一种摇杆式上肢康复训练装置的制作方法

1.本技术涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种摇杆式上肢康复训练装置。


背景技术：

2.康复机器人的研究始于上世纪80年代。1990年以前，主要是欧美及日本从事此方面的研究。1990年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。国际上，康复机器人的研究开发越来越自动化与智能化。
3.目前上肢康复训练装置大多只是在一个平面进行康复训练，其在三维空间中的康复训炼受限于各个平面，无法实现三维空间中的运动，导致康复效果差。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种摇杆式上肢康复训练装置，以解决现有技术中的缺点与不足。
5.本技术的一种摇杆式上肢康复训练装置，包括：底座、第一旋转座、第二旋转座、第一电机、第二电机以及摇杆；
6.所述底座上设置有相对布置的轴承座，所述第一旋转座的相对两端分别通过第一转轴转动连接于所述轴承座，所述第二旋转座设置于所述第一旋转座内，所述第二旋转座的相对两端分别通过第二转轴转动连接于所述第一旋转座，所述第一转轴的轴线与所述第二转轴的轴线相垂直，所述第一电机安装于所述底座上，并通过第一传动部件驱动连接所述第一转轴，所述第二电机安装于所述第一旋转座上，通过第二传动部件驱动连接所述第二转轴，所述摇杆的底部连接于所述第二旋转座，所述摇杆的顶部连接有上肢连接件。
7.相对于现有技术，本技术实施例所述的摇杆式上肢康复训练装置能够对患者的上肢进行系统化的康复训练，其能够提供三维立体空间中沿任意方向的康复训练，同时能够保证完成动作的准确性、一致性以及多样性，适用患者人群广泛，可以达到良好的康复训练效果。
8.在一优选或可选实施例中，所述的摇杆式上肢康复训练装置还包括控制单元，所述控制单元分别电连接于所述第一电机和第二电机，所述控制单元用于控制所述第一电机和第二电机的运行。
9.在一优选或可选实施例中，所述控制单元包括第一角度传感器、第二角度传感器以及控制器，所述第一角度传感器连接于所述第一转轴，用于检测所述第一旋转座的偏转角度，所述第二角度传感器连接于所述第二转轴，用于检测所述第二旋转座的偏转角度，所述控制器分别电连接于所述第一角度传感器、第二角度传感器、第一电机和第二电机。
10.在一优选或可选实施例中，所述上肢连接件与所述摇杆可拆卸连接。
11.在一优选或可选实施例中，所述摇杆为可伸缩结构。
12.在一优选或可选实施例中，所述摇杆包括基座、固定于所述基座上的电动推杆以及连接于所述电动推杆的输出轴的连接管，所述基座与所述第二旋转座连接，所述连接管
的顶部连接所述上肢连接件。
13.在一优选或可选实施例中，所述的摇杆式上肢康复训练装置还包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器用于在所述第一旋转座转动时，对所述第一旋转座提供第一弹性缓冲力，所述第二缓冲器用于在所述第二旋转座转动时，对所述第二旋转座提供第二弹性缓冲力。
14.在一优选或可选实施例中，所述第一传动部件包括相啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一主动齿轮套设在所述第一电机的输出轴上，所述第一从动齿轮与所述第一转轴相固定。
15.在一优选或可选实施例中，所述第二传动部件包括相啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第二主动齿轮套设在所述第二电机的输出轴上，所述第二从动齿轮与所述第二转轴相固定。
16.在一优选或可选实施例中，所述第一旋转座和第二旋转座均为环状结构，所述第一旋转座套设在所述第二旋转座的外侧，所述第二转轴连接所述第一旋转座的内壁和第二旋转座的外壁，所述摇杆安装于所述第二旋转座的中心处。
17.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本技术。
