本發(fā)明涉及人體康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備，具體涉及一種可全方位自主訓(xùn)練上肢體活動能力的康復(fù)座椅。

背景技術(shù)：

對于肢體癱瘓的患者，通過康復(fù)訓(xùn)練有利于輔助患者重獲癱瘓肢體的運動功能。傳統(tǒng)方法是醫(yī)師對患者進行手把手的訓(xùn)練，這存在效率低、患者不能自主安排訓(xùn)練時間、成本高、訓(xùn)練效果依賴于醫(yī)師的經(jīng)驗水平等不足，采用肢體康復(fù)設(shè)備則能很好地解決該問題。

現(xiàn)有的肢體康復(fù)設(shè)備通常通過關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)為肢體提供相關(guān)的動作訓(xùn)練，例如，對于手臂的訓(xùn)練，利用轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)帶動小臂繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，以訓(xùn)練小臂的彎曲和伸直的功能?，F(xiàn)有的肢體康復(fù)設(shè)備有申請公布號CN 102727360 A的發(fā)明專利申請公開的“人體上肢康復(fù)機器人”、申請公布號為CN104352335 A的發(fā)明專利申請公開的“一種偏癱康復(fù)理療儀”以及申請公布號為CN 104983549 A的發(fā)明專利申請公開的“一種智能型上肢康復(fù)訓(xùn)練器”等?，F(xiàn)有的肢體康復(fù)設(shè)備存在的不足在于：

1、不能很好地全方位訓(xùn)練手臂的活動機能。

2、人體肢體都是在外力的協(xié)助下進行運動訓(xùn)練，是一種被動式訓(xùn)練過程，患者不能根據(jù)自身的康復(fù)情況在康復(fù)的不同階段不同程度地主動參與康復(fù)訓(xùn)練，從而不利于患者機能的快速恢復(fù)。

3、不能對手腕關(guān)節(jié)的活動能力進行訓(xùn)練。

4、不能為患者提供舒適的座椅，也不能同時對兩個手臂進行鍛煉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可全方位自主訓(xùn)練上肢體活動能力的康復(fù)座椅。該康復(fù)座椅能夠?qū)珀P(guān)節(jié)、手臂，腕部進行訓(xùn)練，而且可以根據(jù)患者的主動性參與程度確定對患者的協(xié)助程度，從而充分發(fā)揮患者的主動性，提高患者恢復(fù)機能的速度和效果；該裝置具有活動范圍大、動作樣式多等優(yōu)點。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種可全方位自主訓(xùn)練上肢體活動能力的康復(fù)座椅，包括座椅本體、支架以及對稱設(shè)在座椅本體兩側(cè)的兩個康復(fù)訓(xùn)練器；其中，所述支架一端安裝在座椅本體上，另一端與所述康復(fù)訓(xùn)練器連接；所述康復(fù)訓(xùn)練器包括用于訓(xùn)練手臂活動能力的手臂訓(xùn)練機構(gòu)、訓(xùn)練手掌活動能力的手掌訓(xùn)練機構(gòu)、用于訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)活動能力的肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)、自主用力測量機構(gòu)以及控制系統(tǒng)；其中，所述支架與手臂訓(xùn)練機構(gòu)之間通過萬向連接結(jié)構(gòu)連接，所述肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)連接在手臂訓(xùn)練機構(gòu)的底部；所述的手掌訓(xùn)練機構(gòu)安裝在所述手臂訓(xùn)練機構(gòu)的末端；所述的自主用力測量機構(gòu)安裝在所述手臂訓(xùn)練機構(gòu)的側(cè)面；其中：

所述萬向連接結(jié)構(gòu)包括連接桿和萬向接頭，其中，所述連接桿的一端固定在手臂訓(xùn)練機構(gòu)上，另一端通過所述萬向結(jié)構(gòu)與支架連接，所述萬向接頭包括設(shè)在連接桿的球面凹窩以及設(shè)在支架上端的球面接頭；

所述肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)包括擺動方向控制機構(gòu)、行走機構(gòu)、繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)以具有球面凹槽的支撐底座，其中，所述擺動方向控制機構(gòu)包括擺動控制電機以及與擺動控制電機主軸連接的轉(zhuǎn)動盤，所述擺動控制電機連接在手臂訓(xùn)練機構(gòu)的底部；所述行走機構(gòu)包括行走電機、連接架以及設(shè)置在行走電機主軸上的彈性膠輪，其中，所述連接架下端與行走電機固定連接，上端鉸接在所述轉(zhuǎn)動盤上，所述彈性膠輪壓緊在支撐底座的球面凹槽內(nèi)，該彈性膠輪在與球面凹槽接觸的部位被壓縮；所述繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)由氣缸構(gòu)成，該氣缸的缸體的上端鉸接在所述轉(zhuǎn)動盤上，該氣缸的伸縮桿鉸接在所述連接架上；

