剪切力,影响桌板在转动过程中的平稳性。
优选地,通过设置缓冲垫,提高用户推动活动杆时的缓冲性,提高用户的舒适性。
优选地,通过设置固定竖板,实现对活动杆的支撑作用,提高活动杆在调节杆的轴向方向上移动时的稳定性。
尤其,通过桌板上的气缸开关,调节设置在支撑座上的气缸的运动情况,实现对气缸的活塞的运动状态的改变,间接实现设置在气缸上的支撑板的高度,进而改变设置在支撑板上的桌板的高度,实现根据手臂上的温度对桌板的高度进行调整,实现对上肢血液循环的有效控制。
尤其,通过在调节杆的圆周方向上均匀设置卡齿,使得在对调节杆的位置进行限位调节时,调节的角度均匀,提高调节精度。
尤其,设置倒三角结构的限位齿,能够卡合至两个卡齿之间,使得卡齿和限位齿的卡合更为紧密,提高卡合的稳定性。
附图说明
图1为发明实施例提供的基于上肢康复的多自由度机器人的正面结构示意图;
图2为发明实施例提供的基于上肢康复的多自由度机器人的侧面结构示意图;
图3为本发明实施例中活动杆的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图3所示,本发明实施例提供的基于上肢康复的多自由度机器人主要应用在肩关节的运动康复,该基于上肢康复的多自由度机器人包括:桌板2,其上设置手臂放置部16,用以放置手臂;
角度调节装置,其与所述桌板连接,用以调节桌板的角度;
高度调节装置,其与角度调节装置连接,用以调节桌板和所述角度调节装置的高度;
所述角度调节装置包括半圆弧形的调节杆7和限位机构,限位机构设置在调节杆的一侧,所述调节杆设置所述桌板的下方,调节杆的自由端与桌板固定连接,在调节杆的内壁上设置有多个卡齿9;
所述限位机构包括活动杆11和限位齿12,活动杆的一端部设置有限位齿,限位齿用于与内壁上的任意两个卡齿配合实现桌板角度的限制。
当活动杆11在外力的作用下,向外部移动时,限位齿与卡齿远离,此时调节杆可以在外力的作用下转动。
具体而言,手臂放置部16上设置有温度传感器,用以对手臂的温度进行检测,中控单元分别与温度传感器、角度调节装置和高度调节装置进行连接,用以根据手臂的实时温度调整桌板的角度和桌板的高度,以促进或抑制上肢的血液循环,使得手臂的温度得到调节。
具体而言,中控单元内设置有第一温度T1,第二温度T2,第三温度T3和第四温度T4,且T1<T2<T3<T4,若温度传感器检测到的手臂温度为T,若T≤第一温度T1,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第一预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第一预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第一温度T1<T≤第二温度T2,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第二预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第二预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第二温度T2<T≤第三温度T3,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第三预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第三预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第三温度T3<T≤第四温度T4,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第四预设角度,则降低桌板的高度,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第四预设角度,则提高桌板的角度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若T>第四温度T4,则保持当前的桌板的角度和桌板的高度。
具体而言,本发明实施例中通过对温度进行检测,若温度较低时,则需要促进手臂上的血液流动情况,当需要对血液流动情况进行促进时,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第一预设角度,则降低桌板的高度,当桌板的角度高于第一预设角度时,则降低桌板的高度,降低桌板高度,减少手臂的拉长,使得手臂上的血管不被拉伸,保持其血管的原有宽度,实现对手臂上血液流动的促进。
