上肢康复机器人的制作方法

1.本发明涉及康复机器人技术领域，尤其是涉及一种上肢康复机器人。


背景技术：

2.目前，所见市场上销售的一些上肢康复训练器，一种为外骨骼式的康复训练器，优点是能够实现的关节活动功能较多，且能够对上肢关节活动度做出精确评估，其缺点在于康复训练的关节活动幅度较小，不能满足患者的日常关节活动度，穿戴较复杂且造价较高；另一种为单纯的上肢末端康复训练器，能够实现的关节活动幅度较大，穿戴方便，成本也较低，但可实现的关节活动功能比较少，且占地面积较大。
3.因此，如何提供一种既能实现关节较大的活动幅度，又能实现关节较多的活动功能的上肢康复机器人是本领域技术人员需解决的技术问题之一。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种上肢康复机器人，具有活动功能多、关节活动幅度大、便于空间合理安排等优点。
5.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供一种上肢康复机器人，包括支撑悬梁、悬臂、绳驱部件和传动部件；
7.所述支撑悬梁与所述悬臂的一端连接，以带动所述悬臂围绕第一轴线转动，所述第一轴线用于竖直对准人体肩关节，所述悬臂另一端的底部与所述绳驱部件连接；
8.所述绳驱部件具有独立设置的第一动力输出端和第二动力输出端，所述传动部件具有转接块；所述第一动力输出端与所述传动部件连接，以通过所述传动部件带动所述转接块围绕第二轴线转动；所述第二动力输出端与所述传动部件连接，以通过所述传动部件带动所述转接块围绕第三轴线转动，所述第二轴线垂直于所述第一轴线且平行于所述第三轴线，所述第二轴线水平对准人体肩关节。
9.进一步地，所述支撑悬梁包括支撑部件和悬梁，所述悬梁的一端与所述支撑部件转动连接，且转动轴线平行于所述第一轴线，所述悬梁与所述支撑部件之间连接有用于锁定所述悬梁相对于所述支撑部件转动位置的第一锁紧件，所述悬梁的另一端与所述悬臂连接。
10.悬梁与支撑部件转动连接可调整悬梁用于与悬臂连接的一端的位置，从而使得悬臂的旋转轴线(即第一轴线)能够竖直对准不同患者的肩关节，适用于不同肩宽的患者使用，保证机器人能够与人体更加的贴合。
11.进一步地，所述悬臂的底部安装有激光灯，所述激光灯位于所述悬臂与所述支撑悬梁连接的一端，所述激光灯的光线沿所述第一轴线延伸。
12.在使用时，激光灯可射出一道光束，便于竖直定位患者肩关节中心，便于操作者的使用，使得机器人能够与人体更加的贴合，更加适合使用者的康复环境。
13.进一步地，所述悬臂的底部与所述绳驱部件转动连接，所述绳驱部件的转动轴线
平行于所述第一轴线，所述悬臂与所述绳驱部件之间连接有用于锁定所述绳驱部件相对于所述悬臂转动位置的第二锁紧件；
14.所述绳驱部件转动路径的始末分别对应左肢康复训练和右肢康复训练，所述悬臂上设置有对应所述左肢康复训练的第三接近开关和对应所述右肢康复训练的第四接近开关；
15.所述绳驱部件上设有第二凸起，所述第二凸起用于触发所述第三接近开关并发出左肢康复训练识别信号或者触发所述第四接近开关并发出右肢康复训练识别信号。
16.第三接近开关和第四接近开关的设置可以起到识别上肢康复机器人的左右肢状态，保证机器人的状态与患者患肢相对应，避免运动超限对患者造成二次伤害。
17.进一步地，所述绳驱部件包括支撑架以及相对设置于所述支撑架两侧的绳驱机构，所述绳驱机构包括动力源、绕绳辊、第一绕绳、第二绕绳和绳驱环；
18.所述动力源安装于所述支撑架上，所述动力源与所述绕绳辊连接以带动所述绕绳辊转动；
19.两个所述绳驱机构中的绳驱环分别为所述绳驱部件的第一动力输出端和第二动力输出端，所述绳驱环转动连接于所述支撑架上，所述绳驱环的外周面凹设有两条环形的绳槽；
20.所述第一绕绳的一端和所述第二绕绳的一端绕设于所述绕绳辊上，所述第一绕绳和所述第二绕绳在所述绕绳辊上的绕设方向相反，所述第一绕绳的另一端和所述第二绕绳的另一端分别绕设于两条所述绳槽内并连接于所述绳驱环上，所述第一绕绳和所述第二绕绳在两条所述绳槽内的绕设方向相反，以在所述绕绳辊转动时带动所述绳驱环转动。
21.绳驱机构可通过绕绳将动力源的动力传递至传动部件，相对于旋转电机等驱动结构来说可解决机器人在运动过程中抖动的问题，会使运动更加的柔顺、平滑，使患者在康复环境中更加舒适。
22.绳驱环采用双绳槽结构，使拉紧和放松的两条绳体分别处于单独的绳槽中，节省空间，同时可使绳驱环的运动范围覆盖360度，从而实现大幅度的前屈后伸动作。
23.进一步地，所述绳驱环上设有两个安装通槽，每一个所述安装通槽均贯穿所述绳驱环上的两个端面，所述安装通槽内沿平行于所述绳驱环端面的方向滑动连接有第一捆绳器；
24.所述第一捆绳器与所述绳驱环之间连接有用于调节所述第一捆绳器相对于所述绳驱环位置的调节件；
25.所述第一绕绳和所述第二绕绳的端部穿过所述绳驱环分别与两个所述第一捆绳器连接。
26.安装通槽贯穿绳驱环上的两个端面，如此可使两个第一捆绳器不占用额外的空间，自绳驱环的“内部”实现第一绕绳和第二绕绳端部的固定(将绕绳的张紧机构做到了绳驱环内部)，结构更加紧凑，节省了绳驱环的旋转空间。