所述手臂訓(xùn)練機構(gòu)包括基座、手臂固定板、驅(qū)動手臂固定板作彎曲與伸直運動的手臂彎曲驅(qū)動機構(gòu)以及驅(qū)動手臂固定板作往復(fù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)；其中：所述手臂彎曲驅(qū)動機構(gòu)包括手臂彎曲驅(qū)動固定座、手臂彎曲驅(qū)動電機以及手臂彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)，其中，所述手臂固定板的一端通過第一轉(zhuǎn)軸連接在手臂彎曲驅(qū)動固定座上，所述手臂彎曲驅(qū)動電機固定在手臂彎曲驅(qū)動固定座上，所述手臂彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)連接在手臂彎曲驅(qū)動電機的主軸與手臂固定板的第一轉(zhuǎn)軸之間；所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)，其中，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機固定在基座上，所述手臂彎曲驅(qū)動固定座通過第二轉(zhuǎn)軸連接在基座上，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)連接在轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機的主軸與手臂彎曲驅(qū)動固定座的第二轉(zhuǎn)軸之間；

所述的手掌訓(xùn)練機構(gòu)包括手掌固定板和驅(qū)動手掌固定板作彎曲與伸直運動的手掌彎曲驅(qū)動機構(gòu)；所述手掌彎曲驅(qū)動機構(gòu)包括手掌彎曲驅(qū)動固定座、手掌彎曲驅(qū)動電機以及手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)，其中，所述手掌固定板通過第三轉(zhuǎn)軸連接在手臂固定板的末端，所述手掌彎曲驅(qū)動固定座通過第四轉(zhuǎn)軸連接在手臂固定板的末端的下側(cè)，所述手掌彎曲驅(qū)動電機固定在手掌彎曲驅(qū)動固定座上，所述手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)連接在手掌彎曲驅(qū)動電機的主軸與手掌固定板的第三轉(zhuǎn)軸之間；

所述自主用力測量機構(gòu)包括手臂固定綁帶、光電傳感器、感應(yīng)片、彈簧以及導(dǎo)向機構(gòu)，其中，所述導(dǎo)向機構(gòu)包括設(shè)在手臂固定板側(cè)面上的導(dǎo)向座和匹配于導(dǎo)向座的導(dǎo)向孔中的導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿的上端設(shè)有上連接板，下端設(shè)有下連接板；所述手臂固定綁帶的一端連接在所述上連接板上，另一端設(shè)有掛環(huán)，所述手臂固定板在與導(dǎo)向機構(gòu)相對的一側(cè)上設(shè)有掛鉤，工作時所述掛環(huán)勾掛在所述掛鉤上；所述光電傳感器為多個，沿著豎向排列，該光電傳感器設(shè)置在手臂固定板中與導(dǎo)向機構(gòu)相同的一側(cè)上；所述感應(yīng)片連接在所述下連接板上，且位于所述光電傳感器的感應(yīng)通道對應(yīng)處；所述彈簧套在導(dǎo)向桿上，該彈簧的上下兩端分別作用在上連接板和下連接板上；

所述控制系統(tǒng)包括中央處理器，該中央處理器的信號輸入端與所述光電傳感器連接，信號輸出端與所述手臂彎曲驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機連接。

上述全方位自主訓(xùn)練手臂的康復(fù)座椅的工作原理是：

使用時，使用者坐在所述康復(fù)座椅上，將其手臂固定在手臂訓(xùn)練機構(gòu)上；由手掌訓(xùn)練機構(gòu)訓(xùn)練手腕的活動能力，由該手臂訓(xùn)練機構(gòu)訓(xùn)練手臂的活動能力，并由肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)以及萬向連接結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)的活動能力。

具體地，在進行肩關(guān)節(jié)活動能力訓(xùn)練時，分成兩個動作，第一個動作是訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)擺動的能力，第二個動作是訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)繞轉(zhuǎn)的能力。第一個動作的訓(xùn)練過程為：在進行第一個動作訓(xùn)練時，所述彈性膠輪呈直立狀態(tài)，亦即彈性膠輪所在平面經(jīng)過球面凹槽的底部；工作時，行走機構(gòu)中的行走電機帶動彈性膠輪轉(zhuǎn)動，由于彈性膠輪彈性壓緊在支撐底座的球面凹槽內(nèi)，因此彈性膠輪在球面凹槽內(nèi)沿著某個平面作圓弧軌跡的行走(也就是沿著緯度方向行走)，在萬向連接結(jié)構(gòu)的配合下，整個手臂訓(xùn)練機構(gòu)作單方向的擺動，從而實現(xiàn)對肩關(guān)節(jié)的擺動訓(xùn)練，擺動的幅度由行走電機控制；當(dāng)需要改變擺動的方向時，所述擺動方向控制機構(gòu)中的擺動控制電機帶動轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動，從而帶動整個行走機構(gòu)轉(zhuǎn)動，改變彈性膠輪所在平面，進而改變擺動的方向。第二個動作的訓(xùn)練過程為：繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)中的氣缸通過伸縮運動，帶動行走機構(gòu)相對于轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動一定角度，使得彈性膠輪呈傾斜狀，此時彈性膠輪壓緊在球面凹槽的某一緯度上(彈性膠輪的變形量應(yīng)當(dāng)保證當(dāng)彈性膠輪進行擺轉(zhuǎn)到任何位置均能與球面凹槽接觸)，隨后彈性膠輪轉(zhuǎn)動，在球面凹槽內(nèi)沿著經(jīng)度方向行走，在萬向連接結(jié)構(gòu)的配合下，整個手臂訓(xùn)練機構(gòu)作繞轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)對肩關(guān)節(jié)的繞轉(zhuǎn)訓(xùn)練，上臂的軌跡呈錐形，錐角的大小由繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)來控制。

