一種頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人及其附屬理療組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人及其附屬理療組件，所述附屬理療組件用于對(duì)患者進(jìn)行理療，以及提供其他附屬輔助功能，包括視頻播放器、音樂(lè)播放器和加熱按摩裝置，視頻播放器和音樂(lè)播放器安裝在所述支柱上，加熱按摩裝置安裝在所述可調(diào)節(jié)座椅上。本發(fā)明的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)頸椎牽引角度、方向和牽引力大小的精準(zhǔn)調(diào)控，對(duì)頸椎疾病患者可以進(jìn)行全方位的康復(fù)治療，大大縮短頸椎疾病的康復(fù)時(shí)間。
【專利說(shuō)明】
一種頸椎牽弓I康復(fù)機(jī)器人及其附屬理療組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人及其附屬理療組件。
【【背景技術(shù)】】
[0002]頸椎是脊柱中活動(dòng)度最大的地方，能夠旋轉(zhuǎn)，左右側(cè)彎和前后屈伸。同時(shí)頸椎的椎間小關(guān)節(jié)面接近水平，所以容易出現(xiàn)關(guān)節(jié)脫位交鎖。同時(shí)頸椎上連枕骨，下聯(lián)胸椎，頸椎椎體后方是頸髓，上頸段為延髓，有生命中樞，損傷到神經(jīng)，病情嚴(yán)重，可以危及生命。所以頸椎損傷的特點(diǎn)為:頸椎損傷容易發(fā)生，頸椎骨折約占全部脊柱骨折的30%，可直接危及患者生命或者是高位截癱的可能性。頸椎在上方和顱骨及其結(jié)構(gòu)相連，當(dāng)頭部和頸部的力量超過(guò)其保護(hù)結(jié)構(gòu)所能分散的能力時(shí)，頸椎將受損傷，頸椎損傷中大約有40%的患者將有神經(jīng)癥狀，大約10%的創(chuàng)傷性脊髓損傷的患者無(wú)明顯脊椎損傷的X線證據(jù)，由于頸椎損傷危險(xiǎn)性較大，也有較大的潛在危險(xiǎn)性，所以正確評(píng)估和及早治療頸椎損傷以及潛在的頸椎損傷非常重要。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)頸椎康復(fù)治療的已有一些專利成果，而這些成果均有一定地局限性，如能夠牽引的角度固定、模擬醫(yī)師治療過(guò)程能力不足、固定不夠平穩(wěn)、穿戴不夠舒適等。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明主要針對(duì)于頸椎損傷患者，結(jié)合機(jī)器人學(xué)、人體運(yùn)動(dòng)學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等理論進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，提出一種具有多自由度訓(xùn)練方向、多模態(tài)訓(xùn)練形式的頸椎牽引康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:
[0005]—種頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人，該機(jī)器人包括支撐座、支柱、牽引繩索、牽引頭套、牽引角度調(diào)節(jié)裝置、可調(diào)節(jié)座椅、牽引方向調(diào)節(jié)裝置、柔和力控制裝置、計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)；
[0006]所述支撐座用于支撐整個(gè)機(jī)器人，所述支柱垂直固定在所述支撐座上；
[0007]所述牽引角度調(diào)節(jié)裝置固定在所述支柱的頂端，并與所述支撐座平行;所述牽引角度調(diào)節(jié)裝置包括水平設(shè)置的橫桿、絲桿滑臺(tái)、第三電機(jī)、拉線位移傳感器;所述絲桿滑臺(tái)固定在所述橫桿的上方，并具有可在該絲桿滑臺(tái)上滑動(dòng)的滑塊，所述第三電機(jī)用于拉動(dòng)該滑塊在絲桿滑臺(tái)上滑動(dòng);所述滑塊下方固定連接了一個(gè)滑輪;所述拉線位移傳感器的鋼繩連接于所述滑塊，用于檢測(cè)滑塊的位移；
[0008]所述柔和力控制裝置包括底座，以及在底座上固定的第一電機(jī)及減速器組件、第一聯(lián)軸器、扭矩傳感器組件和線輪組件，所述底座固定在所述支撐座上，第一電機(jī)通過(guò)減速器輸出扭矩，第一聯(lián)軸器一端連接所述減速器，另一端連接所述線輪組件，該線輪組件上纏繞著所述牽引繩索。所述扭矩傳感器組件設(shè)置在聯(lián)軸器和線輪組件之間，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋輸出扭矩的大??；當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)工作時(shí)，其可帶動(dòng)線輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而拉動(dòng)牽引繩索；
