申请/专利权人：北京中科鸿泰医疗科技有限公司

申请日：2017-11-21

公开（公告）日：2020-10-23

公开（公告）号：CN107854277B

主分类号：A61H1/02(20060101)

分类号：A61H1/02(20060101);A63B23/14(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.23#授权;2018.08.31#著录事项变更;2018.04.24#实质审查的生效;2018.03.30#公开

摘要：本公开提供了一种腕关节康复训练装置，包括：电机；手柄支架，其与所述电机输出轴的第一端连接；齿轮，其与穿过所述手柄支架的所述电机输出轴的第一端连接；圆弧导轨组件，其设置有齿条，所述齿条与所述齿轮相啮合；以及基座，其与所述圆弧导轨组件连接。本公开的有益效果为通过齿轮和齿条配合实现电机扭矩的放大和传递，使得腕关节康复训练装置能够在较小空间内运转，方便使用；通过轴承与导轨相切的结构设计，实现运动过程中的定位，减小摩擦力，消除机构间隙，使运动更加平滑；角度传感器的设置便于检测电机的旋转角度以及人体腕关节的旋转角度。

主权项：1.一种腕关节康复训练装置，包括：电机；手柄支架，其与所述电机输出轴的第一端连接；齿轮，其与穿过所述手柄支架的所述电机输出轴的第一端连接；圆弧导轨组件，其设置有齿条，所述齿条与所述齿轮相啮合；所述圆弧导轨组件包括：两个工字型连接件；并排设置的两个圆弧导轨，每一个圆弧导轨两端分别通过所述工字型连接件连接；所述齿条设置在圆弧导轨上；所述圆弧导轨包括：外圆弧面、内圆弧面和连接面；所述圆弧导轨中，所述外圆弧面，其嵌套于所述内圆弧面外；所述连接面，其连接所述内圆弧面和外圆弧面，构成圆弧槽状结构；所述外圆弧面内表面与连接面相连的一侧为光滑面，所述外圆弧面内表面不与连接面连接的一侧设有齿条；第一定位组件，包括：第一轴，其两端与所述手柄支架连接；至少两个第一轴承，其套接在所述第一轴上，且与两所述圆弧导轨的外圆弧面的外表面相切；第二定位组件，包括：第二轴，其第一端与所述手柄支架连接；第二轴承，其套接在所述第二轴第二端上，其设置于两个所述圆弧导轨间的间隙处，且同时与两个所述圆弧导轨的连接面的外表面相切；第三定位组件，包括：第三轴，其第一端与所述手柄支架连接；第三轴承，其套接在所述第三轴第二端上，且与所述圆弧导轨的外圆弧面的内表面相切；以及基座，其与所述圆弧导轨组件连接。

