本發(fā)明涉及康復(fù)醫(yī)療器械，具體涉及一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置。

背景技術(shù)：

1、先天性尺橈骨融合是一種較為罕見的先天性骨發(fā)育畸形，表現(xiàn)為尺骨和橈骨的近端或遠(yuǎn)端相互融合，功能上表現(xiàn)為腕部旋前/旋后功能受限，肘部屈伸活動(dòng)部分受阻。針對(duì)該類病癥，通常采用逆行saulve-kapandji截骨術(shù)，對(duì)尺骨進(jìn)行截骨矯正，結(jié)合術(shù)后功能康復(fù)訓(xùn)練，進(jìn)而在一定程度上恢復(fù)腕部和肘部運(yùn)動(dòng)功能。

2、當(dāng)前針對(duì)肘部屈伸和腕部旋前/旋后康復(fù)訓(xùn)練需求的康復(fù)設(shè)備，主要有靜態(tài)康復(fù)支具、上肢康復(fù)機(jī)器人和腕康復(fù)機(jī)器人。其中靜態(tài)康復(fù)支具可實(shí)現(xiàn)對(duì)前臂的有效固定，結(jié)構(gòu)簡單、簡易便捷，但其依賴康復(fù)醫(yī)療師的輔助訓(xùn)練，醫(yī)師工作強(qiáng)度大、占時(shí)長、效率較低，且康復(fù)訓(xùn)練方式單一，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)前臂的被動(dòng)或主動(dòng)訓(xùn)練功能。

3、上肢康復(fù)機(jī)器人和腕康復(fù)機(jī)器人可以代替臨床醫(yī)師對(duì)上肢進(jìn)行被動(dòng)、主被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，較大降低了醫(yī)師的工作強(qiáng)度，且具有運(yùn)動(dòng)重復(fù)性及一致性好，可提供科學(xué)有效的康復(fù)訓(xùn)練等優(yōu)點(diǎn)。上肢康復(fù)機(jī)器人對(duì)患者的整個(gè)上肢進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，但對(duì)于尺橈骨融合患者的肘腕康復(fù)訓(xùn)練需求來說，該類康復(fù)機(jī)器人自由度冗余，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且笨重。

4、腕康復(fù)機(jī)器人具有三自由度，但無法實(shí)現(xiàn)肘部屈伸的康復(fù)訓(xùn)練需求。此外，由于肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)不是理想的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)軸是時(shí)變的，因此，傳統(tǒng)剛性康復(fù)機(jī)器人人機(jī)之間不可避免的產(chǎn)生關(guān)節(jié)錯(cuò)位，進(jìn)而產(chǎn)生非期望的作用力/力矩，進(jìn)而導(dǎo)致穿戴舒適度較差，甚至?xí)?dǎo)致二次損傷。

5、繩索驅(qū)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人，采用輕質(zhì)的柔性繩索代替剛性連桿來傳遞輔助運(yùn)動(dòng)和力，使得驅(qū)動(dòng)器可以遠(yuǎn)離機(jī)器人本體。柔性繩索固有的順應(yīng)性，可以在發(fā)生意外碰撞時(shí)起到阻尼作用，降低了對(duì)受試者造成額外傷害的可能性。因此，索驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量輕、慣性小、人機(jī)順應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好的滿足人體肘腕康復(fù)的訓(xùn)練需求。

6、因此，本申請(qǐng)發(fā)明一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)肘腕兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的康復(fù)訓(xùn)練需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對(duì)人體肘腕兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的康復(fù)訓(xùn)練需求，采用基于繩索驅(qū)的遠(yuǎn)端驅(qū)動(dòng)形式，將驅(qū)動(dòng)器放置在遠(yuǎn)側(cè)，通過繩索傳遞輔助運(yùn)動(dòng)和力作用，降低康復(fù)訓(xùn)練時(shí)上肢關(guān)節(jié)承受的運(yùn)動(dòng)慣量，具有質(zhì)量輕、慣性小、人機(jī)順應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。