[0009]所述支柱上固定了兩個(gè)滑輪，所述橫桿下方固定了一個(gè)滑輪，在所述線輪組件上纏繞的牽引繩索依次穿過(guò)支柱上的兩個(gè)滑輪，再穿過(guò)橫桿上的滑輪，然后穿過(guò)滑塊上的滑輪，最后連接到所述牽引頭套；
[0010]所述牽引方向調(diào)節(jié)裝置包括第二電機(jī)及減速器組件、第二聯(lián)軸器、齒輪箱、自潤(rùn)滑軸承和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，第二電機(jī)通過(guò)減速器輸出扭矩給所述第二聯(lián)軸器的一端，第二聯(lián)軸器的另一端連接齒輪箱;所述齒輪箱用于實(shí)現(xiàn)水平傳動(dòng)向垂直傳動(dòng)的換向，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)該自潤(rùn)滑軸承連接在齒輪箱上；當(dāng)?shù)诙姍C(jī)工作時(shí)，可以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，所述可調(diào)節(jié)座椅固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上；
[0011]所述計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)分別與上述三個(gè)電機(jī)以及拉線位移傳感器、扭矩傳感器組件相連接，可通過(guò)所述拉線位移傳感器的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算牽引的角度，可根據(jù)醫(yī)生設(shè)置的牽引角度控制所述第三電機(jī)，可根據(jù)所述扭矩傳感器組件反饋的信號(hào)，控制第一電機(jī)的輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)牽引力的柔和控制;可主動(dòng)控制上述三個(gè)電機(jī)的工作，也可被動(dòng)采集記錄三個(gè)電機(jī)的工作過(guò)程，將采集到的過(guò)程信息存檔到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，之后能根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)文件控制電機(jī)工作，從而復(fù)現(xiàn)頸椎牽引過(guò)程。
[0012]進(jìn)一步地，該機(jī)器人還包括附屬理療組件，用于對(duì)患者進(jìn)行理療，以及提供其他附屬輔助功能，包括視頻播放器、音樂(lè)播放器和加熱按摩裝置，視頻播放器和音樂(lè)播放器安裝在所述支柱上，加熱按摩裝置安裝在所述可調(diào)節(jié)座椅上。
[0013]優(yōu)選的，所述絲桿滑臺(tái)的有效行程為1000mm。
[0014]優(yōu)選的，所述牽引角度調(diào)節(jié)裝置允許的牽引角度為O到60度。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本發(fā)明的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)頸椎牽引角度、方向和牽引力大小的精準(zhǔn)調(diào)控，對(duì)頸椎疾病患者可以進(jìn)行全方位的康復(fù)治療，大大縮短頸椎疾病的康復(fù)時(shí)間。
【【附圖說(shuō)明】】
[0016]此處所說(shuō)明的附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中:
[0017]圖1和圖2是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明機(jī)器人的牽引角度調(diào)節(jié)裝置示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明機(jī)器人的柔和力控制裝置示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明機(jī)器人的牽引繩索和牽引頭套安裝示意圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明機(jī)器人的牽引方向調(diào)節(jié)裝置示意圖；
【【具體實(shí)施方式】】
[0022]下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明僅用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0023]參見(jiàn)附圖1-2，本發(fā)明的頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人在總體結(jié)構(gòu)上包括支撐座、支柱、牽弓丨繩索、牽引頭套、牽引角度調(diào)節(jié)裝置、可調(diào)節(jié)座椅、牽引方向調(diào)節(jié)裝置、柔和力控制裝置、附屬理療組件、計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)。