在進行手臂活動能力訓(xùn)練時，患者的小臂放在手臂固定板上，并通過手臂固定綁帶固定。所述彎曲驅(qū)動機構(gòu)的作用在于驅(qū)動手臂固定板作彎曲與伸直運動，從而訓(xùn)練小臂彎曲與伸直的能力，具體是通過彎曲驅(qū)動電機以及彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)帶動手臂固定板繞第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動手臂固定板繞其長度方向的軸線轉(zhuǎn)動，從而訓(xùn)練小臂轉(zhuǎn)動的能力，具體是通過轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機以及轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)帶動手臂固定板繞第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)手臂的伸直與彎曲訓(xùn)練。所述手掌彎曲驅(qū)動機構(gòu)的作用在于驅(qū)動手掌固定板作彎曲與伸直運動，從而訓(xùn)練手掌彎曲與伸直的能力，具體是通過手掌彎曲驅(qū)動電機以及手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)帶動手掌固定板繞第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。

在進行小臂彎曲與伸直能力的訓(xùn)練時，患者可根據(jù)自己的能力自主施加一定的作用力，由自主用力測量機構(gòu)和中央處理器共同檢測和計算出自主作用力的大小，進而由中央處理器控制手臂彎曲驅(qū)動電機輸出的輔助驅(qū)動力，該輔助驅(qū)動力隨患者自主用力的變化而變化，自主作用力越大，輔助驅(qū)動力就越小，從而盡可能地發(fā)揮患者的自主訓(xùn)練能力。具體地，當(dāng)患者的小臂自主施加作用力使小臂彎曲時，手臂固定綁帶會帶動上連接板、導(dǎo)向桿、下連接板以及感應(yīng)片一起運動，上連接板和下連接板對彈簧進行壓縮，所述感應(yīng)片進入到光電傳感器的感應(yīng)通道中，所述自主作用力越大，感應(yīng)片的移動距離就越大，且兩者呈線性關(guān)系(因為彈簧的變形符合胡克定律)；由于設(shè)置有多個光電傳感器，感應(yīng)片移動距離的大小由光電傳感器檢測，感應(yīng)片到達不同的光電傳感器處，相應(yīng)地能確定感應(yīng)片的移動距離；光電傳感器將感應(yīng)片的實時位置信號傳送給中央處理器，中央處理器將該位置信號換算成所述自主力的大小，從而計算出手臂彎曲驅(qū)動電機輸出的輔助驅(qū)動力，通過控制手臂彎曲驅(qū)動電機的輸出功率的方式實現(xiàn)輔助驅(qū)動力的調(diào)節(jié)。在訓(xùn)練過程中，患者的自主力可以根據(jù)自身的能力隨時施加、隨時撤銷以及隨意增大和減小，不管患者的自主力如何變化，中央處理器都能實時計算自主力的大小，從而確定手臂彎曲驅(qū)動電機輸出的輔助驅(qū)動力，患者的主動訓(xùn)練和被動訓(xùn)練有機地結(jié)合在一起。當(dāng)患者的自主力恢復(fù)到較好水平后，所述手臂彎曲驅(qū)動電機還可以輸出反向作用力，使得患者的自主力除了需要帶動自身小臂以及手臂固定板的重力進行彎曲，還需要克服手臂彎曲驅(qū)動電機的反向作用下，從而更有效地訓(xùn)練的患者的自主用力能力。