全文数据：腕关节康复训练装置技术领域[0001]本公开涉及康复机器人技术领域，尤其涉及一种腕关节康复训练装置。背景技术[0002]随着中国社会老龄化的加剧，越来越多的老人由于中风等原因造成上肢瘫痪，给日常生活带来非常大的不便。瘫痪患者需要通过大量的康复训练激发大脑可塑性，恢复一定的运动能力，以实现生活自理，进而提高生活质量，最大程度的回归社会。[0003]机器人辅助康复训练能够节约大量的人力物力，并能够对患者康复水平进行实时量化的评估，提出更加适合患者个人的训练计划，使患者的训练更加有针对性并且更有助于患者的恢复。上肢偏瘫患者一般伴随有腕关节的运动功能障碍，由于腕关节不能自由转动，使患者难以料理自己的生活。但目前的上肢康复机器人以辅助肩肘关节的粗大运动训练为主，缺乏对腕关节的辅助康复训练。[0004]因此，在现有上肢康复机器人的基础上增加腕关节的康复训练装置，对于提高患者的生活自理能力有着非常重要的作用。[0005]公开内容[0006]一要解决的技术问题[0007]为了克服现有的上肢康复机器人只有肩肘关节的粗大运动训练，缺乏腕关节训练的缺点，同时克服现有的腕关节训练装置结构复杂、体积庞大、摩擦大、运动平滑性差等不足，本公开提供了一种腕关节康复训练装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。[0008]二技术方案[0009]根据本公开的一个方面，提供了一种腕关节康复训练装置，包括:电机;手柄支架，其与所述电机输出轴的第一端连接;齿轮，其与穿过所述手柄支架的所述电机输出轴的第一端连接;圆弧导轨组件，其设置有齿条，所述齿条与所述齿轮相啮合；以及基座，其与所述圆弧导轨组件连接。[0010]在本公开的一些实施例中，所述圆弧导轨组件包括:两个工字型连接件;并排设置的两个圆弧导轨，每一个圆弧导轨两端分别通过所述工字型连接件连接;所述齿条设置在圆弧导轨上。[0011]在本公开的一些实施例中，所述圆弧导轨包括：内圆弧面;外圆弧面，嵌套于所述内圆弧面外;连接面，其连接所述内圆弧面和外圆弧面，构成圆弧槽状结构;所述外圆弧面内表面与连接面相连的一侧为光滑面，所述外圆弧面内表面不与连接面连接的一侧设有齿条。[0012]在本公开的一些实施例中，还包括:第一定位组件，该第一定位组件包括:第一轴，其两端与所述手柄支架连接;第一轴承，其套接在所述第一轴上，且与所述圆弧导轨相切。[0013]在本公开的一些实施例中，所述第一定位组件中的第一轴承成对设置，分别与两圆弧导轨相切。[0014]在本公开的一些实施例中，还包括:第二定位组件，该第二定位组件包括:第二轴，其第一端与所述手柄支架连接;第二轴承，其套接在所述第二轴第二端上，其设置于两个所述圆弧导轨间的间隙处，且同时与两个所述圆弧导轨相切。[0015]在本公开的一些实施例中，所述第二定位组件相对所述第一组件中的第一轴对称设置。[0016]在本公开的一些实施例中，还包括:第三定位组件，该第三定位组件包括:第三轴，其第一端与所述手柄支架连接;第三轴承，其套接在所述第三轴第二端上，且与所述圆弧导轨相切。[0017]在本公开的一些实施例中，与第三定位组件相切的圆弧导轨和与齿轮相啮合的圆弧导轨，不是同一个圆弧导轨。[0018]在本公开的一些实施例中，还包括:角度传感器，其与所述电机输出轴的第二端连接。[0019]三有益效果[0020]从上述技术方案可以看出，本公开的腕关节康复训练装置至少具有以下有益效果其中之一：[0021]1通过齿轮和圆弧导轨上的齿条配合实现电机扭矩的放大和传递，同时圆弧型的导轨结构适合实现腕部的旋转训练，结构设计简洁，使得腕关节康复训练装置能够在较小空间内运转，方便使用。[0022]2通过轴承与导轨相切的结构设计，实现运动过程中的定位，尽可能减小摩擦力，使得运动更加省力，同时消除机构间隙，使运动更加平滑。[0023]3角度传感器的设置便于检测电机的旋转角度以及人体腕关节的旋转角度。附图说明[0024]图1为本公开腕关节康复训练装置的整体结构示意图。[0025]图2为图1所示腕关节康复训练装置中圆弧导轨组件结构示意图。[0026]图3为图1所示腕关节康复训练装置中圆弧导轨结构示意图。[0027]图4为图1所示腕关节康复训练装置中固定在手柄支架上的各定位支撑结构示意图。[0028]【附图中本公开实施例主要元件符号说明】[0029]100-圆弧导轨组件；[0030]110-圆弧导轨；[0031]111-内圆弧面，112-外圆弧面；[0032]1121-齿条，1122-光滑面，113-连接面；[0033]120-工字型连接件；[0034]200-基座；[0035]300-齿轮；[0036]400-电机；[0037]500-手柄支架；[0038]600-角度传感器；[0039]710-第一轴，720-第一轴承；[0040]810-弟二轴，820-第二轴承；[0041]910-第三轴，920-第三轴承。具体实施方式_2]本公开提供了一种腕关节康复训练装置，如图丨所示，电机4〇〇输出轴的第—端穿过手柄支架500与齿轮300连接，齿轮300与圆弧导轨组件1〇〇中圆弧导轨110上的齿条1121相啮合，基座200与圆弧导轨110连接。角度传感器6〇〇与电机400输出轴的第二端连接。[0043]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。[0044]图2为图1所示腕关节康复训练装置中圆弧导轨组件结构示意图。如图2所示，两个圆弧导轨110并排设置，且两个圆弧导轨110两端分别通过所述工字型连接件120连接;所述齿条1121设置在圆弧导轨110上。[0045]图3为图1所示腕关节康复训练装置中圆弧导轨结构示意图。如图3所示，圆弧导轨组件100是由内圆弧面111，嵌套于内圆弧面111外的外圆弧面112,连接内圆弧面111和外圆弧面112的连接面II3构成的圆弧槽状结构，所述外圆弧面112内表面与连接面113相连的一侧为光滑面1122,所述外圆弧面112内表面不与连接面113连接的一侧设有齿条1121。