附图说明
18.图1为本技术摇杆式上肢康复训练装置的立体结构图；
19.图2为图1中a处的放大示意图；
20.图3为本技术摇杆式上肢康复训练装置一视角的局部立体图；
21.图4为本技术摇杆式上肢康复训练装置另一视角的局部立体图；
22.图5为本技术摇杆式上肢康复训练装置一视角的局部示意图；
23.图6为本技术摇杆式上肢康复训练装置另一视角的局部示意图；
24.图7为本技术摇杆和上肢连接件的结构示意图；
25.附图标记：
26.1、底座；11、轴承座；2、第一旋转座；21、第一转轴；3、第二旋转座；31、第二转轴；4、第一电机；41、第一传动部件；411、第一主动齿轮；412、第一从动齿轮；42、第一电机座；5、第二电机；51、第二传动部件；511、第二主动齿轮；512、第二从动齿轮；52、第二电机座；6、摇杆；60、上肢连接件；61、基座；62、电动推杆；63、连接管；71、第一角度传感器；72、第二角度传感器；81、第一缓冲器；82、第二缓冲器。
具体实施方式
27.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.需要理解的是，在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或
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技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
29.需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“空心”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.请参阅图1至图7，图1为本技术摇杆式上肢康复训练装置的立体结构图，图2为图1中a处的放大示意图，图3为本技术摇杆式上肢康复训练装置一视角的局部立体图，图4为本技术摇杆式上肢康复训练装置另一视角的局部立体图，图5为本技术摇杆式上肢康复训练装置一视角的局部示意图，图6为本技术摇杆式上肢康复训练装置另一视角的局部示意图，图7为本技术摇杆和上肢连接件的结构示意图。其中，图3和图4中均去除了第二旋转座和摇杆。
31.本技术实施例提供一种摇杆式上肢康复训练装置，包括：底座1、第一旋转座2、第二旋转座3、第一电机4、第二电机5、摇杆6以及控制单元。
32.所述底座1上设置有相对布置的轴承座11，所述第一旋转座2的相对两端分别通过第一转轴21转动连接于所述轴承座11，所所述第二旋转座3设置于所述第一旋转座2内，所述第二旋转座3的相对两端分别通过第二转轴31转动连接于所述第一旋转座2，所述第一转轴21的轴线与所述第二转轴31的轴线相垂直，所述第一电机4安装于所述底座1上，并通过第一传动部件41驱动连接所述第一转轴21，所述第二电机5安装于所述第一旋转座2上，通过第二传动部件51驱动连接所述第二转轴31，所述摇杆6的底部连接于所述第二旋转座3，所述摇杆6的顶部连接有上肢连接件60，所述上肢连接件60可固定患者的上肢或供患者的上肢扶持，从而进行训练。
33.由上述技术方案可知，本技术的摇杆式上肢康复训练装置通过第二电机5驱动第二旋转座3绕第二转轴31轴向进行转动，使得连接于所述第二旋转座3上的摇杆6可绕第二转轴31轴向转动，同时通过第一电机4驱动第一旋转座2绕第一转轴21轴向进行转动，由于第二旋转座3通过第二转轴31转动连接于第一旋转座2，且第一转轴21和第二转轴31的轴线相垂直，由此可以使得摇杆6也绕第一转轴21轴向转动。由此，通过第一旋转座2和第二旋转座3相互配合，使得摇杆6可绕第一转轴21和第二转轴31的轴向旋转，也即摇杆6始终是绕位于水平面上的轴线进行转动。可见本技术上肢康复机器人的摇杆6能够在三维空间中带动上肢连接件60沿任意方向运动，使患者在多维多场景的境况下模拟更多生活中的状态以及提高舒适性，从而可提高上肢康复训练设备的康复效果。