本本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)由絲杠傳動機構(gòu)構(gòu)成，其中，絲杠傳動機構(gòu)中的絲杠與手掌彎曲驅(qū)動電機的主軸連接，絲杠傳動機構(gòu)中的絲杠螺母固定在一連接塊上，該連接塊通過第五轉(zhuǎn)軸與手掌固定板的下側(cè)連接。利用絲杠傳動機構(gòu)帶動手掌固定板作彎曲運動，運動控制精度高、結(jié)構(gòu)緊湊。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)由第一部分齒輪傳動機構(gòu)構(gòu)成，該第一部分齒輪傳動機構(gòu)包括連接在彎曲驅(qū)動電機主軸上的第一主動部分齒輪和連接在第一轉(zhuǎn)軸上的第一從動部分齒輪；所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)由第二部分齒輪傳動機構(gòu)構(gòu)成，該第二部分齒輪傳動機構(gòu)包括連接在轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機主軸上的第二主動部分齒輪和連接在第二轉(zhuǎn)軸上的第二從動部分齒輪。采用上述方案的好處在于：所述齒輪傳動機構(gòu)采用部分齒輪的形式能夠更好地確保訓(xùn)練過程中患者的安全；訓(xùn)練過程中，彎曲驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機作往復(fù)轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動的行程應(yīng)當(dāng)限定在設(shè)定的范圍內(nèi)，否則如果轉(zhuǎn)動范圍超過設(shè)定行程，就可能對患者手臂產(chǎn)生扭傷，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故；兩個電機的轉(zhuǎn)動行程通常由中央處理器來控制；而采用上述部分齒輪傳動機構(gòu)后，如果轉(zhuǎn)動行程因意外超過設(shè)定范圍，該部分齒輪傳動機構(gòu)就會失去動力傳遞效果，從而切斷動力，確保患者手臂安全。

優(yōu)選地，所述第一從動部分齒輪和第二從動部分齒輪為內(nèi)齒輪，這使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，并讓主動部分齒輪和從動部分齒輪可以同向轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述光電傳感器為三個，當(dāng)感應(yīng)片位于最下方的光電傳感器處時，所述手臂彎曲驅(qū)動電機施加正向輔助驅(qū)動力，當(dāng)感應(yīng)片位于中間的光電傳感器處時，所述手臂彎曲驅(qū)動電機施加的輔助驅(qū)動力為零，當(dāng)感應(yīng)片位于最上方的光電傳感器處時，所述手臂彎曲驅(qū)動電機施加反向輔助驅(qū)動力。該優(yōu)選方案從結(jié)構(gòu)上看，光電傳感器數(shù)量較少，結(jié)構(gòu)簡單，從控制上來看，數(shù)據(jù)處理量少，便于控制。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述手臂固定板上設(shè)有與小臂形狀相匹配的定位槽，以便于小臂的固定。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述座椅本體上設(shè)有一個靠背；所述支架對稱安裝在所述靠背上端的兩個側(cè)面上。設(shè)置上述結(jié)構(gòu)可以方便安裝兩個康復(fù)訓(xùn)練器，而且患者在訓(xùn)練過程中可以靠在靠背上。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述氣缸的缸體通過連接件與所述轉(zhuǎn)動盤連接，所述連接件的一端固定在轉(zhuǎn)動盤上，另一端向轉(zhuǎn)動盤的徑向延伸后再斜向上延伸，并鉸接在所述缸體上。

本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述自主用力測量機構(gòu)的數(shù)量為兩個或者多個，這些自主用力測量機構(gòu)沿著手臂固定板的長度方向排列。其目的在于，根據(jù)杠桿原理，自主用力測量機構(gòu)距離第一轉(zhuǎn)軸的距離不同，患者要帶動手臂固定板向上彎曲轉(zhuǎn)動所需的力也不同，距離越近，所需的力越大，通過設(shè)置兩個以上的自主用力測量機構(gòu)，可以根據(jù)患者的自主力的大小選擇合適的自主用力測量機構(gòu)進行工作，適用性更好。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

1、實現(xiàn)了對肩關(guān)節(jié)的擺動訓(xùn)練和繞轉(zhuǎn)訓(xùn)練，輔助患者肩關(guān)節(jié)活動能力的恢復(fù)。

2、肩關(guān)節(jié)的擺動幅度以及繞轉(zhuǎn)的錐角均可以調(diào)節(jié)，活動范圍大、動作樣式多，從而適應(yīng)于不同患者在不同的康復(fù)階段的訓(xùn)練。

3、實現(xiàn)了對手掌，手臂的伸直、彎曲訓(xùn)練。

4、不但能夠?qū)崿F(xiàn)普通的被動式訓(xùn)練，而且還能夠配合患者的主動性訓(xùn)練，根據(jù)患者的主動性參與程度確定對患者的協(xié)助程度，從而充分發(fā)揮患者的主動性，提高患者恢復(fù)機能的速度和效果。

5、訓(xùn)練過程中患者的自主力可以根據(jù)自身的能力隨時施加、隨時撤銷以及隨意增大和減小，不管患者的自主力如何變化，中央處理器都能實時計算自主力的大小，從而確定手臂彎曲驅(qū)動電機輸出的輔助驅(qū)動力，患者的主動訓(xùn)練和被動訓(xùn)練有機地結(jié)合在一起。

6、當(dāng)患者的自主力恢復(fù)到較好水平后，所述手臂彎曲驅(qū)動電機還可以輸出反向作用力，使得患者的自主力除了需要帶動自身小臂以及手臂固定板的重力進行彎曲，還需要克服手臂彎曲驅(qū)動電機的反向作用下，從而更有效地訓(xùn)練的患者的自主用力能力。

