穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)學(xué)機(jī)械用具的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]上肢康復(fù)訓(xùn)練矯形器是協(xié)助上肢各自由度運(yùn)動(dòng)不靈活的病患進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的醫(yī)療設(shè)備。人體上肢包括肘部和肩部多個(gè)自由度，而肘部自由度是實(shí)現(xiàn)前臂相對(duì)上臂的屈曲與舒張運(yùn)動(dòng)，是日常生活和工作中拿取、移動(dòng)、提舉物體的重要運(yùn)動(dòng)樞紐。肘部自由度的缺陷將會(huì)給患者生活帶來(lái)巨大的不便?，F(xiàn)有的上肢康復(fù)訓(xùn)練器大部分是非穿戴式的上肢康復(fù)訓(xùn)練器，即康復(fù)訓(xùn)練器須固定到墻壁、立柱或天花板上，肘部自由度的實(shí)現(xiàn)是將前臂固定到連桿型肘部自由度實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行器上，由機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)前臂相對(duì)于上臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，典型的是MIT MANUS[1]和清華大學(xué)設(shè)計(jì)的偏癱上肢復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人[2]。對(duì)于可穿戴式的肘部自由度的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，如韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)的HEXA可穿戴式機(jī)器人[3]，其技術(shù)方案是在肘部的體外側(cè)布置電機(jī)和盤(pán)式減速器，電機(jī)通過(guò)盤(pán)式減速器來(lái)降低轉(zhuǎn)速和提高扭矩。減速器的輸出軸線與肘部運(yùn)動(dòng)軸線重合，繼而帶動(dòng)前臂相對(duì)于上臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0003]由于非穿戴式的上肢康復(fù)訓(xùn)練矯形器固定在體外，如墻壁、立柱或天花板上，肘部自由度實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)也由體外伸到上肢，其主要問(wèn)題是移動(dòng)性較差，限制了病患和醫(yī)生的可移動(dòng)性。針對(duì)可穿戴式的肘部自由度實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，其傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案存在的問(wèn)題有:第一，機(jī)構(gòu)臃月中，穿戴不便。傳統(tǒng)方案使用電機(jī)疊加減速器的設(shè)計(jì)，為滿足前臂和手部訓(xùn)練任務(wù)所需的扭矩要求，此種機(jī)構(gòu)方案須采用輸出扭矩大的電機(jī)和大減速比(前臂托舉重物時(shí)需要減速比超過(guò)100)的減速器(或多級(jí)減速器)，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品的選型情況，此種機(jī)構(gòu)沿著肘部軸線方向的尺寸偏大，封裝性差，致使穿戴不便。此外，向外突出的電機(jī)和減速器還易與外界環(huán)境干涉，造成難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。第二，使用鋼制的大減速比或多級(jí)減速器，材料不可改變，重量較重，增加病患的訓(xùn)練負(fù)擔(dān)；第三，須另行設(shè)計(jì)自鎖和限位裝置，保證肘部運(yùn)動(dòng)的范圍不超過(guò)限制范圍，提高康復(fù)訓(xùn)練器的可控性與安全性；第四，經(jīng)濟(jì)成本高，使用大減速比或多級(jí)減速器產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，增加了機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提出穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，以解決上述機(jī)構(gòu)臃腫，重量大，穿戴不便，自鎖與限位裝置復(fù)雜以及價(jià)格昂貴的問(wèn)題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，包括電機(jī)、左右旋一體絲桿、螺母、固定板、連接軸、上臂托和前臂托，所述螺母包括左旋螺母和右旋螺母，所述固定板包括內(nèi)側(cè)固定板和外側(cè)固定板，其中，
[0007]所述電機(jī)固定基座設(shè)于所述內(nèi)側(cè)固定板和所述外側(cè)固定板之間并連接所述內(nèi)側(cè)固定板和所述外側(cè)固定板，所述電機(jī)與所述左右旋一體絲桿的一端通過(guò)聯(lián)軸器連接，所述電機(jī)固定于電機(jī)固定基座上；
[0008]同步帶輪通過(guò)連接軸和軸承安裝在內(nèi)外側(cè)固定板之間，所述連接軸通過(guò)鍵和緊釘螺釘與所述同步帶輪固定，并于所述內(nèi)側(cè)固定板的外部連接所述上臂托和所述前臂托；所述上臂托和所述前臂托分別套設(shè)于手臂的上臂和前臂上；
[0009]所述左旋螺母下側(cè)設(shè)有同步帶固定裝置，所述右旋螺母的上側(cè)設(shè)有同步帶調(diào)整裝置，，保證同步帶處于張緊狀態(tài)。所述同步帶固定裝置和所述同步帶調(diào)整裝置通過(guò)同步帶連接，所述同步帶繞設(shè)于所述同步帶輪上。
[0010]上述穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，其中，所述上臂托上設(shè)置上臂托綁帶，所述前臂托上設(shè)置前臂托綁帶，綁帶將所述上臂托和所述前臂托牢固固定于手臂上。
[0011]上述穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，其中，所述內(nèi)側(cè)固定板外部還安裝有肩肘部連接板，所述肩肘部連接板與外設(shè)的肩部機(jī)構(gòu)固定。