34.通过上述各个部件的配合运动，上肢连接件60的运动轨迹类似一个半圆曲面，由此，上肢连接件60在运动时，可以带动患者的上肢实现多个关节的训练，例如：肩部外展/内收/上抬/下放，肘关节屈/伸、前臂内旋/外翻、腕部屈/伸和手指屈/伸等，其中，可以通过设定上肢连接件60的运动轨迹，来实现单个关节训练或多个关节的组合训练，实现复杂的运动，完成简单的日常功能性动作，如擦桌子、端水等。
35.采用上述摇杆式上肢康复训练装置进行康复训练时，将该摇杆式上肢康复训练装置放置在地面，患者坐在相邻的座位上，患者上肢扶住该上肢连接件60，或者根据患者需要，将患者的上肢固定在上肢连接件60上，此时通过启动第一电机4和第二电机5就可驱动摇杆6多向转动，从而带动患者的上肢进行相应的运动。
36.在本实施例中，所述控制单元分别电连接于所述第一电机4和第二电机5，所述控制单元用于控制所述第一电机4和第二电机5的运行。具体地，本技术实施例所述的摇杆式上肢康复训练装置主要有两种康复训练模式供康复师根据患者的实际情况进行选择。第一种是被动训练模式，该训练模式尤其适用于完全丧失运动能力的患者，具体为，所述控制单元根据预设程序驱动所述第一电机4和第二电机5，以使所述摇杆6从初始位置运动至预设位置，从而带动患者的上肢进行相应的运动，完成一次康复训练任务。第二种是主动训练模式，该训练模式适用于有部分运动能力的患者，具体为，患者向上肢连接件60施加力，驱动摇杆6从初始位置开始运动，此时所述控制单元根据患者上肢动作的反馈控制所述第一电机4和第二电机5输出预设力矩，该预设力矩可以使摇杆6回至初始位置，因此这时候所述摇杆6具有回至初始位置的趋势，由此可以使得患者在驱动摇杆6的过程中受到一定的阻力，有利于锻炼患者的上肢肌肉，当患者驱动摇杆6运动至目标位置时，则完成一次康复训练任务。需要说明的是，所述预设力矩可以根据实际情况，通过控制单元控制第一电机4和第二电机5的输出扭矩来进行调整，在本实施例中，所述摇杆6的初始位置即摇杆6呈垂直状态时所处的位置。
37.本技术实施例所述的摇杆式上肢康复训练装置能够对患者的上肢进行系统化的康复训练，其能够提供三维立体空间中沿任意方向的康复训练，同时能够保证完成动作的准确性、一致性以及多样性，适用患者人群广泛，可以达到良好的康复训练效果。
38.具体地，本实施例所述控制单元包括第一角度传感器71、第二角度传感器72以及控制器，所述第一角度传感器71连接于所述第一转轴21，用于检测所述第一旋转座2的偏转角度，所述第二角度传感器72连接于所述第二转轴31，用于检测所述第二旋转座3的偏转角度，所述控制器分别电连接于所述第一角度传感器71、第二角度传感器72、第一电机4和第二电机5。由此，控制器可接收第一角度传感器71和第二角度传感器72的角度数据，并对这些角度数据进行处理从而确定摇杆6的当前位置，并发送调节信号至第一电机4和第二电机5，控制第一电机4和第二电机5的转动速度、转动圈数和输出扭矩，从而使得摇杆6可运动至预设位置，且摇杆6的运动速度、运动幅度和运动过程中的力均由第一电机4和第二电机5来决定。在本实施例中，控制器为带有cpu的电脑，当然，控制器并不局限于此，本领域技术人员也可以根据本技术的教导选择其他合适的结构，例如中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，asic)等。
39.在本实施例中，第一电机4和第二电机5均为伺服电机。
40.优选地，本实施例所述上肢连接件60与所述摇杆6可拆卸连接，从而方便更换不同的上肢连接件60，进而适应不同的应用场景。上肢连接件60和摇杆6可拆卸连接可以根据实际需要选择合适的设计，例如可在摇杆6顶部设置有快拆连接器的母头，在上肢连接件60上设置有快拆连接器的公头，摇杆6通过快拆连接器的母头和公头来与上肢连接件60可拆卸连接。当然，上肢连接件60和摇杆6也可以通过卡扣、螺纹连接的方式来实现可拆卸连接，不
限此例。