7、為患者提供了舒適的座椅，同時能對兩個手臂進行鍛煉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的可全方位訓(xùn)練手臂活動能力的康復(fù)座椅的一個具體實施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2～圖4為圖1所示實施方式中康復(fù)訓(xùn)練器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖2-圖4所示實施方式中肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)部分的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖2-圖4所示實施方式中萬向連接結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)示意圖(剖面圖)。

圖7和圖8為圖3-圖4所示實施方式中手臂訓(xùn)練機與手掌訓(xùn)練機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9和圖10為圖7和圖8所示手臂訓(xùn)練機構(gòu)中彎曲驅(qū)動機構(gòu)和轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的爆炸圖，其中，圖9的爆炸部位為第一部分齒輪傳動機構(gòu)對應(yīng)處，圖10的爆炸部位為第二部分齒輪傳動機構(gòu)對應(yīng)處。

圖11為圖2～圖4中自主用力測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為圖2～圖4中控制系統(tǒng)的控制流程圖。

圖13為本發(fā)明的可全方位自主訓(xùn)練上肢體活動能力的康復(fù)座椅的第二個具體實施方式中萬向連接結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)示意圖(剖面圖)。

圖14為本發(fā)明的可全方位自主訓(xùn)練上肢體活動能力的康復(fù)座椅的第三個具體實施方式中手臂訓(xùn)練機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

實施例1

如圖1-圖4所示，本發(fā)明的可自主訓(xùn)練手臂活動能力的康復(fù)座椅，包括座椅本體40、支架15以及對稱設(shè)在座椅本體40兩側(cè)的兩個康復(fù)訓(xùn)練器；其中，所述座椅本體40上設(shè)有一個靠背40-1；所述支架15對稱安裝在所述靠背40-1上端的兩個側(cè)面上，該支架15與所述康復(fù)訓(xùn)練器連接；所述康復(fù)訓(xùn)練器包括用于訓(xùn)練手臂活動能力的手臂訓(xùn)練機構(gòu)13、用于訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)活動能力的肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)14、用于訓(xùn)練手掌活動能力的手掌訓(xùn)練機構(gòu)、自主用力測量機構(gòu)以及控制系統(tǒng)，其中，所述支架15與手臂訓(xùn)練機構(gòu)13之間通過萬向連接結(jié)構(gòu)連接，所述肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)14連接在手臂訓(xùn)練機構(gòu)13的底部，所述手掌訓(xùn)練機構(gòu)安裝在手臂訓(xùn)練機構(gòu)13的末端，所述的自主用力測量機構(gòu)安裝在所述手臂訓(xùn)練機構(gòu)的側(cè)面。

如圖6所示，所述萬向連接結(jié)構(gòu)包括連接桿16和萬向接頭，其中，所述連接桿16的一端固定在手臂訓(xùn)練機構(gòu)13上，另一端通過所述萬向結(jié)構(gòu)與支架15的上端連接，所述萬向接頭包括設(shè)在連接桿16上的球面凹窩16-1以及設(shè)在支架15上端的球面接頭17-1。所述支架15的上端設(shè)有球面連接件17，該球面連接件17的一端與支架15固定連接，另一端設(shè)置所述的球面接頭17-1。

參見圖4，所述肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)14包括擺動方向控制機構(gòu)、行走機構(gòu)、繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)以具有球面凹槽23-1的支撐底座23，其中，所述擺動方向控制機構(gòu)包括擺動控制電機18以及與擺動控制電機18主軸連接的轉(zhuǎn)動盤19，所述擺動控制電機18連接在手臂訓(xùn)練機構(gòu)13的底部；所述行走機構(gòu)包括行走電機21、連接架20以及設(shè)置在行走電機21主軸上的彈性膠輪22，其中，所述連接架20下端與行走電機21固定連接，上端鉸接在所述轉(zhuǎn)動盤19上，所述彈性膠輪22壓緊在支撐底座23的球面凹槽23-1內(nèi)，該彈性膠輪22在與球面凹槽23-1接觸的部位被壓縮；所述繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)由氣缸24構(gòu)成，該氣缸24的缸體的上端鉸接在所述轉(zhuǎn)動盤19上，該氣缸24的伸縮桿鉸接在所述連接架20上。

如圖7-圖10所示，所述手臂訓(xùn)練機構(gòu)13包括基座8、手臂固定板1、設(shè)在手臂固定板1上的手臂固定綁帶9、驅(qū)動手臂固定板1作彎曲與伸直運動的彎曲驅(qū)動機構(gòu)以及驅(qū)動手臂固定板1作往復(fù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)。

如圖7-圖10所示，所述手臂固定綁帶9的一端連接在手臂固定板1的其中一個邊沿上，另一端設(shè)有掛環(huán)11，所述手臂固定板1的另一個邊沿上設(shè)有掛鉤12，工作時所述掛環(huán)11勾掛在所述掛鉤12上；

