本實(shí)用新型涉及一種可嫁接上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，屬于康復(fù)醫(yī)療和運(yùn)動(dòng)健身器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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社會(huì)老齡化程度日益加深、腦卒中、脊髓損傷等原因?qū)е轮w運(yùn)動(dòng)功能降低，甚至全部喪失，嚴(yán)重影響了生活質(zhì)量?？祻?fù)治療是恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能的有效途徑，傳統(tǒng)物理治療師與病人一對(duì)一的康復(fù)治療方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、治療費(fèi)用高等不足，因此，康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備成為解決這一矛盾的有效途徑。自上世紀(jì)中葉以來，科研人員在康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備上取得了諸多成果，如單自由度式、外骨骼、懸吊式等康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備的成功研制與商業(yè)化。但它們存在一些不足：操作復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)形式單一等，研制一款能夠?qū)崿F(xiàn)人體上肢三維運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練裝置具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、應(yīng)用范圍廣泛、可嫁接到其他康復(fù)和健身器械上、能應(yīng)用于上肢的康復(fù)和健身訓(xùn)練、可實(shí)現(xiàn)三維空間運(yùn)動(dòng)的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種可嫁接上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，其包括：

依次串聯(lián)的手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及支柱；

所述手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：由腕部下端板、腕部上端板以及連接在腕部下端板與腕部上端板之間的三根直線推桿構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；

所述前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端與所述腕部下端板固聯(lián)，前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的后端與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端鉸接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；

所述上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的后端與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固聯(lián)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端與機(jī)構(gòu)懸臂固聯(lián)；

在所述支柱的上端設(shè)有由前端板、后端板以及連接在前端板與后端板之間的三根直線推桿構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)懸臂與所述前端板固聯(lián)。

所述手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，各直線推桿的下端通過平鉸鏈與腕部下端板上的凸臺(tái)鉸接，各直線推桿的上端通過球鉸鏈與腕部上端板鉸接。

在前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿推動(dòng)前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有前臂外支撐桿和前臂內(nèi)支撐桿，兩者通過滑槽連接構(gòu)成滑動(dòng)副，前臂內(nèi)支撐桿的前端與腕部下端板固聯(lián)，前臂外支撐桿的后端與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端鉸接；

前臂外支撐桿的底面中部固設(shè)有延伸桿，該延伸桿的末端與前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿下端鉸接，前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿上端與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端底面鉸接，構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)；前臂第一托盤、前臂第二托盤通過夾緊裝置分別固定在前臂內(nèi)支撐桿和前臂外支撐桿上，前臂綁帶固定在前臂第一托盤的槽上。

所述上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有上臂前支撐桿和上臂后支撐桿，兩者通過滑槽連接構(gòu)成滑動(dòng)副，上臂前支撐桿的前端與前臂外支撐桿、前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿的上端鉸接；上臂后支撐桿與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固聯(lián)；

上臂前托盤上臂后托盤通過夾緊裝置分別固定在上臂前支撐桿、上臂后支撐桿上，上臂綁帶固定在上臂前托盤的槽上。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端與上臂后支撐桿固聯(lián)，另一端與機(jī)構(gòu)懸臂固聯(lián)；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端之間能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

與機(jī)構(gòu)懸臂連接的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一端內(nèi)設(shè)有電機(jī)及減速機(jī)，與上臂后支撐桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端與所述減速機(jī)的輸出軸固聯(lián)。

所述支柱與機(jī)架相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；齒輪固定在倒L形的支柱上，箭頭型銷子一端卡在齒輪槽內(nèi)，一端與鋼絲相連，鋼絲繞過軸與腳踏相連，彈簧套在箭頭型銷子上。

所述機(jī)架外部設(shè)置有外罩，外罩是一個(gè)箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有四個(gè)圓形槽，分別用于固定倒L形的支柱上的兩個(gè)大軸承和軸兩端的小軸承，箭頭型銷子后部的擋板與箱體通過螺栓固連。

與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在：

本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)上肢三維空間運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上肢主被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練和同步異步訓(xùn)練。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于嫁接到其它康復(fù)和健身訓(xùn)練器械、座椅、按摩椅和輪椅上。

本實(shí)用新型應(yīng)用范圍廣，可用于上肢在三維空間實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練和鍛煉。

本實(shí)用新型康復(fù)訓(xùn)練模式多樣，使用過程中把兩對(duì)裝置對(duì)稱布置于左/右手旁，可以實(shí)現(xiàn)同步/異步訓(xùn)練。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊靈活，可以自由收放，不使用時(shí)可以折疊，占用空間小。

本實(shí)用新型具有可拆卸性，手腕、前臂和上臂三部分可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)組合也可以拆開進(jìn)行分別對(duì)腕、肘、肩關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練。

本實(shí)用新型可使下肢在三維空間中實(shí)現(xiàn)不同軌跡、不同幅度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，使其既能適應(yīng)同一位訓(xùn)練者在不同的康復(fù)期和訓(xùn)練狀態(tài)的鍛煉的情況，又能滿足不同身高的訓(xùn)練者進(jìn)行康復(fù)和健身鍛煉的需求。

主動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)自身的控制電流可阻力環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)訓(xùn)練，不僅可以作為康復(fù)鍛煉器使用來康復(fù)肢體，而且能夠作為健身器械使用來增強(qiáng)體質(zhì)。

