[发明专利]一种全上肢外骨骼康复机器人

说明书

一种全上肢外骨骼康复机器人，包括外骨骼执行机构和传动驱动机构，肩部外骨骼、肘部外骨骼、腕部外骨骼以及手部外骨骼均为镜像互换结构，拇指模块和四个指模块分别为三层簧片耦合驱动结构，手掌模块驱动拇指模块和四个指模块；所述腕部外骨骼包括簧片模块和线轮环模块，手掌模块和簧片模块连接；所述肘部外骨骼包括前臂模块和上臂模块；上臂模块通过内置的被动补偿机构与前臂模块带有的双扭簧机构连接在一起，前臂模块与簧片模块连接；所述肩部外骨骼包括平行四连杆、固定支架、被动骨架一、被动骨架二和上臂线轮环模块，平行四连杆与背部固定起被动补偿作用。本发明采用并串联‑线驱动结构，运动舒适自然，具有镜像互换功能。

技术领域

本发明涉及一种外骨骼，具体涉及一种全上肢外骨骼康复机器人，属于机器人领域。

背景技术

中风患者因失去了其运动功能丧失了生活自理的能力，严重者身体完全瘫痪，而中风后导致偏瘫的概率达百分之五十以上。上肢作为人体在日常生活中使用最频繁的肢体,因此上肢的康复训练成为中风患者最急需康复的内容。康复训练通常采用的方法是由医护人员或患者家属等进行人工康复训练，采用辅助患者进行长时间上肢屈曲、伸展等康复运动，来促进神经系统康复。但是这种人工辅助康复训练存在着消耗大量人力、效率低、成本高昂等不足。而通过康复机器人带动患者进行康复训练，从而节约人力与成本，是一种弥补人工康复训练不足的方式。

人体上肢共有27个自由度，其中手掌20个自由度，手部简化运动学模型主要特征为：各手指均具有4个转动自由度；拇指腕掌关节和其余4指的掌指关节有2个自由度，拇指掌指关节和其余4指的指间关节均具有1个自由度。由于手部关节众多，在上肢康复训练中通常以实现手部张合动作为主要目标。手臂有肩关节弯曲伸展、内收外展、内旋外旋3个自由度，肘关节弯曲伸展1个自由度，前臂内旋外旋1个自由度和腕关节弯曲伸展、内收外展2个自由度，共计7个自由度。本发明旨在帮助中风患者恢复全上肢动作。如何利用轻量结构充分模拟全上肢各个关节的自然运动，改善康复效果成为现阶段的研究课题。

目前，国内一些上肢康复机械驱动装置已经被研制出来，这些驱动装置通常实现的是电机直接驱动上肢部分自由度，大多针对手臂进行康复机器人的设计，着重手臂的康复训练，完整的包括腕手的全上肢外骨骼设计很少，腕和手的康复训练无法与上肢同时进行，忽略了腕部和手部的同步康复训练，从而丧失腕手康复训练的最佳时间，影响腕手功能的重建。且这种直接驱动方式会造成机构的臃肿笨重，舒适性差，关节的运动不自然，康复治疗的效果不尽人意。

目前，已经存在着一些上肢功能康复设备，但这一类产品很多都不具备感知功能，为了方便对病人的康复情况进行评价，需要将传感器整合到机器人中，在康复训练的过程中实时采集病人手指各个关节的角度信息以供医生和患者参考。

目前，现有上肢功能康复设备绝大多是只能够适用于一侧上肢康复，无法应用到对侧，应用时必须为康复中心配备两套一左一右的康复设备。为了尽可能节约成本、提高应用的便利性，需要对上肢外骨骼的镜像互换功能进行设计，以使一套设备满足不同侧偏瘫患者都能够便捷使用。

综上，现有的上肢康复设备使上肢自由度欠缺，臃肿笨重舒适性差，关节运动不自然，康复治疗的效果较差以及不具备感知功能和镜像互换功能。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种全上肢外骨骼式康复机器人。该外骨骼式康复机器人采用并联串联线驱动，运动舒适自然，具有镜像互换功能。

本发明的技术方案是：一种全上肢外骨骼康复机器人包括外骨骼执行机构和传动驱动机构，所述外骨骼执行机构包括肩部外骨骼、肘部外骨骼、腕部外骨骼以及手部外骨骼，手部外骨骼连接在腕部外骨骼上，腕部外骨骼连接在肘部外骨骼上，肘部外骨骼连接在肩部外骨骼上；