[0046]本公开只设有一个旋转自由度，腕关节只能绕一个轴转动。结合图丨、图2和图3所示，圆弧导轨组件100包括内圆弧面111、嵌套于内圆弧面111外的外圆弧面112、连接内圆弧面111和外圆弧面112的连接面II3构成圆弧槽状结构。一个工字型连接件12〇与两圆弧导轨110—端的两个连接面113端部连接，另一个工字型连接件120与两圆弧导轨110另一端的两个连接面113端部连接，构成圆弧导轨组件1〇〇。这里为便于圆弧导轨110与工字型连接件120的连接，一般将连接面113的弧长设计成大于内圆弧面111弧长和外圆弧面丨丨2弧长，并且一般内圆弧面111弧长等于外圆弧面112弧长。圆弧导轨组件100中的工字型连接件120与基座200连接，使圆弧导轨组件100通过基座200支撑，基座200可以放置在桌面或者组合安装在上肢康复机器人上。手柄支架500用于手掌的支撑和抓握，电机400输出轴的第一端与齿轮300同轴固定，齿轮300与圆弧导轨110外圆弧面112上设置的齿条1121相啮合，构成一套齿轮减速机构，将电机400输出轴上的速度进行减速，并带动腕关节转动。[0047]本实施例中，通过齿轮和圆弧导轨上的齿条配合实现电机扭矩的放大和传递，同时圆弧型的导轨结构适合实现腕部的旋转训练，同时结构设计简洁，使得腕关节康复训练装置能够在较小空间内运转，方便使用。[0048]请继续参照图1，角度传感器600安装在电机400输出轴的第二端上，用于检测电机和腕关节的旋转角度，作为控制程序的数据基础。[0049]图4为图1所示腕关节康复训练装置中固定在手柄支架上的各定位支撑结构示意图。如图4所示，每组定位组件均由轴与轴承组成，其中各个轴分别与所述手柄支架5〇〇连接固定，其中各个轴承分别与圆弧导轨110相切。[0050]请继续参照图4,第一定位组件包括第一轴710,所述第一轴710两端与手柄支架500连接，所述第一轴710上套设有至少两个第一轴承720。第一轴承720与两圆弧导轨110的外圆弧面II2的外表面相切。第二定位组件包括第二轴810,所述第二轴810第一端与手柄支架500连接，所述第二轴S10第二端与第二轴承820连接，所述第二轴承820设置于两圆弧导轨110的间隙处，所述第二轴承820同时与两圆弧导轨110的连接面113的外表面相切。第二定位组件可以在第一轴710两侧对称设置。第三定位组件包括第三轴910,所述第三轴910第一端与手柄支架500连接，所述第三轴910第二端与第三轴承920连接，第三轴承920与圆弧导轨110外圆弧面112内表面上的光滑面1122相切。当有多组第三定位组件时，第三轴承920一般绕圆弧导轨110均匀分布。齿轮300在圆弧导轨110内沿圆弧导轨110运动，且与圆弧导轨110外圆弧面112上设有的齿条1121相啮合，该圆弧导轨110—般是不与第三轴承相切的圆弧导轨。图4中第一轴承720、第二轴承820、第三轴承920分别通过第一轴710、第二轴810和第三轴910与手柄支架500连接，各个轴的布置不应存在干涉。[0051]本实施例中，通过轴承与导轨相切的结构设计，实现运动过程中的定位，尽可能减小摩擦力，使得运动更加省力，同时消除机构间隙，使运动更加平滑。[0052]在训练时，由电机通过齿轮齿条传动，带动手柄支架500沿圆弧导轨110转动，从而实现对腕关节的转动训练。可通过控制电机400带动手腕运动，实现被动康复训练，也可由患者主动施力，控制电机400施加一定的助力或阻力，进行主动康复训练。电机400旋转位置和腕关节转动角度可以通过编码器输出计算获得。[0053]至此，己经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：[0054]工字型连接件可以用其他形状的连接件来代替，能够实现将两圆弧导轨连接成一整体的结构即可。工字型连接件是一般情况下常用的连接结构，还可根据实际需要选择任何适合形状的连接件来代替。[0055]依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开腕关节康复训练装置有了清楚的认识。[0056]综上所述，本公开通过齿轮和圆弧导轨上的齿条配合实现电机扭矩的放大和传递，同时圆弧型的导轨结构适合实现腕部的旋转训练，同时结构设计简洁，使得腕关节康复训练装置能够在较小空间内运转，方便使用；同时，通过轴承与导轨相切的结构设计，实现运动过程中的定位，尽可能减小摩擦力，使得运动更加省力，同时消除机构间隙，使运动更加平滑，具有较好的推广应用价值。[0057]还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。[0058]并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。[0059]除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根-通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10%的变化、在一些实施例中±5%的变化、在一些实施例中±1%的变化、在一些实施例中±0.5%的变化。[0060]再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。[0061]说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。[0062]类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。[0063]以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