具体而言,在将手臂置于手臂放置部之前,还包括获取用户的身高信息,该身高信息可以是用户自行输入,也可以是根据手臂的粗细程度进行推算,若采用用户自行输入的方式则在桌板上设置有触控屏,用于实现人机交互,触控屏接收用户输入的身高信息,将该身高信息存储至中控单元内,中控单元对桌板的角度或高度进行调节时,根据用户的身高对桌板的提高或降低的高度进行修正,具体而言,中控单元内设置有第一修正系数k1,第二修正系数k2,在中控单元预先存储有标准高度,若用户的身高≥标准高度,则采用第一修正系数k1对对桌板的提高或降低的高度进行修正;若用户的身高<标准高度,则采用第二修正系数k2对桌板的提高或降低的高度进行修正。
具体而言,在对用户的身高还可以根据手臂的粗细程度进行推算,通过设置计算公式,来推算身高,例如计算公式可以为身高=H0+cn×n,其中n为实际身高所在的范围,若身高低于120cm则属于第一范围,若身高在120cm-170cm之间,则属于第二范围,若高于170cm则属于第三范围,其中第一范围赋值为1,第二范围赋值为2,第三范围赋值为3,其中c1表示第一范围系数,c2表示第二范围系数,c3表示第三范围系数,H0表示基准高度,基准高度可以设置在160cm或150cm,其中c1>c2>c3。
本发明实施例通过根据用户输入的实际身高信息,对桌板的提高或降低的高度进行修正,使得气缸的活塞伸长或缩短的距离更为精准,提高在上肢康复过程中,由于高度不匹配影响血液循环的流畅性,通过对高度进行更为精准的调整,提高上肢血液循环的流畅性,便于用户进行上肢康复训练,提升上肢运动康复效果。
当采用第一修正系数k1对桌板的提高高度进行修正时,修正后的h2′=h2×(1+k1);
当采用第一修正系数k1对桌板的降低高度进行修正时,修正后的h1′=h1×(1-k1);
当采用第二修正系数k2对桌板的提高高度进行修正时,修正后的h2′=h2×(1+k1);
当采用第二修正系数k2对桌板的降低高度进行修正时,修正后的h1′=h1×(1-k2)。
具体而言,本发明实施例提供的基于上肢康复的多自由度机器人,当采用不同的修正进行对提高高度进行修正时,采用在原有高度的基础上增加当前高度与修正系数乘积的方式得到修正后的高度,同样当采用不同的修正进行对降低高度进行修正时,采用在原有高度的基础上减去当前高度与修正系数乘积的方式得到修正后的高度,使得增加或降低的高度的数据更为精准,提高上肢康复的效率,使得康复过程中上肢血管内的血液在高度调整后,血液循环更为流畅,提高上肢的康复效果。
具体而言,当手臂上的温度较高时,则表示手臂上的血液流动情况良好,则无需对桌板的角度或是桌板的高度进行调整,保持当前的状态即可。
具体而言,本发明实施例中对手臂上的实时温度在不同的温度阶段后,对当前桌板的角度的比较也设置不同的标准,表示不同的手臂温度对应不同的桌板角度要求,通过如此设置提高对上肢血液循环的精准调节,提高上肢的康复情况。
具体而言,角度调节装置还包括支撑板4,支撑板水平设置,高度调节装置与支撑板固定连接,在支撑板上对称设置有竖杆5,两根竖杆上设置有安装块6,安装块的自由端固定有套环8,调节杆贯穿竖杆上的套环,调节杆可在套环内相对转动。
具体而言,通过设置套环,固定调节杆在转动过程中的运动轨迹,防止在转动过程中产生扭动或剪切力,影响桌板在转动过程中的平稳性。
具体而言,限位机构还包括固定固定竖板10,固定板设置在支撑板上,与竖杆5平行设置,固定竖板上设置有贯穿孔,活动杆通过贯穿孔穿过固定竖板,通过设置固定竖板,实现对活动杆的支撑作用,提高活动杆在调节杆的轴向方向上移动时的稳定性。
具体而言,限位机构还包括推块13和缓冲垫17,推块13设置在活动杆11的另一端部,缓冲垫设置在推块13上,该缓冲垫可以是橡胶垫,通过设置缓冲垫,提高用户推动活动杆时的缓冲性,提高用户的舒适性。
具体而言,在活动杆11上还设置有弹簧14,弹簧套设在活动杆上,位于推块和固定竖板之间,当推动推块时,限位齿离开卡齿,此时可对桌板进行转动,此时弹簧被挤压,当桌板被转动至指定位置后,利用弹簧的恢复原状的作用力,使得限位齿再次进入两个卡齿之间。
具体而言,本发明实施例通过设置弹簧,使得对限位齿的回位更为便利,提高用户的可操作性。
具体而言,高度调节装置包括气缸3、支撑座1和气缸开关15,支撑座设置在气缸的下方,气缸开关设置在桌板的上表面上,气缸开关与气缸电连接,用以根据手臂温度来调节气缸的,进而改变桌板的高度,促进或抑制用户上肢的血液循环。