27.为了减轻支撑悬梁以及悬臂的负重，往往会对绳驱环进行减重处理，而上述安装通槽在为第一捆绳器提供安装空间以及滑动空间的同时，还能够起到减重作用，实现绳驱环上空间的合理利用，减小上肢康复机器人的占用空间。
28.进一步地，所述支撑架上设有定向轮组和张紧轮组，所述张紧轮组相对于所述支
撑架的位置可调；
29.所述第一绕绳和所述第二绕绳在进入各自所对应的所述绳槽前均绕经所述定向轮组和所述张紧轮组，所述定向轮组用于改变所述第一绕绳和所述第二绕绳的延伸方向，所述张紧轮组用于张紧所述第一绕绳和所述第二绕绳。
30.进一步地，所述传动部件包括第一主动摆杆、第二主动摆杆、第一被动摆杆和第二被动摆杆；
31.所述第一动力输出端与所述第一主动摆杆的一端固接，以带动所述第一主动摆杆围绕所述第二轴线转动，所述第一主动摆杆的另一端与所述第二被动摆杆的一端围绕所述第三轴线转动连接；
32.所述第二动力输出端与所述第二主动摆杆的一端固接，以带动所述第二主动摆杆围绕所述第二轴线转动，所述第二主动摆杆的另一端与所述第一被动摆杆的一端转动连接，所述第一被动摆杆的另一端与所述第二被动摆杆的另一端转动连接；
33.所述转接块固接于所述第二被动摆杆上，所述转接块位于所述第二被动摆杆与所述第一主动摆杆转动连接的一端。
34.上述传动部件的结构简单，且运行稳定，可实现肩关节的前屈后伸动作，不需要伸出较长的距离，在动作时，可占用支撑架中两个侧支架之间的部分空间实现一系列动作，支撑架不会对传动部件造成干涉，结构节凑，占用空间小。
35.而传统的带传动、齿轮传动等传动结构需要在远端设置支撑架，上述传动部件可以利用平行摆杆为自身提供支撑，从而省去远端的支撑支架，节省远端设计空间。
36.进一步地，所述第一主动摆杆设有第一限位结构，所述第二主动摆杆设有第二限位结构，所述第一限位结构用于限定所述第二限位结构的转动角度；
37.所述第一主动摆杆上设有限位槽，所述绳驱部件上设有伸入所述限位槽内的限位件，所述限位件用于限定所述第一动力输出端带动所述第一主动摆杆转动的角度。
38.第一限位结构和第二限位结构形成机械限位，在第一主动摆杆和第二主动摆杆运动超限时，第一限位结构与第二限位结构抵接，从而阻止第一限位结构和第二限位结构继续发生相对运动，对患者起到保护作用，避免对患者造成二次伤害。限位件用于限定第一动力输出端带动第一主动摆杆转动的角度，形成机械限位，从而避免第一主动摆杆的运动超限，对患者起到保护作用，避免对患者造成二次伤害。
39.进一步地，还包括显示部件以及与所述转接块连接的手托部件，所述显示部件包括显示器支架、显示器和三维相机，所述显示器和所述三维相机均安装于所述显示器支架上，所述三维相机用于识别患者的健肢运动状态并将信息传递至控制器，所述控制器用于控制所述支撑悬梁和所述绳驱部件运动。
40.本发明提供的上肢康复机器人能产生如下有益效果：
41.本发明提供的上肢康复机器人中，支撑悬梁能够带动悬臂围绕第一轴线转动，第一轴线竖直对准人体肩关节，如此可实现人体肩关节的水平外展内收的功能；绳驱部件的第一动力输出端与传动部件连接，可通过传动部件带动转接块围绕第二轴线转动，同时绳驱部件的第二动力输出端与传动部件连接，可通过传动部件带动转接块围绕第三轴线转动，第一动力输出端和第二动力输出端配合作用能够实现肩关节的前屈后伸功能。
42.相对于现有技术来说，本发明提供的上肢康复机器人采取了第一轴线竖直对准肩
关节、第二轴线水平对准人体肩关节的方式，使肩部关节与机器人的关节处完全对齐，通过悬臂、绳驱部件和传动部件的一系列动作实现肩关节水平外展内收和前屈后伸动作的全覆盖，活动功能多。并且由于悬臂自绳驱部件的上方沿伸，悬臂下方具有充分的活动空间，使患者在做后伸动作时不会出现干涉情况，关节活动幅度大。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例提供的一种上肢康复机器人的三维结构示意图；
45.图2为本发明实施例提供的一种上肢康复机器人的局部三维结构示意图；
46.图3为本发明实施例提供的支撑部件与悬梁连接处的结构示意图；
47.图4为本发明实施例提供的一种悬梁的局部三维结构示意图；
48.图5为本发明实施例提供的一种悬臂的局部三维结构示意图；
49.图6为本发明实施例提供的一种绳驱部件的局部三维结构示意图；
50.图7为图6的a处局部放大示意图；
51.图8为本发明实施例提供的一种传动部件与部分绳驱部件配合时的三维结构示意图；
52.图9为本发明实施例提供的一种显示部件的三维结构示意图。
53.图标：1－支撑悬梁；11－支撑部件；111－第一接近开关；112－第二接近开关；113－支撑座；12－悬梁；121－第一凸起；122－第一旋转座；123－第一电机；124－主动同步轮；125－第二轴承；126－第一传动轴；127－被动同步轮；128－同步带；13－第一锁紧件；2－悬臂；21－激光灯；22－第四接近开关；3－绳驱部件；31－支撑架；311－第二凸起；312－限位件；313－第二旋转座；314－侧支架；32－动力源；33－绕绳辊；331－辊体；332－第二捆绳器；333－第三捆绳器；34－第一绕绳；35－第二绕绳；36－绳驱环；361－绳槽；362－安装通槽；363－第一捆绳器；364－调节件；365－固定座；37－定向轮组；371－第一定向轮；372－第二定向轮；373－第三定向轮；38－张紧轮组；381－第一张紧轮；382－第二张紧轮；39－第一调节组件；391－固定块；392－螺丝；4－传动部件；41－转接块；42－第一主动摆杆；421－第一限位结构；422－第一转动连接件；43－第二主动摆杆；431－第二限位结构；432－第二转动连接件；44－第一被动摆杆；45－第二被动摆杆；46－第三被动摆杆；5－第一轴线；6－第二轴线；7－第三轴线；8－第二锁紧件；9－显示部件；91－显示器支架；92－显示器；93－三维相机；10－手托部件。