[0024]所述支撐座呈長(zhǎng)條形，是整個(gè)機(jī)器人的底座，用于支撐整個(gè)機(jī)器人。所述支柱垂直固定在支撐座上，在支柱的頂端，固定連接著水平設(shè)置的牽引角度調(diào)節(jié)裝置，該牽引角度調(diào)節(jié)裝置與支撐座平行。
[0025]參見(jiàn)附圖3，其示出了本發(fā)明機(jī)器人的牽引角度調(diào)節(jié)裝置，該牽引角度調(diào)節(jié)裝置包括橫桿、絲桿滑臺(tái)、第三電機(jī)、拉線位移傳感器，所述橫桿水平設(shè)置，在所述橫桿上方固定了所述絲桿滑臺(tái)，該絲桿滑臺(tái)的有效行程為1000mm，滑塊可在該絲桿滑臺(tái)上滑動(dòng)，所述第三電機(jī)可以拉動(dòng)該滑塊在絲桿滑臺(tái)上滑動(dòng)。所述滑塊下方固定了一個(gè)滑輪，用于穿過(guò)牽引繩索。所述拉線位移傳感器的鋼繩連接于所述滑塊，用于測(cè)量滑塊的位移，計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)通過(guò)滑塊的位移就可以計(jì)算出牽引的角度。優(yōu)選的，牽引的角度(即牽引繩索對(duì)頸椎牽引力與垂直方向的夾角)應(yīng)該為O到60度為宜。
[0026]參見(jiàn)附圖4，其示出了本發(fā)明機(jī)器人的柔和力控制裝置，所述柔和力控制裝置具有一個(gè)底座，該底座固定在所述支撐座上，在底座上固定了第一電機(jī)及減速器組件、第一聯(lián)軸器、扭矩傳感器組件和線輪組件，第一電機(jī)與該減速器連接，通過(guò)減速器輸出扭矩，所述第一聯(lián)軸器一端用傳動(dòng)件連接減速器，另一端輸出連接到線輪組件，該線輪組件上纏繞著牽引繩索。所述扭矩傳感器組件設(shè)置在聯(lián)軸器和線輪組件之間，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋輸出扭矩的大小。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)工作時(shí)，其可帶動(dòng)線輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而拉動(dòng)牽引繩索，實(shí)現(xiàn)對(duì)頸椎的牽引。計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)可以根據(jù)所述扭矩傳感器組件反饋的信號(hào)，控制第一電機(jī)的輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)牽引力的柔和控制。
[0027]參見(jiàn)附圖5，其示出了牽引繩索和牽引頭套的安裝設(shè)置。在所述支柱上固定了兩個(gè)滑輪，在牽引角度調(diào)節(jié)裝置的橫桿上還固定了一個(gè)滑輪。在上述線輪組件上纏繞的牽引繩索依次穿過(guò)支柱上的兩個(gè)滑輪，再穿過(guò)橫桿上的滑輪，然后穿過(guò)牽引角度調(diào)節(jié)裝置的滑塊上的滑輪，最后連接到所述牽引頭套。
[0028]參見(jiàn)附圖6，其示出了本發(fā)明機(jī)器人的牽引方向調(diào)節(jié)裝置，該牽引方向調(diào)節(jié)裝置也安裝在所述支撐座上。該牽引方向調(diào)節(jié)裝置包括第二電機(jī)及減速器組件、第二聯(lián)軸器、齒輪箱、自潤(rùn)滑軸承和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。第二電機(jī)通過(guò)減速器輸出扭矩，所述第二聯(lián)軸器一端連接減速器，另一端連接齒輪箱，可消除部分軸向力;所述齒輪箱用于實(shí)現(xiàn)水平傳動(dòng)向垂直傳動(dòng)的換向；所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)該自潤(rùn)滑軸承連接在齒輪箱上，該軸承可承受徑向力，以保證齒輪箱不受軸向力?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)诙姍C(jī)工作時(shí)，可以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全方位的360度旋轉(zhuǎn)。所述可調(diào)節(jié)座椅固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，因此當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可調(diào)節(jié)座椅也跟著旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)牽引方向的變化。