本发明实施例提供的基于上肢康复的多自由度机器人通过桌板上的气缸开关,调节设置在支撑座上的气缸的运动情况,实现对气缸的活塞的运动状态的改变,间接实现设置在气缸上的支撑板的高度,进而改变设置在支撑板上的桌板的高度,实现根据手臂上的温度对桌板的高度进行调整,实现对上肢血液循环的有效控制。
具体而言,卡齿9的竖截面为三角形结构,且多个卡齿沿调节杆7的圆周方向均匀分布。
具体而言,通过在调节杆的圆周方向上均匀设置卡齿,使得在对调节杆的位置进行限位调节时,调节的角度均匀,提高调节精度。
具体而言,限位齿的竖截面为倒三角形结构,且限位齿的大小与两个卡齿的间距相匹配。
具体而言,设置倒三角结构的限位齿12,能够卡合至两个卡齿之间,使得卡齿和限位齿的卡合更为紧密,提高卡合的稳定性。
具体而言,一种基于上肢康复的多自由度机器人,包括两块支撑座1和桌板2,两块支撑座1对称分布在桌板2的下方,支撑座1的上表面对称安装有气缸3,两个气缸3的活塞杆连接有同一个水平设置的支撑板4,支撑板4的上表面对称焊接有竖杆5,两根竖杆5相靠近侧壁上均焊接有安装块6,桌板2下表面对称设置有调节杆7,调节杆7为圆弧形结构,且调节杆7上活动设置有两个套环8,且两个套环8分别固定在两个安装块6上,调节杆7靠近桌板2的一侧设置有多个卡齿9,两块支撑板4的上表面均焊接有固定竖板10,固定竖板10上开设有通孔,通孔内活动设置有活动杆11,活动杆11下表面的一侧设置有限位齿12,两根活动杆11的另一端固定有推块13,活动杆11上套装有弹簧14,弹簧14的一端连接在固定竖板10上,弹簧14的另一端连接在推块13上。
调节杆7位于两根竖杆5之间,套环8倾斜焊接在安装块6上。
卡齿9的竖截面为三角形结构,且多个卡齿9沿调节杆7圆周方向均匀分布。
限位齿12的竖截面为倒三角形结构,且限位齿12的大小与两个卡齿9的间距相匹配。
推块13远离活动杆11的侧壁上粘接有缓冲垫,且缓冲垫为橡胶材质。
当用户进行上肢康复训练时,患者坐在设备旁,根据需要,可以通过打开气缸3,调节桌板2的整体高度,患者将需要康复的上肢固定在桌板2上方的移动平台上,根据患者的舒适度,需要调节桌板2的角度时,患者只需要利用腿抵住推块13,推块13推动活动杆11移动,使得限位齿12脱离卡齿9之间,患者利用手臂即可将桌板2调解到舒适的位置,然后腿部离开推块13,在弹簧14的作用下,限位齿12再次卡在卡齿9内,即可将调节杆7的位置固定,操作简单,患者独自训练时也可以进行操作,然后利用桌板2进行康复训练即可,简单实用。
该基于上肢康复的多自由度机器人通过设置气缸,使用者根据需要,可以方便的调节桌板的高度,提高桌板的实用性;
该基于上肢康复的多自由度机器人通过设置调节杆、卡齿、活动杆和推块等结构,使用者根据需要,用腿抵住推块,使得限位齿脱离卡齿,即可方便地调节桌板的角度,调整完成后,在弹簧的作用下,限位齿重新卡在卡齿之间,使桌板的角度固定,有利于上肢的恢复。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,包括:
桌板,其上设置手臂放置部,用以放置手臂;
角度调节装置,其与所述桌板连接,用以调节桌板的角度;
高度调节装置,其与角度调节装置连接,用以调节桌板和所述角度调节装置的高度;
所述角度调节装置包括半圆弧形的调节杆和限位机构,限位机构设置在调节杆的一侧,所述调节杆设置所述桌板的下方,调节杆的自由端与桌板固定连接,在调节杆的内壁上设置有多个卡齿;
所述限位机构包括活动杆和限位齿,活动杆的一端部设置有限位齿,限位齿用于与内壁上的任意两个卡齿配合实现桌板角度的限制。
当活动杆在外力的作用下,向外部移动时,限位齿与卡齿远离,此时调节杆可以在外力的作用下转动;
手臂放置部上设置有温度传感器,用以对手臂的温度进行检测,中控单元分别与温度传感器、角度调节装置和高度调节装置进行连接,用以根据手臂的实时温度调整桌板的角度和桌板的高度,以促进或抑制上肢的血液循环;
中控单元内设置有第一温度T1,第二温度T2,第三温度T3和第四温度T4,且T1<T2<T3<T4,若温度传感器检测到的手臂温度为T,若T≤第一温度T1,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第一预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第一预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第一温度T1<T≤第二温度T2,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第二预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