如圖7-圖10所示，所述彎曲驅(qū)動機構(gòu)包括彎曲驅(qū)動固定座5、彎曲驅(qū)動電機2以及彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)，其中，所述手臂固定板1的一端通過第一轉(zhuǎn)軸4連接在彎曲驅(qū)動固定座5上，所述彎曲驅(qū)動電機2固定在彎曲驅(qū)動固定座5上，所述彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)連接在彎曲驅(qū)動電機2的主軸與手臂固定板1的第一轉(zhuǎn)軸4之間。

如圖7-圖10所示，所述彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)由第一部分齒輪傳動機構(gòu)3構(gòu)成，該第一部分齒輪傳動機構(gòu)3包括連接在彎曲驅(qū)動電機2主軸上的第一主動部分齒輪3-1和連接在第一轉(zhuǎn)軸4上的第一從動部分齒輪3-2；所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)由第二部分齒輪傳動機構(gòu)7構(gòu)成，該第二部分齒輪傳動機構(gòu)7包括連接在轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機6主軸上的第二主動部分齒輪7-1和連接在第二轉(zhuǎn)軸10上的第二從動部分齒輪7-2。所述第一從動部分齒輪3-2和第二從動部分齒輪7-2為內(nèi)齒輪。采用上述結(jié)構(gòu)的好處在于：所述齒輪傳動機構(gòu)采用部分齒輪的形式能夠更好地確保訓(xùn)練過程中患者的安全；訓(xùn)練過程中，彎曲驅(qū)動電機2和轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機6作往復(fù)轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動的行程應(yīng)當(dāng)限定在設(shè)定的范圍內(nèi)，否則如果轉(zhuǎn)動范圍超過設(shè)定行程，就可能對患者手臂產(chǎn)生扭傷，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故；兩個電機的轉(zhuǎn)動行程通常由中央處理器來控制；而采用上述部分齒輪傳動機構(gòu)后，如果轉(zhuǎn)動行程因意外超過設(shè)定范圍，該部分齒輪傳動機構(gòu)就會失去動力傳遞效果，從而切斷動力，確?；颊呤直郯踩?/p>

參見圖7～圖10，所述的手掌訓(xùn)練機構(gòu)包括手掌固定板26和驅(qū)動手掌固定板作彎曲與伸直運動的手掌彎曲驅(qū)動機構(gòu)；所述手掌彎曲驅(qū)動機構(gòu)包括手掌彎曲驅(qū)動固定座27、手掌彎曲驅(qū)動電機28以及手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)，其中，所述手掌固定板26通過第三轉(zhuǎn)軸29連接在手臂固定板的末端，所述手掌彎曲驅(qū)動固定座27通過第四轉(zhuǎn)軸30連接在手臂固定板的末端的下側(cè)，所述手掌彎曲驅(qū)動電機28固定在手掌彎曲驅(qū)動固定座27上，所述手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)連接在手掌彎曲驅(qū)動電機28的主軸與手掌固定板26的第三轉(zhuǎn)軸29之間。

參見圖7～圖10，所述手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)由絲杠傳動機構(gòu)31構(gòu)成，其中，絲杠傳動機構(gòu)31中的絲杠31-1與手掌彎曲驅(qū)動電機28的主軸連接，絲杠傳動機構(gòu)31中的絲杠螺母31-2固定在一連接塊31-3上，該連接塊31-3通過第五轉(zhuǎn)軸32與手掌固定板26的下側(cè)連接。利用絲杠傳動機構(gòu)31帶動手掌固定板26作彎曲運動，運動控制精度高、結(jié)構(gòu)緊湊。

參見圖7～圖11，所述自主用力測量機構(gòu)包括手臂固定綁帶9、光電傳感器33、感應(yīng)片34、彈簧39以及導(dǎo)向機構(gòu)，其中，所述導(dǎo)向機構(gòu)包括設(shè)在手臂固定板1側(cè)面上的導(dǎo)向座36和匹配于導(dǎo)向座36的導(dǎo)向孔中的導(dǎo)向桿35，所述導(dǎo)向桿35的上端設(shè)有上連接板37，下端設(shè)有下連接板38；所述手臂固定綁帶9的一端連接在所述上連接板37上，另一端設(shè)有掛環(huán)11，所述手臂固定板1在與導(dǎo)向機構(gòu)相對的一側(cè)上設(shè)有掛鉤12，工作時所述掛環(huán)11勾掛在所述掛鉤12上；所述光電傳感器33為多個，沿著豎向排列，該光電傳感器33設(shè)置在手臂固定板1中與導(dǎo)向機構(gòu)相同的一側(cè)上；所述感應(yīng)片34連接在所述下連接板38上，且位于所述光電傳感器33的感應(yīng)通道33-1對應(yīng)處；所述彈簧39套在導(dǎo)向桿35上，該彈簧39的上下兩端分別作用在上連接板37和下連接板38上。