[0029]所述附屬理療組件用于對(duì)患者進(jìn)行其他理療功能，以及一些其他附屬輔助功能，可包括視頻播放器、音樂(lè)播放器和加熱按摩裝置，視頻播放器和音樂(lè)播放器可以安裝在支柱上，加熱按摩裝置可安裝在所述可調(diào)節(jié)座椅上。
[0030]所述計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)分別與上述三個(gè)電機(jī)以及拉線位移傳感器、扭矩傳感器組件相連接，一方面可以主動(dòng)控制三個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，另一方面可以采集所述三個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和兩個(gè)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)存檔到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，之后能夠根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)文件控制電機(jī)工作，從而復(fù)現(xiàn)頸椎牽引過(guò)程。
[0031]三個(gè)電機(jī)由計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)操作界面進(jìn)行控制，可以完成對(duì)三個(gè)電機(jī)的主動(dòng)加載控制(即直接控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)牽引患者頸椎)、被動(dòng)加載信息采集(即先由醫(yī)師主動(dòng)控制，對(duì)固定在本發(fā)明機(jī)器人上的患者頸椎進(jìn)行牽引時(shí)，計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)記錄每個(gè)電機(jī)的工作過(guò)程)、對(duì)采集的信息進(jìn)行主動(dòng)復(fù)現(xiàn)控制(即復(fù)現(xiàn)所記錄的每個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程以模擬醫(yī)師的治療過(guò)程)。
[0032]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
[0033]使用本發(fā)明的康復(fù)機(jī)器人時(shí)，患者先坐在可調(diào)節(jié)座椅上，用座椅上的固定帶將患者上身和腰部固定，然后用牽引頭套將患者的下頌和枕部固定，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)，醫(yī)生可設(shè)置牽引角度，計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整牽引角度調(diào)節(jié)裝置上的滑塊位置，實(shí)現(xiàn)牽引角度的調(diào)整，然后醫(yī)生可調(diào)整牽引方向調(diào)節(jié)裝置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)座椅，實(shí)現(xiàn)不同牽引方向的調(diào)整，最后操作柔和力控制裝置，對(duì)頸椎進(jìn)行牽引，其中計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)根據(jù)所述扭矩傳感器組件反饋的信號(hào)，控制第一電機(jī)的輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)牽引力的柔和控制。計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)還可以采集每個(gè)電機(jī)的工作過(guò)程并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，將整個(gè)過(guò)程采集并存儲(chǔ)完畢后，根據(jù)存儲(chǔ)的信息對(duì)每個(gè)電機(jī)進(jìn)行主動(dòng)加載，復(fù)現(xiàn)每個(gè)電機(jī)的輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)生治療過(guò)程的模擬。通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的加載頻率可以調(diào)節(jié)牽引過(guò)程中電機(jī)輸出的快慢。再次使用時(shí)，可以直接根據(jù)已存儲(chǔ)的文件直接進(jìn)行康復(fù)治療。