41.上肢连接件60的结构可以根据实际需要选择合适的设计，例如，所述上肢连接件60可以包括握把和臂托，握把与摇杆6的顶部可摆动地连接，臂托可转动地连接于所述握把，握把方便患者握持，臂托可承托患者的臂部，在摇杆6转动时，握把可摆动至一定的位置，提高握持舒适性，且臂托可相对握把转动，可对患者的臂部持续承托避免在摇杆6转动时脱出。在本实施例中，所述上肢连接件60为一球状把手，方便患者进行握持。
42.优选地，在本实施例中，所述摇杆6为可伸缩结构，所述摇杆6电连接于所述控制单元，所述控制单元还用于控制所述摇杆6的伸缩。通过将摇杆6设置为可伸缩摇杆6，摇杆6在伸缩时可带动上肢连接件60沿摇杆6的轴向进行运动，从而增加了上肢连接件60的运动范围，在被动训练模式下，所述控制单元还可根据预设程序驱动摇杆6进行伸缩，以改变摇杆6的长度，从而带动上肢连接件60沿摇杆6的轴向进行运动。
43.具体地，在本实施例中，所述摇杆6包括基座61、固定于所述基座61上的电动推杆62以及连接于所述电动推杆62的输出轴的连接管63，所述基座61与所述第二旋转座3连接，所述连接管63的顶部连接所述上肢连接件60，所述电动推杆62电连接于所述控制单元，具体地，所述电动推杆62电连接于所述控制单元的控制器，所述电控推杆启动时，可带动连接管63伸出或缩回，从而带动上肢连接件60沿摇杆6的轴向进行运动。当第一电机4、第二电机5和电动推杆62相互配合时，则能带动上肢连接件60实现三维空间里沿x轴、y轴和z轴三个方向的运动。
44.在本实施例中，所述第一电机4通过第一电机座42固定于底座1上方，第二电机5通过第二电机座52固定于所述第二旋转座3的底部，所述第一传动部件41包括相啮合的第一主动齿轮411和第一从动齿轮412，所述第一主动齿轮411套设在所述第一电机4的输出轴上，所述第一从动齿轮412与所述第一转轴21相固定，从而实现第一电机4驱动第一转轴21转动，进而带动第一旋转座2旋转。所述第二传动部件51包括相啮合的第二主动齿轮511和第二从动齿轮512，所述第二主动齿轮511套设在所述第二电机5的输出轴上，所述第二从动齿轮512与所述第二转轴31相固定，从而实现第二电机5驱动第二转轴31转动，进而带动第二旋转座3旋转。
45.优选地，本实施例摇杆式上肢康复训练装置还包括第一缓冲器81和第二缓冲器82，所述第一缓冲器81用于在所述第一旋转座2转动时，对所述第一旋转座2提供第一弹性缓冲力，所述第二缓冲器82用于在所述第二旋转座3转动时，对所述第二旋转座3提供第二弹性缓冲力。第一弹性缓冲力和第二弹性缓冲力可以起到对第一旋转座2和第二旋转座3缓冲减速的作用，避免转动速度过快，提高患者在训练时的舒适性，同时在主动训练模式中，患者还需要克服缓冲器带来的弹性缓冲力，提高训练效果。具体地，在本实施例中，所述第一缓冲器81和第二缓冲器82均为油压缓冲器，第一缓冲器81的固定端设置于所述轴承座11上，第一缓冲器81的活动端抵接于所述第一旋转座2的底部，所述第一缓冲器81设置为四个，并两两分布在第一旋转座2的相对两侧，第二缓冲器82的固定端设置于所述第二电机座52上，第二缓冲器82的活动端抵接于所述第二旋转座3的底部，所述第二缓冲器82设置为四个，并两两分布在第二旋转座3的相对两侧，由此，可以提高缓冲器的使用效果，且有利于保证整体结构的平衡性。
46.优选地，所述第一旋转座2和第二旋转座3均为环状结构，所述第一旋转座2套设在
所述第二旋转座3的外侧，所述第二转轴31连接所述第一旋转座2的内壁和第二旋转座3的外壁，所述摇杆6安装于所述第二旋转座3的中心处，由此使得整体结构简凑，节约了安装空间，而且提高了安装时和摇杆6运动时的稳定性。