參見圖11～圖12所示，所述控制系統(tǒng)包括中央處理器、存儲器以及驅(qū)動電路，該中央處理器的信號輸入端與所述光電傳感器33連接，信號輸出端通過驅(qū)動電路與所述手臂彎曲驅(qū)動電機2和轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機6連接。

如圖11所示，所述光電傳感器33為三個，當(dāng)感應(yīng)片34位于最下方的光電傳感器33處時，所述手臂彎曲驅(qū)動電機2施加正向輔助驅(qū)動力，當(dāng)感應(yīng)片34位于中間的光電傳感器33處時，所述手臂彎曲驅(qū)動電機2施加的輔助驅(qū)動力為零，當(dāng)感應(yīng)片34位于最上方的光電傳感器33處時，所述手臂彎曲驅(qū)動電機2施加反向輔助驅(qū)動力；而當(dāng)當(dāng)感應(yīng)片34位于最下方的光電傳感器33的下方時，此時患者沒有主動用力，手臂彎曲的力全部依靠所述手臂彎曲驅(qū)動電機2施加的正向輔助驅(qū)動力。

如圖7-圖10所示，所述手臂固定板1上設(shè)有與小臂形狀相匹配的定位槽1-1，以便于小臂的固定。

如圖11所示，所述導(dǎo)向桿35為兩個，每個導(dǎo)向桿35上設(shè)有一個彈簧39，使得受力均衡，自主力的測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

如圖5所示，所述氣缸24的缸體通過連接件25與所述轉(zhuǎn)動盤19連接，所述連接件25的一端固定在轉(zhuǎn)動盤19上，另一端向轉(zhuǎn)動盤19的徑向延伸后再斜向上延伸，并鉸接在所述缸體上。

下面結(jié)合附圖對上述可全方位自主訓(xùn)練上肢體活動能力的康復(fù)座椅的工作原理作進一步的描述：

如圖1-圖12所示，使用時，使用者坐在所述座椅本體40上，該使用者的手臂固定在手臂訓(xùn)練機構(gòu)13上，由該手臂訓(xùn)練機構(gòu)13訓(xùn)練手臂的活動能力，并由肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練機構(gòu)14以及萬向連接結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)的活動能力。使用者可以選擇單個手臂訓(xùn)練，也可以選擇兩個手臂同時訓(xùn)練。具體地，在進行肩關(guān)節(jié)活動能力訓(xùn)練時，分成兩個動作，第一個動作是訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)擺動的能力，第二個動作是訓(xùn)練肩關(guān)節(jié)繞轉(zhuǎn)的能力。第一個動作的訓(xùn)練過程為：在進行第一個動作訓(xùn)練時，所述彈性膠輪22呈直立狀態(tài)，亦即彈性膠輪22所在平面經(jīng)過球面凹槽23-1的底部；工作時，行走機構(gòu)中的行走電機21帶動彈性膠輪22轉(zhuǎn)動，由于彈性膠輪22彈性壓緊在支撐底座23的球面凹槽23-1內(nèi)，因此彈性膠輪22在球面凹槽23-1內(nèi)沿著某個平面作圓弧軌跡的行走(也就是沿著緯度方向行走，如圖1中箭頭所示)，在萬向連接結(jié)構(gòu)的配合下，整個手臂訓(xùn)練機構(gòu)13作單方向的擺動，從而實現(xiàn)對肩關(guān)節(jié)的擺動訓(xùn)練，擺動的幅度由行走電機21控制；當(dāng)需要改變擺動的方向時，所述擺動方向控制機構(gòu)中的擺動控制電機18帶動轉(zhuǎn)動盤19轉(zhuǎn)動，從而帶動整個行走機構(gòu)轉(zhuǎn)動，改變彈性膠輪22所在平面，進而改變擺動的方向。第二個動作的訓(xùn)練過程為：繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)中的氣缸24通過伸縮運動，帶動行走機構(gòu)相對于轉(zhuǎn)動盤19轉(zhuǎn)動一定角度，使得彈性膠輪22呈傾斜狀，此時彈性膠輪22壓緊在球面凹槽23-1的某一緯度上(彈性膠輪22的變形量應(yīng)當(dāng)保證當(dāng)彈性膠輪22進行擺轉(zhuǎn)到任何位置均能與球面凹槽23-1接觸)，隨后彈性膠輪22轉(zhuǎn)動，在球面凹槽23-1內(nèi)沿著經(jīng)度方向行走(如圖4接頭所示)，在萬向連接結(jié)構(gòu)的配合下，整個手臂訓(xùn)練機構(gòu)13作繞轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)對肩關(guān)節(jié)的繞轉(zhuǎn)訓(xùn)練，上臂的軌跡呈錐形，錐角的大小由繞轉(zhuǎn)角度控制機構(gòu)來控制。