[0034]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，該機(jī)器人包括支撐座、支柱、牽引繩索、牽引頭套、牽引角度調(diào)節(jié)裝置、可調(diào)節(jié)座椅、牽引方向調(diào)節(jié)裝置、柔和力控制裝置、計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)、附屬理療組件； 所述支撐座用于支撐整個(gè)機(jī)器人，所述支柱垂直固定在所述支撐座上； 所述牽引角度調(diào)節(jié)裝置固定在所述支柱的頂端，并與所述支撐座平行;所述牽引角度調(diào)節(jié)裝置包括水平設(shè)置的橫桿、絲桿滑臺(tái)、第三電機(jī)、拉線位移傳感器;所述絲桿滑臺(tái)固定在所述橫桿的上方，并具有可在該絲桿滑臺(tái)上滑動(dòng)的滑塊，所述第三電機(jī)用于拉動(dòng)該滑塊在絲桿滑臺(tái)上滑動(dòng);所述滑塊下方固定連接了一個(gè)滑輪;所述拉線位移傳感器的鋼繩連接于所述滑塊，用于檢測(cè)滑塊的位移； 所述柔和力控制裝置包括底座，以及在底座上固定的第一電機(jī)及減速器組件、第一聯(lián)軸器、扭矩傳感器組件和線輪組件，所述底座固定在所述支撐座上，第一電機(jī)通過(guò)減速器輸出扭矩，第一聯(lián)軸器一端連接所述減速器，另一端連接所述線輪組件，該線輪組件上纏繞著所述牽引繩索。所述扭矩傳感器組件設(shè)置在聯(lián)軸器和線輪組件之間，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋輸出扭矩的大?。划?dāng)?shù)谝浑姍C(jī)工作時(shí)，其可帶動(dòng)線輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而拉動(dòng)牽引繩索； 所述支柱上固定了兩個(gè)滑輪，所述橫桿下方固定了一個(gè)滑輪，在所述線輪組件上纏繞的牽引繩索依次穿過(guò)支柱上的兩個(gè)滑輪，再穿過(guò)橫桿上的滑輪，然后穿過(guò)滑塊上的滑輪，最后連接到所述牽引頭套； 所述牽引方向調(diào)節(jié)裝置包括第二電機(jī)及減速器組件、第二聯(lián)軸器、齒輪箱、自潤(rùn)滑軸承和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，第二電機(jī)通過(guò)減速器輸出扭矩給所述第二聯(lián)軸器的一端，第二聯(lián)軸器的另一端連接齒輪箱;所述齒輪箱用于實(shí)現(xiàn)水平傳動(dòng)向垂直傳動(dòng)的換向，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)該自潤(rùn)滑軸承連接在齒輪箱上；當(dāng)?shù)诙姍C(jī)工作時(shí)，可以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，所述可調(diào)節(jié)座椅固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上； 所述計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)分別與上述三個(gè)電機(jī)以及拉線位移傳感器、扭矩傳感器組件相連接，可通過(guò)所述拉線位移傳感器的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算牽引的角度，可根據(jù)醫(yī)生設(shè)置的牽引角度控制所述第三電機(jī)，可根據(jù)所述扭矩傳感器組件反饋的信號(hào)，控制第一電機(jī)的輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)牽引力的柔和控制；可主動(dòng)控制上述三個(gè)電機(jī)的工作，也可被動(dòng)采集記錄三個(gè)電機(jī)的工作過(guò)程，將采集到的過(guò)程信息存檔到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，之后能根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)文件控制電機(jī)工作，從而復(fù)現(xiàn)頸椎牽引過(guò)程； 所述附屬理療組件用于對(duì)患者進(jìn)行理療，以及提供其他附屬輔助功能，包括視頻播放器、音樂(lè)播放器和加熱按摩裝置，視頻播放器和音樂(lè)播放器安裝在所述支柱上，加熱按摩裝置安裝在所述可調(diào)節(jié)座椅上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述絲桿滑臺(tái)的有效行程為100mmο3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的頸椎牽引康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述牽引角度調(diào)節(jié)裝置允許的牽引角度為O到60度。
【文檔編號(hào)】A61H1/02GK105853149SQ201610369061
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】李想
【申請(qǐng)人】哈爾濱天愈康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人有限公司