[0012]上述穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，其中，所述內(nèi)側(cè)固定板和所述外側(cè)固定板的相對(duì)面各設(shè)置有安裝槽，所述左旋螺母和所述右旋螺母旋設(shè)于所述左右旋一體絲桿上，螺母兩側(cè)的凸出部分嵌入到所述安裝槽，由所述安裝槽限制其運(yùn)動(dòng)時(shí)不翻轉(zhuǎn)。
[0013]上述穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，其中，所述左右旋一體絲桿與所述連接軸相對(duì)垂直的設(shè)置。
[0014]上述穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置，其中，所述連接軸與所述內(nèi)側(cè)固定板連接處安裝有渦卷彈簧，所述連接軸與所述外側(cè)固定板連接處安裝有所述渦卷彈簧。
[0015]本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)，產(chǎn)生的積極效果是:
[0016](I)本實(shí)用新型的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置為可穿戴式設(shè)計(jì)，整體機(jī)構(gòu)固定在上肢，背部將攜帶動(dòng)力源，可以解決移動(dòng)性差的弊端，使患者可以隨時(shí)隨地進(jìn)行相應(yīng)的康復(fù)訓(xùn)練，并完成生活中必要的上肢動(dòng)作。
[0017](2)本實(shí)用新型的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置沿上臂軸線(如圖1中標(biāo)識(shí)A所示)方向，在上臂體外側(cè)布置驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以避免肘部自由度軸線(如圖1中標(biāo)識(shí)B所示)方向尺寸過(guò)大造成的封裝問(wèn)題，同時(shí)減少運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與外界環(huán)境的干涉。顯著減小了機(jī)構(gòu)沿著肘部自由度軸線方向的尺寸(小于50mm，遠(yuǎn)小于單個(gè)電機(jī)加減速器的厚度)，讓整體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著對(duì)尺寸不敏感的上臂軸線布置。
[0018](3)本實(shí)用新型的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置減輕了重量且避免了重量的集中，減小肘部自由度實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的重量，便于穿戴。整體機(jī)構(gòu)的重量為SOOg以下，而使用傳統(tǒng)的電機(jī)加減速器方案的重量要超過(guò)900g。更重要的是，讓整體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著對(duì)尺寸不敏感的上臂軸線布置，可以讓重量分布更加平均，而非集中在肘部軸線附近。
[0019](4)本實(shí)用新型的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置使用左右旋一體滾珠絲桿加滑塊機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)系，具備了很好的自鎖性能，可控性好，左旋和右旋螺母都有確定的行程，保證了整體機(jī)構(gòu)具備限位功能。這樣，即便在訓(xùn)練時(shí)電機(jī)失控，該實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)也能在機(jī)械上保證不會(huì)讓提升物體的前臂馬上掉下，給患者帶來(lái)二次傷害。
[0020](5)本實(shí)用新型的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置整體實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)多使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)件，較昂貴的盤(pán)式減速器而言，經(jīng)濟(jì)成本降低。
【附圖說(shuō)明】
[0021]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1為本實(shí)用新型的穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型的穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置的側(cè)視圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型的穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型的穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置的前臂舒張狀態(tài)示意圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型的穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置的前臂屈曲狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本實(shí)用新型的限定。
[0028]實(shí)施例
[0029]請(qǐng)結(jié)合圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的一種穿戴式康復(fù)訓(xùn)練器的肘部自由度實(shí)現(xiàn)裝置100，包括電機(jī)1、左右旋一體絲桿4、螺母、固定板、連接軸10、上臂托13和前臂托14，螺母包括左旋螺母5和右旋螺母6，固定板包括內(nèi)側(cè)固定板11和外側(cè)固定板12，其中，
[0030]電機(jī)固定基座2設(shè)于內(nèi)側(cè)固定板11和外側(cè)固定板12之間并連接內(nèi)側(cè)固定板11和外側(cè)