具体实施方式
54.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
55.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
58.本发明第一方面的实施例在于提供一种上肢康复机器人，如图1和图2所示，包括支撑悬梁1、悬臂2、绳驱部件3和传动部件4；
59.支撑悬梁1与悬臂2的一端连接，以带动悬臂2围绕第一轴线5转动，第一轴线5用于竖直对准人体肩关节，悬臂2另一端的底部与绳驱部件3连接；
60.绳驱部件3具有独立设置的第一动力输出端和第二动力输出端，传动部件4具有转接块41；第一动力输出端与传动部件4连接，以通过传动部件4带动转接块41围绕第二轴线6转动；第二动力输出端与传动部件4连接，以通过传动部件4带动转接块41围绕第三轴线7转动，第二轴线6垂直于第一轴线5且平行于第三轴线7，第二轴线6水平对准人体肩关节。
61.如图2所示，上述实施例所提及的上肢康复机器人在使用时，人体座于支撑悬梁1中悬梁12的下方，第一轴线5竖直对准人体肩关节，第二轴线6水平对准人体肩关节，使得人体肩部关节能够与机器人的关节处完全对齐。支撑悬梁1可带动悬臂2围绕第一轴线5转动，从而实现人体肩关节的水平外展内收功能；绳驱部件3的第一动力输出端可通过传动部件4带动转接块41围绕第二轴线6转动，同时绳驱部件3的第二动力输出端可通过传动部件4带动转接块41围绕第三轴线7转动，从而实现肩关节的前屈后伸功能，活动功能较多。
62.由于悬臂2自绳驱部件3的上方沿伸，悬臂2下方具有充分的活动空间，患者的手臂可在该活动空间内做康复训练，特别是在做后伸动作时不会出现干涉情况，关节活动幅度大。
63.在一些实施例中，如图2所示，在使用状态下，第一轴线5垂直于水平面，第二轴线6和第三轴线7平行于水平面。
64.以下对支撑悬梁1的结构进行具体说明：
65.在一些实施例中，如图2所示，支撑悬梁1包括支撑部件11和悬梁12，悬梁12的一端与支撑部件11转动连接，且转动轴线平行于第一轴线5，悬梁12的另一端与悬臂2连接。由于患者的身材不同，肩宽也不同，患者座于悬梁12下方时，肩关节与第一轴线5之间会出现一定的偏差，悬梁12与支撑部件11转动连接可调整悬梁12用于与悬臂2连接的一端的位置，从而使得悬臂2的旋转轴线(即第一轴线5)能够竖直对准不同患者的肩关节，适用于不同身材的患者使用，保证机器人能够与人体更加的贴合。
66.同时，悬梁12与支撑部件11的转动连接可以实现上肢康复机器人对左肢进行康复训练以及对右肢进行康复训练间的切换。当悬梁12转动至第一极限位置时，可对患者的左
肢进行康复训练；当悬梁12转动至第二极限位置时，可对患者的右肢进行康复训练。
67.为便于对悬梁12的位置进行锁定，如图3所示，悬梁12与支撑部件11之间连接有用于锁定悬梁12相对于支撑部件11转动位置的第一锁紧件13。
68.第一锁紧件13可以为带有把手的螺纹柱，如图3所示，支撑部件11的顶端设有支撑座113，悬梁12的底部具有伸入支撑座113内的第一旋转座122，第一旋转座122通过第一轴承与支撑座113转动连接。支撑座113上设有螺纹孔，螺纹柱与螺纹孔螺纹配合，且螺纹柱的端部与支撑座113内部的第一旋转座122外壁相抵，通过螺纹柱与第一旋转座122的摩擦力限定第一旋转座122的转动。
69.把手连接于螺纹柱背离第一旋转座122的一端，设置把手的目的在于便于转动螺柱，调节过程省时省力。
70.在一些实施例中，悬梁12转动路径的始末分别对应左肢康复训练和右肢康复训练，如图3所示，支撑部件11上设置有对应左肢康复训练的第一接近开关111和对应右肢康复训练的第二接近开关112；悬梁12上的第一旋转座122设有第一凸起121，第一凸起121位于第一接近开关111和第二接近开关112之间。
71.当悬梁12发生转动时，悬梁12转动至第一极限位置，第一凸起121可触发第一接近开关111，第一接近开关111发出左肢康复训练识别信号；悬梁12转动至第二极限位置，第一凸起121可触发第二接近开关112，第二接近开关112发出右肢康复训练识别信号。
72.第一接近开关111和第二接近开关112的设置可以起到识别上肢康复机器人的左右肢状态，以免机器人在左肢状态时，为患者的右患肢做康复，或者机器人在右肢状态时，为患者的左患肢做康复。如不设置第一接近开关111、第二接近开关112和第一凸起121，极有可能出现机器人的状态与患者患肢不对应的情况，使得在做康复运动时超出患者可承受的运动范围，对患者造成二次伤害。