第二预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第二温度T2<T≤第三温度T3,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第三预设角度,则降低桌板的高度h1,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第三预设角度,则提高桌板的高度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若第三温度T3<T≤第四温度T4,则确定当前桌板的角度,若当前桌板的角度≥第四预设角度,则降低桌板的高度,降低后的桌板高度为当前高度-h1,若当前的桌板的角度<第四预设角度,则提高桌板的角度h2,提高后的桌板高度为当前高度+h2;
若T>第四温度T4,则保持当前的桌板的角度和桌板的高度。
2.根据权利要求1所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,在将手臂置于手臂放置部之前,还包括获取用户的身高信息,中控单元对桌板的角度或高度进行调节时,根据用户的身高对桌板的提高或降低的高度进行修正;中控单元内设置有第一修正系数k1,第二修正系数k2,在中控单元预先存储有标准高度,若用户的身高≥标准高度,则采用第一修正系数k1对对桌板的提高或降低的高度进行修正;若用户的身高<标准高度,则采用第二修正系数k2对对桌板的提高或降低的高度进行修正。
3.根据权利要求2所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
当采用第一修正系数k1对桌板的提高高度进行修正时,修正后的h2′=h2×(1+k1);
当采用第一修正系数k1对桌板的降低高度进行修正时,修正后的h1′=h1×(1-k1);
当采用第二修正系数k2对桌板的提高高度进行修正时,修正后的h2′=h2×(1+k1);
当采用第二修正系数k2对桌板的降低高度进行修正时,修正后的h1′=h1×(1-k2)。
4.根据权利要求3所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,所述桌板上设置有触控屏,触控屏接收用户输入的身高信息,将该身高信息存储至中控单元内,
或,获取用户的身高包括:根据手臂的粗细程度进行推算用户的身高,计算公式为身高=H0+cn×n,其中,n为实际身高所在的范围,若身高低于120cm则属于第一范围,若身高在120cm-170cm之间,则属于第二范围,若高于170cm则属于第三范围,其中第一范围赋值为1,第二范围赋值为2,第三范围赋值为3,其中,c1表示第一范围系数,c2表示第二范围系数,c3表示第三范围系数,H0表示基准高度。
5.根据权利要求1所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
角度调节装置还包括支撑板,支撑板水平设置,高度调节装置与支撑板固定连接,在支撑板上对称设置有竖杆,两根竖杆上设置有安装块,安装块的自由端固定有套环,调节杆贯穿竖杆上的套环,调节杆在套环内相对转动。
6.根据权利要求1所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
限位机构还包括固定竖板,固定板设置在支撑板上,与竖杆平行设置,固定竖板上设置有贯穿孔,活动杆通过贯穿孔穿过固定竖板。
7.根据权利要求6所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
限位机构还包括推块和缓冲垫,推块设置在活动杆的另一端部,缓冲垫设置在推块上,缓冲垫为橡胶垫。
8.根据权利要求1所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
高度调节装置包括气缸、支撑座和气缸开关,支撑座设置在气缸的下方,气缸开关设置在桌板的上表面上,气缸开关与气缸电连接,用以根据手臂温度来调节气缸,以改变桌板的高度。
9.根据权利要求1-8任一所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
卡齿的竖截面为三角形结构,且多个卡齿沿调节杆的圆周方向均匀分布。
10.根据权利要求9所述的基于上肢康复的多自由度机器人,其特征在于,
限位齿的竖截面为倒三角形结构,且限位齿的大小与两个卡齿的间距相匹配。
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