附圖說明：

圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的外部整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1支柱，2前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿，3懸臂，4機(jī)架，5齒輪，6箭頭型銷子，7擋板，8鋼絲，9腳踏，10手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，101腕部下端板，102腕部上端板，20前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，201前臂內(nèi)支撐桿，202前臂外支撐桿，203夾緊裝置，204A前臂第一托盤，204B前臂第二托盤，205前臂綁帶，30上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，301上臂前支撐桿，302上臂后支撐桿，303A上臂后托盤，303B上臂前托盤，304上臂綁帶，305轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，11前端板，12后端板，13外罩，14彈簧。

以下通過具體實(shí)施方式，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例：參見圖1、2，本實(shí)施例的可嫁接三維運(yùn)動(dòng)上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，其包括：

依次串聯(lián)的手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)10、前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)20、上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)30、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)305以及支柱1。

具體結(jié)構(gòu)中，手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)為：由腕部下端板101、腕部上端板102以及連接在腕部下端板與腕部上端板之間的三根直線推桿構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；

在手腕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，各直線推桿的下端通過平鉸鏈與腕部下端板101上的凸臺(tái)鉸接，各直線推桿的上端通過球鉸鏈與腕部上端板102鉸接，并且三根直線推桿在圓周方向上呈等分分布；腕部上端板102的頂面為半球面(或者呈蘑菇冠部形狀)，三根直線推桿同時(shí)伸縮，則帶動(dòng)腕部上端板102做升降運(yùn)動(dòng)，即帶動(dòng)腕部做上下運(yùn)動(dòng)，一根或兩根直線推桿伸縮，則帶動(dòng)腕部做擺動(dòng)動(dòng)作。

進(jìn)一步的，前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)20的前端與腕部下端板101固聯(lián)，前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)20的后端與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)30的前端鉸接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，在前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿2推動(dòng)前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)；

具體結(jié)構(gòu)中，前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)20具有前臂外支撐桿202和前臂內(nèi)支撐桿201，兩者通過滑槽連接構(gòu)成滑動(dòng)副，前臂內(nèi)支撐桿201的前端與腕部下端板101固聯(lián)，前臂外支撐桿202的后端與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)30的前端鉸接；

上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有上臂前支撐桿301和上臂后支撐桿302，兩者通過滑槽連接構(gòu)成滑動(dòng)副，上臂前支撐桿301的前端與前臂外支撐桿202、前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿的上端鉸接；上臂后支撐桿302與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固聯(lián)。

具體結(jié)構(gòu)中，前臂外支撐桿202的底面中部固設(shè)有延伸桿，該延伸桿的末端與前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿下端鉸接，前臂轉(zhuǎn)動(dòng)推桿上端與上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端底面鉸接，構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)；前臂第一托盤204A、前臂第二托盤204B通過夾緊裝置203分別固定在前臂內(nèi)支撐桿201和前臂外支撐桿202上，前臂綁帶205固定在前臂第一托盤204A的槽上。

上臂前托盤303B、上臂后托盤303A通過夾緊裝置分別固定在上臂前支撐桿301、上臂后支撐桿302上，上臂綁帶304固定在上臂前托盤303B的槽上。

圖1中所示，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端與上臂后支撐桿302固聯(lián)，另一端與機(jī)構(gòu)懸臂3固聯(lián)；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端之間能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體設(shè)置中，在與機(jī)構(gòu)懸臂3連接的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一端內(nèi)設(shè)有電機(jī)及減速機(jī)，與上臂后支撐桿302連接的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端與減速機(jī)的輸出軸固聯(lián)，由輸出軸支撐上臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、前臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和腕部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由輸出軸帶動(dòng)這幾個(gè)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端之間也可通過平面軸承連接，從外部驅(qū)動(dòng)。

圖1、2所示，在支柱的上端設(shè)有由前端板11、后端板(12)以及連接在前端板與后端板之間的三根直線推桿構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)懸臂3與前端板11固聯(lián)。

為實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)讓位，將支柱1設(shè)計(jì)為可在機(jī)架4上轉(zhuǎn)動(dòng)和鎖定，具體結(jié)構(gòu)中，支柱通過滾動(dòng)軸承與機(jī)架4相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；齒輪5固定在倒L形的支柱1上，箭頭型銷子6一端卡在齒輪5槽內(nèi)，一端與鋼絲8相連，鋼絲繞過軸與腳踏9相連，彈簧14套在箭頭型銷子(6)上。踩下腳踏時(shí)，鋼絲拉動(dòng)箭頭型銷子6脫離齒輪5的槽，此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)支柱1，到位后，松開腳踏，在彈簧14的復(fù)位力的作用下，箭頭型銷子6插入齒輪5的槽內(nèi)，從而將支柱1鎖定在機(jī)架4上。

機(jī)架4外部設(shè)置有外罩13，外罩13是一個(gè)箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有四個(gè)圓形槽，分別用于固定倒L形的支柱1上的兩個(gè)大軸承和軸兩端的小軸承，箭頭型銷子6后部的擋板7與箱體通過螺栓固連。

本實(shí)用新型康復(fù)訓(xùn)練裝置可應(yīng)用于上肢運(yùn)動(dòng)功能下降或喪失人群的康復(fù)訓(xùn)練，幫助使用者實(shí)現(xiàn)三維空間下運(yùn)動(dòng)軌跡的康復(fù)訓(xùn)練。對(duì)于上肢體功能健全的普通人群來說，也可以進(jìn)行健康訓(xùn)練，幫助其增強(qiáng)身體運(yùn)動(dòng)能力，本實(shí)用新型康復(fù)訓(xùn)練裝置能夠使患者上肢完成更加復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用范圍廣，具有非常大的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。