73.上述设置可在人员改变机器人左、右肢状态的同时，实现机器人对不同状态的识别，从而保证机器人在使用时能够做出正确的康复动作，保证康复训练的安全进行。
74.需要说明的是，第一接近开关111和第二接近开关112的触发可通过压力检测来实现，第一接近开关111和第二接近开关112可以外购获得。
75.在一些实施例中，如图4所示，悬梁12的一端具有第一电机123，第一电机123的动力输出端固定安装有主动同步轮124；悬梁12的另一端安装有第二轴承125，第一传动轴126穿过第二轴承125并安装于第二轴承125上，第二轴承125支撑第一传动轴126顺滑转动；第一传动轴126顶部安装有被动同步轮127，主动同步轮124与被动同步轮127由同步带128连接；第一电机123带动主动同步轮124转动，主动同步轮124通过同步带128带动被动同步轮127转动，被动同步轮127带动第一传动轴126转动，第一传动轴126与悬臂2连接，从而带动悬臂2转动。
76.以下对悬臂2的结构进行具体说明：
77.在一些实施例中，如图5所示，悬臂2的底部安装有激光灯21，激光灯21位于悬臂2与支撑悬梁1连接的一端，激光灯21的光线沿第一轴线5延伸。
78.在使用时，激光灯21可射出一道光束，便于竖直定位患者肩关节中心，便于操作者的使用，使得机器人能够与人体更加的贴合，更加适合使用者的康复环境。
79.相较于使用肉眼将悬臂2的端部对准患者肩关节来说，激光灯21可以直接显示出
悬臂2端部竖直投影到患者肩关节处的位置，提高调整精确度，调节效率更高，避免因肉眼观察而产生位置偏差。
80.在一些实施例中，如图5所示，悬臂2的底部与绳驱部件3转动连接，绳驱部件3相对于悬臂2的转动轴线平行于第一轴线5，如此当上肢康复机器人对患者的左肢进行康复训练时，绳驱部件3可转动至第一极限位置；当上肢康复机器人对患者的右肢进行康复训练时，绳驱部件3可转动至第二极限位置。
81.为便于对绳驱部件3的位置进行锁定，悬臂2与绳驱部件3之间连接有用于锁定绳驱部件3相对于悬臂2转动位置的第二锁紧件8。
82.第二锁紧件8的结构可以与第一锁紧件13的结构相似。悬臂2的一端与第一传动轴126固接，另一端与绳驱部件3顶部设置的第二旋转座313转动配合。第二锁紧件8螺纹连接于悬臂2上且端部与第二旋转座313的外壁相抵，通过第二锁紧件8与第二旋转座313的摩擦力限定第二旋转座313的转动。
83.在一些实施例中，绳驱部件3转动路径的始末分别对应左肢康复训练和右肢康复训练，悬臂2上设置有对应左肢康复训练的第三接近开关和对应右肢康复训练的第四接近开关22，绳驱部件3的第二旋转座313上设有第二凸起311，第二凸起311位于第三接近开关和第四接近开关22之间。
84.当绳驱部件3发生转动时，绳驱部件3转动至第一极限位置，第二凸起311可触发第三接近开关，第三接近开关发出左肢康复训练识别信号；绳驱部件3转动至第二极限位置，第二凸起311可触发第四接近开关22，第四接近开关22发出右肢康复训练识别信号。
85.第三接近开关和第四接近开关22的设置可以配合第一接近开关111和第二接近开关112起到识别上肢康复机器人的左右肢状态，保证机器人的状态与患者患肢相对应，避免运动超限对患者造成二次伤害。
86.第三接近开关和第四接近开关22的触发也可以通过压力检测来实现，第三接近开关和第四接近开关22可以外购获得。
87.以下对绳驱部件3的结构进行具体说明：
88.在一些实施例中，如图6所示，绳驱部件3包括支撑架31以及相对设置于支撑架31两侧的绳驱机构，其中一个绳驱机构具有第一动力输出端，另一个绳驱机构具有第二动力输出端，共同带动传动部件4动作。如此可使得两处绳驱机构可独立的放置在支撑架31的不同位置，相互不影响，节省传动部件4的转动空间，可更加合理安排空间，避免造成空间浪费。
89.另外，绳驱机构可通过绳体将动力源的动力传递至传动部件4，相对于旋转电机等驱动结构来说可解决机器人在运动过程中抖动的问题，会使运动更加的柔顺、平滑，使患者在康复环境中更加舒适。
90.在一些实施例中，如图6所示，以右侧的绳驱机构为例对绳驱机构的具体结构进行说明，绳驱机构包括：
91.动力源32和绕绳辊33，动力源32安装于支撑架31上，动力源32与绕绳辊33连接以带动绕绳辊33转动。动力源32可以包括转动电机，转动电机通过安装座固定安装于支撑架31上。转动电机的动力输出轴与绕绳辊33连接，带动绕绳辊33以平行于第一轴线5的方向为轴转动。
92.绳驱环36，一个绳驱机构中的绳驱环36为绳驱部件3的第一动力输出端，另一个绳驱机构中的绳驱环36为绳驱部件3的第二动力输出端，绳驱环36可以转动连接于支撑架31的底部，绳驱环36的外周面凹设有两条环形的绳槽361，两条绳槽361沿绳驱环36的轴向间隔分布。绳驱环36采用双绳槽结构，使拉紧和放松的两条绳体分别处于单独的绳槽361中，节省空间，同时可使绳驱环36的运动范围覆盖360度，从而实现大幅度的前屈后伸动作。
93.第一绕绳34和第二绕绳35，第一绕绳34的一端和第二绕绳35的一端绕设于绕绳辊33上，第一绕绳34和第二绕绳35在绕绳辊33上的绕设方向相反，第一绕绳34的另一端和第二绕绳35的另一端分别绕设于两条绳槽361内并连接于绳驱环36上，第一绕绳34和第二绕绳35在两条绳槽361内的绕设方向相反，以在绕绳辊33转动时带动绳驱环36转动。