47.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于，包括：底座、第一旋转座、第二旋转座、第一电机、第二电机以及摇杆；所述底座上设置有相对布置的轴承座，所述第一旋转座的相对两端分别通过第一转轴转动连接于所述轴承座，所述第二旋转座设置于所述第一旋转座内，所述第二旋转座的相对两端分别通过第二转轴转动连接于所述第一旋转座，所述第一转轴的轴线与所述第二转轴的轴线相垂直，所述第一电机安装于所述底座上，并通过第一传动部件驱动连接所述第一转轴，所述第二电机安装于所述第一旋转座上，通过第二传动部件驱动连接所述第二转轴，所述摇杆的底部连接于所述第二旋转座，所述摇杆的顶部连接有上肢连接件。2.根据权利要求1所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元分别电连接于所述第一电机和第二电机，所述控制单元用于控制所述第一电机和第二电机的运行。3.根据权利要求2所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述控制单元包括第一角度传感器、第二角度传感器以及控制器，所述第一角度传感器连接于所述第一转轴，用于检测所述第一旋转座的偏转角度，所述第二角度传感器连接于所述第二转轴，用于检测所述第二旋转座的偏转角度，所述控制器分别电连接于所述第一角度传感器、第二角度传感器、第一电机和第二电机。4.根据权利要求1所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述上肢连接件与所述摇杆可拆卸连接。5.根据权利要求1所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述摇杆为可伸缩结构。6.根据权利要求5所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述摇杆包括基座、固定于所述基座上的电动推杆以及连接于所述电动推杆的输出轴的连接管，所述基座与所述第二旋转座连接，所述连接管的顶部连接所述上肢连接件。7.根据权利要求1所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：还包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器用于在所述第一旋转座转动时，对所述第一旋转座提供第一弹性缓冲力，所述第二缓冲器用于在所述第二旋转座转动时，对所述第二旋转座提供第二弹性缓冲力。8.根据权利要求1所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述第一传动部件包括相啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一主动齿轮套设在所述第一电机的输出轴上，所述第一从动齿轮与所述第一转轴相固定。9.根据权利要求1所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述第二传动部件包括相啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第二主动齿轮套设在所述第二电机的输出轴上，所述第二从动齿轮与所述第二转轴相固定。10.根据权利要求1-9任一项所述的摇杆式上肢康复训练装置，其特征在于：所述第一旋转座和第二旋转座均为环状结构，所述第一旋转座套设在所述第二旋转座的外侧，所述第二转轴连接所述第一旋转座的内壁和第二旋转座的外壁，所述摇杆安装于所述第二旋转座的中心处。

技术总结
本申请提供一种摇杆式上肢康复训练装置，包括：底座、第一旋转座、第二旋转座、第一电机、第二电机以及摇杆；所述底座上设置有相对布置的轴承座，所述第一旋转座转动连接于所述轴承座，所述第二旋转座设置于所述第一旋转座内，所述第二旋转座转动连接于所述第一旋转座，所述第一电机安装于所述底座上，所述第二电机安装于所述第一旋转座上，所述摇杆的底部连接于所述第二旋转座，所述摇杆的顶部连接有上肢连接件。本申请所述的摇杆式上肢康复训练装置能够对患者的上肢进行系统化的康复训练，其能够提供三维立体空间中沿任意方向的康复训练，同时能够保证完成动作的准确性、一致性以及多样性，适用患者人群广泛，可以达到良好的康复训练效果。练效果。练效果。


技术研发人员：郭广茂 孙国顺 刘字杰 郭宗岩
受保护的技术使用者：湖南瑞哈博医疗科技有限公司
技术研发日：2022.11.08
技术公布日：2023/7/23