权利要求：1.一种腕关节康复训练装置，包括：电机；手柄支架，其与所述电机输出轴的第一端连接•，齿轮，其与穿过所述手柄支架的所述电机输出轴的第一端连接；圆弧导轨组件，其设置有齿条，所述齿条与所述齿轮相啮合；以及基座，其与所述圆弧导轨组件连接。2.根据权利要求1所述的腕关节康复训练装置，其中，所述圆弧导轨组件包括：两个工字型连接件；并排设置的两个圆弧导轨，每一个圆弧导轨两端分别通过所述工字型连接件连接;所述齿条设置在圆弧导轨上。3.根据权利要求2所述的腕关节康复训练装置，其中，所述圆弧导轨包括：内圆弧面；外圆弧面，其嵌套于所述内圆弧面外；连接面，其连接所述内圆弧面和外圆弧面，构成圆弧槽状结构；所述外圆弧面内表面与连接面相连的一侧为光滑面，所述外圆弧面内表面不与连接面连接的一侧设有齿条。4.根据权利要求1所述的腕关节康复训练装置，还包括：第一定位组件，该第一定位组件包括：第一轴，其两端与所述手柄支架连接；第一轴承，其套接在所述第一轴上，且与所述圆弧导轨相切。5.根据权利要求4所述的腕关节康复训练装置，其中，所述第一定位组件中的第一轴承成对设置，分别与两圆弧导轨相切。6.根据权利要求1所述的腕关节康复训练装置，还包括：第二定位组件，该第二定位组件包括：第二轴，其第一端与所述手柄支架连接；第二轴承，其套接在所述第二轴第二端上，其设置于两个所述圆弧导轨间的间隙处，且同时与两个所述圆弧导轨相切。7.根据权利要求6所述的腕关节康复训练装置，其中，所述第二定位组件相对所述第一组件中的第一轴对称设置。8.根据权利要求1所述的腕关节康复训练装置，还包括：第三定位组件，该第三定位组件包括：第三轴，其第一端与所述手柄支架连接；第三轴承，其套接在所述第三轴第二端上，且与所述圆弧导轨相切。9.根据权利要求8所述的腕关节康复装置，其中，与第三定位组件相切的圆弧导轨和与齿轮相啮合的圆弧导轨，不是同一个圆弧导轨。10.根据权利要求1至9中任一项所述的腕关节康复训练装置，还包括：角度传感器，其与所述电机输出轴的第二端连接。

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