94.在使用上述绳驱机构时，如图6所示，动力源32带动绕绳辊33做顺时针转动时，第二绕绳35被绕到绕绳辊33上，拉动绳驱环36做逆时针运动，第一绕绳34则自绕绳辊33上被释放。当绕绳辊33做逆时针转动时，第一绕绳34被绕到绕绳辊33上，拉动绳驱环36做顺时针运动，钢第二绕绳35则自绕绳辊33上被释放。支撑架31左侧的绳驱机构原理相同，在此不再赘述。
95.其中，支撑架31的顶部固定连接有第二旋转座313，如图2所示，支撑架31呈矩形框架结构，其上部安装有两个动力源32，底部安装有两个绳驱环36。
96.具体地，如图6所示，支撑架31包括顶支架以及连接于顶支架两侧的侧支架314。顶支架的顶部固定连接有第二旋转座313，两个侧支架314背向的两侧分别安装有两个绳驱环36，两个侧支架314之间的空间可允许传动部件4进行一系列动作，使得机器人的结构更加紧凑，避免造成空间浪费。
97.其中，如图6所示，绕绳辊33包括辊体331、第二捆绳器332和第三捆绳器333；辊体331与动力源32的动力输出轴固定连接，辊体331具有上固定盘和下固定盘；第二捆绳器332安装于上固定盘的上表面，第一绕绳34的端部可以固定于第二捆绳器332上；第三捆绳器333安装于下固定盘的上表面，第二绕绳35的端部可以固定于第三捆绳器333上。
98.在一些实施例中，如图6所示，绳驱环36上设有与两个绳槽361一一对应连通的两个安装通槽362，每一个安装通槽362均贯穿绳驱环36上的两个端面，安装通槽362内沿平行于绳驱环36端面的方向滑动连接有第一捆绳器363，第一绕绳34和第二绕绳35的端部穿过绳驱环36分别与两个第一捆绳器363连接。
99.上述绳驱环36中，两个第一捆绳器363分别用于固定第一绕绳34和第二绕绳35，保证第一绕绳34和第二绕绳35端部相对绳驱环36位置的牢固度。同时由于两个第一捆绳器363一一对应地安装于两个安装通槽362内，安装通槽362贯穿绳驱环36上的两个端面，如此可使两个第一捆绳器363不占用额外的空间，自绳驱环36的“内部”实现第一绕绳34和第二绕绳35端部的固定(将绕绳的张紧机构做到了绳驱环36内部)，结构更加紧凑，节省了绳驱环36的旋转空间。
100.需要说明的是，为了减轻支撑悬梁1以及悬臂2的负重，往往会对绳驱环36进行减重处理，而上述安装通槽362在为第一捆绳器363提供安装空间以及滑动空间的同时，还能够起到减重作用，实现绳驱环36上空间的合理利用，减小上肢康复机器人的占用空间。
101.由于第一捆绳器363沿平行于绳驱环36端面的方向滑动连接于两个安装通槽362内，可通过改变第一捆绳器363的位置来张紧第一绕绳34和第二绕绳35。
102.具体地，两个安装通槽362分别位于绳驱环36轴线的两侧，且关于绳驱环36的一个纵截面(经过绳驱环36轴线的截面)对称分布，两个第一捆绳器363滑动方向的夹角为锐角。上述设置可充分利用绳驱环36的空间，使得第一捆绳器363具有充足的滑动空间以及安装空间。
103.当然，两个安装通槽362的分布方式也并不限于以上实施例，凡是能够贯穿绳驱环36上的两个端面，且能够沿平行于绳驱环36端面的方向滑动连接有第一捆绳器363的分布方式均可。
104.为便于第一捆绳器363位置的固定，如图6和图7所示，第一捆绳器363与绳驱环36之间连接有用于调节第一捆绳器363相对于绳驱环36位置的调节件364。
105.以图7为例进行具体说明，调节件364可以包括螺纹杆，螺纹杆的一端与绳驱环36转动配合并通过绳驱环36限定轴向位置，另一端与第一捆绳器363螺纹连接。转动第一捆绳器363时，螺纹杆可逐渐旋进第一捆绳器363，由于第一捆绳器363与绳驱环36滑动配合，如此可使得第一捆绳器363向上移动，从而拉动第一绕绳34张紧；反向转动第一捆绳器363时，螺纹杆可逐渐旋出第一捆绳器363，第一捆绳器363向下移动，从而释放第一绕绳34。
106.具体地，绳驱环36包括有通过螺钉等连接件固定安装的两个u型的固定座365，每一个固定座365围设形成一个安装通槽362，即每一个固定座365所包围的空间内滑动连接有一个第一捆绳器363，第一捆绳器363与固定座365间可通过滑槽、滑块结构实现滑动配合。
107.调节件364的一端可以贯穿固定座365与固定座365转动配合并通过固定座365限定轴向位置，另一端与第一捆绳器363螺纹连接。
108.绳槽361以及与其对应地安装通槽362之间可以通过连通孔连通，绕绳可自绳槽361进入连通孔，自连通孔伸出后进入安装通槽362，与安装通槽362内的第一捆绳器363连接。
109.在一些实施例中，如图6所示，支撑架31上设有定向轮组37，第一绕绳34和第二绕绳35在进入各自所对应的绳槽361前均绕经定向轮组37，定向轮组37用于改变第一绕绳34和第二绕绳35的延伸方向，使得第一绕绳34和第二绕绳35能够顺利进入各自的绳槽361。