2、為此，本發(fā)明提出了一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，包括：

3、肘部旋轉(zhuǎn)單元，包括：大臂托板通過大臂連接板與大臂固定卡盤連接；前臂旋轉(zhuǎn)卡盤通過第一軸承與大臂固定卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其內(nèi)部安裝回彈扭簧；用于實(shí)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)；

4、腕部旋轉(zhuǎn)單元，包括：腕部外環(huán)與旋轉(zhuǎn)軌道組件旋轉(zhuǎn)副配合，而腕部內(nèi)環(huán)通過被動(dòng)移動(dòng)單元與腕部外環(huán)軸向浮動(dòng)連接；用于實(shí)現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的旋前/旋后運(yùn)動(dòng)；同時(shí)所述肘部旋轉(zhuǎn)單元通過前臂連接板與腕部旋轉(zhuǎn)單元的前臂托板連接；

5、繩索驅(qū)動(dòng)單元，包含布置于肘部旋轉(zhuǎn)單元側(cè)面的第一繩索驅(qū)動(dòng)單元和布置于腕部旋轉(zhuǎn)單元底部的第二繩索驅(qū)動(dòng)單元；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元分別通過電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)肘腕雙關(guān)節(jié)協(xié)同運(yùn)動(dòng)。

6、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述被動(dòng)移動(dòng)單元包括：與腕部內(nèi)環(huán)固定的移動(dòng)滑塊、固定于腕部外環(huán)開口位置的圓柱軸；圓柱軸與移動(dòng)滑塊形成滑動(dòng)副；并且圓柱軸兩側(cè)設(shè)置了提供軸向緩沖的彈簧。

7、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第二繩索驅(qū)動(dòng)單元包含：第二繩索、第三繩索一端反向纏繞于第二卷筒，另一端分別連接腕部外環(huán)兩側(cè)上部；前臂托板上的第二滑輪組和旋轉(zhuǎn)軌道組件底部的吊環(huán)螺栓構(gòu)成導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；第二電機(jī)，驅(qū)動(dòng)第二卷筒實(shí)現(xiàn)腕部雙向旋轉(zhuǎn)。

8、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)軌道組件包含：對(duì)稱分布在腕部外環(huán)內(nèi)外兩側(cè)的四個(gè)滾動(dòng)軸，滾動(dòng)軸兩端分別通過安裝側(cè)板、弧形板和l型連接板形成穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)。

9、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述滾動(dòng)軸兩端分別布置一個(gè)軸承，同時(shí)腕部外環(huán)內(nèi)外側(cè)柱面上設(shè)有軌道槽。

10、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一軸承采用雙端壓緊結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)軸壓緊螺栓和轉(zhuǎn)軸端蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位。

11、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述肘部旋轉(zhuǎn)單元具有旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)包含150°圓心角的旋轉(zhuǎn)限位槽和15個(gè)均布旋轉(zhuǎn)定位孔。

12、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，前臂旋轉(zhuǎn)卡盤上連接有旋轉(zhuǎn)限位螺栓和旋轉(zhuǎn)固定螺栓，并分別與旋轉(zhuǎn)限位槽、旋轉(zhuǎn)定位孔配合。

13、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一繩索驅(qū)動(dòng)單元包含：第一繩索兩端分別連接前臂連接板和第一卷筒；第一滑輪組通過滑輪組支撐件設(shè)置在大臂連接板上；第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一卷筒并配合回彈扭簧實(shí)現(xiàn)肘部運(yùn)動(dòng)。

14、作為本申請(qǐng)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一繩索穿過第一滑輪組與第一繩索套管連接，所述第一繩索套管固定于大臂連接板的側(cè)面。

15、本發(fā)明提供的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，

16、1、本發(fā)明采用基于繩索+電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，通過驅(qū)動(dòng)繩索來傳遞輔助運(yùn)動(dòng)和力，將電機(jī)布置于上肢外側(cè)，降低受試者上肢的承載慣量，具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡約、人機(jī)順應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。