在訓(xùn)練手臂的時候，使用者的小臂放在手臂固定板1上，并通過手臂固定綁帶9固定。所述手臂彎曲驅(qū)動機構(gòu)的作用在于驅(qū)動手臂固定板1作彎曲與伸直運動，從而訓(xùn)練小臂彎曲與伸直的能力，具體是通過手臂彎曲驅(qū)動電機2以及手臂彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)帶動手臂固定板1繞第一轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動；所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動手臂固定板1繞其長度方向的軸線轉(zhuǎn)動，從而訓(xùn)練小臂轉(zhuǎn)動的能力，具體是通過轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機6以及轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)帶動手臂固定板1繞第二轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動；所述手掌彎曲驅(qū)動機構(gòu)的作用在于驅(qū)動手掌固定板26作彎曲與伸直運動，從而訓(xùn)練手掌彎曲與伸直的能力，具體是通過手掌彎曲驅(qū)動電機28以及手掌彎曲驅(qū)動傳動機構(gòu)帶動手掌固定板26繞第三轉(zhuǎn)軸29轉(zhuǎn)動。

在進行小臂彎曲與伸直能力的訓(xùn)練時，患者可根據(jù)自己的能力自主施加一定的作用力，由自主用力測量機構(gòu)和中央處理器共同檢測和計算出自主作用力的大小，進而由中央處理器控制手臂彎曲驅(qū)動電機2輸出的輔助驅(qū)動力，該輔助驅(qū)動力隨患者自主用力的變化而變化，自主作用力越大，輔助驅(qū)動力就越小，從而盡可能地發(fā)揮患者的自主訓(xùn)練能力。具體地，當(dāng)患者的小臂自主施加作用力使小臂彎曲時，手臂固定綁帶9會帶動上連接板37、導(dǎo)向桿35、下連接板38以及感應(yīng)片34一起運動，上連接板37和下連接板38對彈簧39進行壓縮，所述感應(yīng)片34進入到光電傳感器33的感應(yīng)通道33-1中，所述自主作用力越大，感應(yīng)片34的移動距離就越大，且兩者呈線性關(guān)系(因為彈簧39的變形符合胡克定律)；由于設(shè)置有多個光電傳感器33，感應(yīng)片34移動距離的大小由光電傳感器33檢測，感應(yīng)片34到達不同的光電傳感器33處，相應(yīng)地能確定感應(yīng)片34的移動距離；光電傳感器33將感應(yīng)片34的實時位置信號傳送給中央處理器，中央處理器將該位置信號換算成所述自主力的大小，從而計算出手臂彎曲驅(qū)動電機2輸出的輔助驅(qū)動力，通過控制手臂彎曲驅(qū)動電機2的輸出功率的方式實現(xiàn)輔助驅(qū)動力的調(diào)節(jié)。在訓(xùn)練過程中，患者的自主力可以根據(jù)自身的能力隨時施加、隨時撤銷以及隨意增大和減小，不管患者的自主力如何變化，中央處理器都能實時計算自主力的大小，從而確定手臂彎曲驅(qū)動電機2輸出的輔助驅(qū)動力，患者的主動訓(xùn)練和被動訓(xùn)練有機地結(jié)合在一起。當(dāng)患者的自主力恢復(fù)到較好水平后，所述手臂彎曲驅(qū)動電機2還可以輸出反向作用力，使得患者的自主力除了需要帶動自身小臂以及手臂固定板1的重力進行彎曲，還需要克服手臂彎曲驅(qū)動電機2的反向作用下，從而更有效地訓(xùn)練的患者的自主用力能力。

實施例2

如圖13所示，本實施例與實施例1相比的不同之處在于，本實施例中，所述連接桿16在與球面凹窩16-1對應(yīng)處設(shè)有鎖緊螺釘，該鎖緊螺釘壓緊在球面接頭17-1上。其目的在于，讓球面凹窩16-1和球面接頭17-1之間的鎖緊更加牢固；使用時，如果要調(diào)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器20的位置，松開所述鎖緊螺釘，當(dāng)康復(fù)訓(xùn)練器20的位置調(diào)節(jié)好后，再鎖緊所述鎖緊螺釘即可。

實施例3

如圖14所示，本實施例與實施例1相比的不同之處在于，本實施例中，所述自主用力測量機構(gòu)的數(shù)量為三個，這些自主用力測量機構(gòu)沿著手臂固定板1的長度方向排列。其目的在于，根據(jù)杠桿原理，自主用力測量機構(gòu)距離第一轉(zhuǎn)軸4的距離不同，患者要帶動手臂固定板1向上彎曲轉(zhuǎn)動所需的力也不同，距離越近，所需的力越大，通過設(shè)置兩個以上的自主用力測量機構(gòu)，可以根據(jù)患者的自主力的大小選擇合適的自主用力測量機構(gòu)進行工作，適用性更好。

本發(fā)明的實施方式不限于此，按照本發(fā)明的上述內(nèi)容，利用本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。