110.以图6为例进行具体说明，定向轮组37包括第一定向轮371、第二定向轮372和第三定向轮373，第一定向轮371、第二定向轮372和第三定向轮373可以通过自身的连接座安装于支撑架31上，也可以通过自身的连接座安装于机器人的外壳上。第一定向轮371的轴线方向平行于第一轴线5，第二定向轮372和第三定向轮373的轴线方向垂直于第一轴线5。第一绕绳34经过第一定向轮371和第二定向轮372的变向后进入绳驱环36；第二绕绳35经过第三定向轮373的变向后进入绳驱环36。
111.第一定向轮371、第二定向轮372和第三定向轮373的外周面上均凹设有用于绕绳通过的凹槽。
112.在一些实施例中，支撑架31上设有张紧轮组38，张紧轮组38相对于支撑架31的位置可调，第一绕绳34和第二绕绳35在进入各自所对应的绳槽361前均绕经张紧轮组38，张紧轮组38用于张紧第一绕绳34和第二绕绳35。
113.以图6为例进行具体说明，张紧轮组38包括第一张紧轮381和第二张紧轮382，第一张紧轮381和第二张紧轮382活动安装于支撑架31上。第一张紧轮381和第二张紧轮382的轴
线方向垂直于第一轴线5。
114.具体地，如图7所示，支撑架上设有用于限定第一张紧轮381位置的第一调节组件39，支撑架31上设有用于限定第二张紧轮382位置的第二调节组件。以第一调节组件39为例进行具体说明，第一张紧轮381上的连接座与支撑架31滑动配合，第一调节组件39包括固定块391和螺丝392，固定块固定于支撑架31上，螺丝392贯穿固定块391并与固定块391螺纹连接，螺丝392的端部与第一张紧轮381上的连接座相抵，通过转动螺丝392来推动连接座，从而调整第一绕绳34的张紧程度。
115.当支撑架31上设有定向轮组37时，第一绕绳34经过第一定向轮371和第二定向轮372的变向后进入第一张紧轮381，随后绕设于绳驱环36；第二绕绳35经过第三定向轮373的变向后进入第二张紧轮382，随后绕设于绳驱环36。
116.以下对传动部件4的结构进行具体说明：
117.在一些实施例中，如图8所示，传动部件4包括第一主动摆杆42、第二主动摆杆43、第一被动摆杆44和第二被动摆杆45，其中：
118.第一动力输出端(图8中位于左侧的绳驱环36)与第一主动摆杆42的一端固接，以带动第一主动摆杆42围绕第二轴线6转动，第一主动摆杆42的另一端与第二被动摆杆45的一端围绕第三轴线7转动连接；
119.第二动力输出端(图8中位于右侧的绳驱环36)与第二主动摆杆43的一端固接，以带动第二主动摆杆43围绕第二轴线6转动，第二主动摆杆43的另一端与第一被动摆杆44的一端转动连接，第一被动摆杆44的另一端与第二被动摆杆45的另一端转动连接；
120.转接块41固接于第二被动摆杆45上，转接块41位于第二被动摆杆45与第一主动摆杆42转动连接的一端。转接块41可以呈l型，其一端的侧壁与第二被动摆杆45固接，另一端的侧壁用于与手托部件10连接。
121.其中，第一主动摆杆42、第二主动摆杆43、第一被动摆杆44和第二被动摆杆45可以看成近似于平行四边形的结构，第一主动摆杆42的延伸方向平行于第一被动摆杆44的延伸方向，第二主动摆杆43的延伸方向平行于第二被动摆杆45的延伸方向，在平行四边形结构的转角处，两个相邻的摆杆转动配合。
122.在使用时，当第一动力输出端和第二动力输出端同向同速转动时，传动部件4整体围绕第二轴线6转动，第一主动摆杆42与第二主动摆杆43之间不产生相对运动，实现转接块41单纯围绕第二轴线6的转动；当第一动力输出端不动作，第二动力输出端动作时，第二主动摆杆43通过第一被动摆杆44带动第二被动摆杆45相对于第一主动摆杆42转动，实现转接块41单纯围绕第三轴线7的转动；当第一动力输出端和第二动力输出端同向不同速或者在行程范围内不同向转动时，第一主动摆杆42与第二主动摆杆43之间产生相对运动，转接块41围绕第二轴线6转动的同时围绕第三轴线7转动。
123.上述传动部件4的结构简单，且运行稳定，可实现肩关节的前屈后伸动作，不需要伸出较长的距离，在动作时，可占用支撑架31中两个侧支架314之间的部分空间实现一系列动作，支撑架31不会对传动部件4造成干涉，结构节凑，占用空间小。
124.而传统的带传动、齿轮传动等传动结构需要在远端设置支撑架，上述实施例所采用的四连杆传动机构可以利用平行摆杆为自身提供支撑，从而省去远端的支撑支架，节省远端设计空间。
125.具体地，如图8所示，第一动力输出端与第一主动摆杆42中的第一转动连接件422固接，第一转动连接件422与支撑架31中的一个侧支架314转动配合；第二动力输出端与第二主动摆杆43中的第二转动连接件432固接，第二转动连接件432与支撑架31中的另一个侧支架314转动配合。
126.在一些实施例中，如图8所示，为使得传动部件4的结构更加的稳定，传动部件4还包括第三被动摆杆46，第三被动摆杆46的两端分别与第一主动摆杆42与第一被动摆杆44的中部转动连接。第三被动摆杆46可加强传动部件4的稳定性，保证动力的稳定传递。
127.第三被动摆杆46平行于第二主动摆杆43和第二被动摆杆45。
128.在一些实施例中，为限定第二限位结构431的转动角度，避免第二限位结构431运动超限，第一主动摆杆42设有第一限位结构421，第二主动摆杆43设有第二限位结构431，第一限位结构421用于限定第二限位结构431的转动角度。