17、2、本發(fā)明在肘部旋轉(zhuǎn)單元內(nèi)部設(shè)置了被動(dòng)回彈扭簧，可實(shí)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)伸展運(yùn)動(dòng)功能，解決了第一繩索驅(qū)動(dòng)單元將前臂驅(qū)動(dòng)至屈曲位時(shí)無法復(fù)位的問題。

18、3、本發(fā)明為腕部設(shè)計(jì)了一個(gè)被動(dòng)移動(dòng)單元，將其和腕部旋轉(zhuǎn)單元固定在一起，允許腕部可以產(chǎn)生局部的前后移動(dòng)，進(jìn)而起到一定地被動(dòng)柔順作用，提高腕部康復(fù)訓(xùn)練的舒適度。

19、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本申請(qǐng)還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述被動(dòng)移動(dòng)單元(26)包括：與腕部內(nèi)環(huán)(24)固定的移動(dòng)滑塊(28)、固定于腕部外環(huán)(23)開口位置的圓柱軸(29)；圓柱軸(29)與移動(dòng)滑塊(28)形成滑動(dòng)副；并且圓柱軸(29)兩側(cè)設(shè)置了提供軸向緩沖的彈簧(30)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述第二繩索驅(qū)動(dòng)單元(32)包含：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軌道組件(25)包含：對(duì)稱分布在腕部外環(huán)(23)內(nèi)外兩側(cè)的四個(gè)滾動(dòng)軸，滾動(dòng)軸兩端分別通過安裝側(cè)板、弧形板和l型連接板(27)形成穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述滾動(dòng)軸兩端分別布置一個(gè)軸承，同時(shí)腕部外環(huán)(23)內(nèi)外側(cè)柱面上設(shè)有軌道槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述第一軸承(12)采用雙端壓緊結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)軸壓緊螺栓(11)和轉(zhuǎn)軸端蓋(10)實(shí)現(xiàn)軸向定位。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述肘部旋轉(zhuǎn)單元(1)具有旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)包含150°圓心角的旋轉(zhuǎn)限位槽(20)和15個(gè)均布旋轉(zhuǎn)定位孔(19)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，前臂旋轉(zhuǎn)卡盤(15)上連接有旋轉(zhuǎn)限位螺栓(14)和旋轉(zhuǎn)固定螺栓(13)，并分別與旋轉(zhuǎn)限位槽(20)、旋轉(zhuǎn)定位孔(19)配合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述第一繩索驅(qū)動(dòng)單元(31)包含：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，其特征在于，所述第一繩索(33)穿過第一滑輪組(36)與第一繩索套管(37)連接，所述第一繩索套管(37)固定于大臂連接板(7)的側(cè)面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的肘腕康復(fù)裝置，該康復(fù)裝置包括肘部旋轉(zhuǎn)單元、腕部旋轉(zhuǎn)單元和繩索驅(qū)動(dòng)單元；肘部旋轉(zhuǎn)單元由大臂托板、旋轉(zhuǎn)組件和回彈扭簧組成；腕部旋轉(zhuǎn)單元由前臂托板、腕部外環(huán)、腕部內(nèi)環(huán)、旋轉(zhuǎn)軌道組件和被動(dòng)移動(dòng)單元組成；繩索驅(qū)動(dòng)單元由滑輪組、柔性繩索、繩索套管組成；受試者的大臂可通過綁帶佩戴于大臂托板內(nèi)部，受試者的前臂和腕部可分別通過綁帶佩戴于前臂托板和腕部內(nèi)環(huán)內(nèi)部，在繩索驅(qū)動(dòng)單元的作用下可實(shí)現(xiàn)肘腕康復(fù)裝置輔助受試者進(jìn)行肘部的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)以及腕部的旋前/旋后運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)肘部和腕部兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可為尺撓骨融合患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練提供輔助支持，提升康復(fù)訓(xùn)練效果。

技術(shù)研發(fā)人員：李國通,李昕,王陸旸,秦建軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15