129.第一限位结构421和第二限位结构431形成机械限位，在第一主动摆杆42和第二主动摆杆43运动超限时，第一限位结构421与第二限位结构431抵接，从而阻止第一限位结构421和第二限位结构431继续发生相对运动，对患者起到保护作用，避免对患者造成二次伤害。
130.具体地，第一限位结构421可以包括两个间隔设置的第一限位块，第二限位结构431可以包括位于两个第一限位块之间的第二限位块。当第二限位块与其中一个第一限位块相抵时，第二主动摆杆43转动至第一极限位置；当第二限位块与另外一个第一限位块相抵时，第二主动摆杆43转动至第二极限位置。
131.当然，也可以第二限位结构431包括两个间隔设置的第二限位块，第一限位结构421包括位于两个第二限位块之间的第一限位块。
132.具体地，如图8所示，第一限位结构421和第二限位结构431位于两个侧支架314之间。
133.在一些实施例中，第一主动摆杆42上设有限位槽，如图7所示，绳驱部件3上设有伸入限位槽内的限位件312，限位件312用于限定第一动力输出端带动第一主动摆杆42转动的角度，形成机械限位，从而避免第一主动摆杆42的运动超限，对患者起到保护作用，避免对患者造成二次伤害。
134.限位槽开设于第一主动摆杆42中的第一转动连接件422上，具体地，第一转动连接件422上围绕第二轴线6开设有弧形的限位槽。限位件312可以为螺钉，螺钉螺纹连接于侧支架314上，且螺钉的端部伸入限位槽内。当螺钉与弧形限位槽的两端相抵时，第一主动摆杆42转动至极限位置。
135.在一些实施例中，上肢康复机器人还包括显示部件9，如图9所示，显示部件9包括显示器支架91、显示器92和三维相机93，显示器92和三维相机93均安装于显示器支架91上，三维相机93用于识别患者的健肢运动状态并将信息传递至控制器，控制器用于控制支撑悬梁1中的第一电机123和绳驱部件3中的两个动力源32运动，驱动患肢做出与健肢一样的动作，起到健肢带动患肢，患肢学习健肢运动的功能。
136.在一些实施例中，上肢康复机器人还包括与转接块41连接的手托部件10，手托部件10可以用于承托患侧手臂。
137.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种上肢康复机器人，其特征在于，包括支撑悬梁(1)、悬臂(2)、绳驱部件(3)和传动部件(4)；所述支撑悬梁(1)与所述悬臂(2)的一端连接，以带动所述悬臂(2)围绕第一轴线(5)转动，所述第一轴线(5)用于竖直对准人体肩关节，所述悬臂(2)另一端的底部与所述绳驱部件(3)连接；所述绳驱部件(3)具有独立设置的第一动力输出端和第二动力输出端，所述传动部件(4)具有转接块(41)；所述第一动力输出端与所述传动部件(4)连接，以通过所述传动部件(4)带动所述转接块(41)围绕第二轴线(6)转动；所述第二动力输出端与所述传动部件(4)连接，以通过所述传动部件(4)带动所述转接块(41)围绕第三轴线(7)转动，所述第二轴线(6)垂直于所述第一轴线(5)且平行于所述第三轴线(7)，所述第二轴线(6)水平对准人体肩关节。2.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述支撑悬梁(1)包括支撑部件(11)和悬梁(12)，所述悬梁(12)的一端与所述支撑部件(11)转动连接，且转动轴线平行于所述第一轴线(5)，所述悬梁(12)与所述支撑部件(11)之间连接有用于锁定所述悬梁(12)相对于所述支撑部件(11)转动位置的第一锁紧件(13)，所述悬梁(12)的另一端与所述悬臂(2)连接。3.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述悬臂(2)的底部安装有激光灯(21)，所述激光灯(21)位于所述悬臂(2)与所述支撑悬梁(1)连接的一端，所述激光灯(21)的光线沿所述第一轴线(5)延伸。4.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述悬臂(2)的底部与所述绳驱部件(3)转动连接，所述绳驱部件(3)的转动轴线平行于所述第一轴线(5)，所述悬臂(2)与所述绳驱部件(3)之间连接有用于锁定所述绳驱部件(3)相对于所述悬臂(2)转动位置的第二锁紧件(8)；所述绳驱部件(3)转动路径的始末分别对应左肢康复训练和右肢康复训练，所述悬臂(2)上设置有对应所述左肢康复训练的第三接近开关和对应所述右肢康复训练的第四接近开关(22)；所述绳驱部件(3)上设有第二凸起(311)，所述第二凸起(311)用于触发所述第三接近开关并发出左肢康复训练识别信号或者触发所述第四接近开关(22)并发出右肢康复训练识别信号。5.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述绳驱部件(3)包括支撑架(31)以及相对设置于所述支撑架(31)两侧的绳驱机构，所述绳驱机构包括动力源(32)、绕绳辊(33)、第一绕绳(34)、第二绕绳(35)和绳驱环(36)；所述动力源(32)安装于所述支撑架(31)上，所述动力源(32)与所述绕绳辊(33)连接以带动所述绕绳辊(33)转动；两个所述绳驱机构中的绳驱环(36)分别为所述绳驱部件(3)的第一动力输出端和第二动力输出端，所述绳驱环(36)转动连接于所述支撑架(31)上，所述绳驱环(36)的外周面凹设有两条环形的绳槽(361)；所述第一绕绳(34)的一端和所述第二绕绳(35)的一端绕设于所述绕绳辊(33)上，所述第一绕绳(34)和所述第二绕绳(35)在所述绕绳辊(33)上的绕设方向相反，所述第一绕绳
(34)的另一端和所述第二绕绳(35)的另一端分别绕设于两条所述绳槽(361)内并连接于所述绳驱环(36)上，所述第一绕绳(34)和所述第二绕绳(35)在两条所述绳槽(361)内的绕设方向相反，以在所述绕绳辊(33)转动时带动所述绳驱环(36)转动。6.根据权利要求5所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述绳驱环(36)上设有两个安装通槽(362)，每一个所述安装通槽(362)均贯穿所述绳驱环(36)上的两个端面，所述安装通槽(362)内沿平行于所述绳驱环(36)端面的方向滑动连接有第一捆绳器(363)；所述第一捆绳器(363)与所述绳驱环(36)之间连接有用于调节所述第一捆绳器(363)相对于所述绳驱环(36)位置的调节件(364)；所述第一绕绳(34)和所述第二绕绳(35)的端部穿过所述绳驱环(36)分别与两个所述第一捆绳器(363)连接。7.根据权利要求5所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述支撑架(31)上设有定向轮组(37)和张紧轮组(38)，所述张紧轮组(38)相对于所述支撑架(31)的位置可调；所述第一绕绳(34)和所述第二绕绳(35)在进入各自所对应的所述绳槽(361)前均绕经所述定向轮组(37)和所述张紧轮组(38)，所述定向轮组(37)用于改变所述第一绕绳(34)和所述第二绕绳(35)的延伸方向，所述张紧轮组(38)用于张紧所述第一绕绳(34)和所述第二绕绳(35)。8.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述传动部件(4)包括第一主动摆杆(42)、第二主动摆杆(43)、第一被动摆杆(44)和第二被动摆杆(45)；所述第一动力输出端与所述第一主动摆杆(42)的一端固接，以带动所述第一主动摆杆(42)围绕所述第二轴线(6)转动，所述第一主动摆杆(42)的另一端与所述第二被动摆杆(45)的一端围绕所述第三轴线(7)转动连接；所述第二动力输出端与所述第二主动摆杆(43)的一端固接，以带动所述第二主动摆杆(43)围绕所述第二轴线(6)转动，所述第二主动摆杆(43)的另一端与所述第一被动摆杆(44)的一端转动连接，所述第一被动摆杆(44)的另一端与所述第二被动摆杆(45)的另一端转动连接；所述转接块(41)固接于所述第二被动摆杆(45)上，所述转接块(41)位于所述第二被动摆杆(45)与所述第一主动摆杆(42)转动连接的一端。9.根据权利要求8所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述第一主动摆杆(42)设有第一限位结构(421)，所述第二主动摆杆(43)设有第二限位结构(431)，所述第一限位结构(421)用于限定所述第二限位结构(431)的转动角度；所述第一主动摆杆(42)上设有限位槽，所述绳驱部件(3)上设有伸入所述限位槽内的限位件(312)，所述限位件(312)用于限定所述第一动力输出端带动所述第一主动摆杆(42)转动的角度。10.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，还包括显示部件(9)以及与所述转接块(41)连接的手托部件(10)，所述显示部件(9)包括显示器支架(91)、显示器(92)和三维相机(93)，所述显示器(92)和所述三维相机(93)均安装于所述显示器支架(91)上，所述三维相机(93)用于识别患者的健肢运动状态并将信息传递至控制器，所述控制器用于控制所述支撑悬梁(1)和所述绳驱部件(3)运动。

技术总结
本发明提供了一种上肢康复机器人，涉及康复机器人技术领域，本发明提供的上肢康复机器人包括支撑悬梁、悬臂、绳驱部件和传动部件；支撑悬梁与悬臂的一端连接，以带动悬臂围绕第一轴线转动，第一轴线用于竖直对准人体肩关节，悬臂另一端的底部与绳驱部件连接；绳驱部件具有独立设置的第一动力输出端和第二动力输出端，传动部件具有转接块；第一动力输出端与传动部件连接，以通过传动部件带动转接块围绕第二轴线转动；第二动力输出端与传动部件连接，以通过传动部件带动转接块围绕第三轴线转动，第二轴线垂直于第一轴线且平行于第三轴线，第二轴线水平对准人体肩关节。上述上肢康复机器人具有活动功能多、关节活动幅度大等优点。关节活动幅度大等优点。关节活动幅度大等优点。


技术研发人员：郭利伟 曾玉堂 俞凌刚 孙朱锋 郑晓东 李鲁亚 杨森
受保护的技术使用者：安杰莱科技（杭州）有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/13