[发明专利]一种七自由度串并联式上肢外骨骼康复机器人

说明书

本发明公开了一种七自由度串并联式上肢外骨骼康复机器人，可对人体上肢的肩、肘、腕三个关节，共七个自由度进行康复训练。其组成包括：驱动机构、基座、肩关节外骨骼机构、肘关节外骨骼机构、腕关节外骨骼机构。该机器人可实现肩关节的前屈/后伸、内收/外展、旋内/旋外三个运动自由度的康复形式，肘关节的屈曲/伸展自由度的康复形式，腕关节背屈/掌屈、桡屈/尺屈以及前臂的旋前/旋后三个运动自由度的康复形式。本发明一种七自由度串并联式上肢外骨骼康复机器人肩关节采用电机驱动，腕关节采用柔性绳驱动，刚柔耦合使康复机器人转动时具有柔性好、惯性小的特点，机器人各关节转动中心与人体关节的转动中心更加贴合，提高患者康复治疗效果。

技术领域

本发明涉及康复机器人领域，特别是涉及一种七自由度串并联式上肢外骨骼康复机器人。

背景技术

心脑血管疾病，如脑卒中、脑血栓等一直以来都是造成中国人死亡的一个重要原因，尤其是相对于中老年人。而随着人口老龄化的不断加剧和生活节奏的不断加快，心脑血管疾病的发病率也逐年上升。然而大部分上肢功能障碍的患者都无法对自己上肢进行有效的控制，这不仅对患者身心造成了巨大伤害，而且还对家庭及日常生活都有巨大的影响。

临床医学研究表明，上肢功能障碍的患者通常需要反复的康复训练，才能对人体运动功能的恢复齐大东至关重要的作用。目前传统的康复训练是通过治疗师对人体上肢进行康复训练，这种训练过程单调、训练效率低、人力资源消耗大以及治疗费用较高等缺点，难以保证康复训练的稳定性和持续性，因此急需辅助上肢治疗的康复机器人来解决以上问题。

目前现有的上肢康复机器人大部分能实现的自由度都少于康复训练所需要的自由度数量且为刚性结构。除此之外，现有的康复机器人忽略了人体关节骨骼肌肉的运动特点，在进行肩关节内收/外展运动时，现有的上肢康复机器人需要将手臂展开才可以完成该运动，影响了患者的康复效率与使用的舒适性，严重可能导致关节的二次损伤，而且一些上肢康复机器人将旋转运动设计在人体肘关节上侧，虽然也可以完成旋内、旋外运动，但是只能训练到大臂的部分肌肉如肱二头肌、肱三头肌等，训练不到前臂处的部分肌肉如旋前圆肌、肱桡肌等；同时，还存在装置重量大、空间利用率低、难以移动的缺点。

发明内容

针对上述现有技术的不足，提出了一种七自由度串并联上肢外骨骼康复机器人，可以对人体上肢肩、肘、腕三个关节运动功能受损的患者进行康复训练，满足患者上肢康复训练的自由度需求。在患者进行肩关节康复训练时，可以满足肩关节的三个自由度，同时在进行肩关节的内收/外展运动时，不需要像其他上肢康复机器人先完成肩关节前屈，旋外运动在完成内收/外展运动，本发明设计的康复机器人可直接完成肩关节的内收/外展运动，整体结构更为便捷，提高了空间利用率；将旋内旋外运动设计在腕关节处，可以更好的训练到大臂的部分肌肉如肱二头肌、肱三头肌等以及前臂桡骨、尺骨处的部分肌肉如旋前圆肌、肱桡肌等；同时，腕关节部分采用柔性并联机构，在机构中加入柔性绳和弹簧，一方面使腕关节并联机构增加了柔性，降低了患者康复训练时受到二次伤害的风险，另一方面该并联机构可以由两根柔性绳就可以完成腕关节的桡/尺屈以及掌/背屈运动，在患者进行腕关节康复训练时，可以完成腕关节的三个自由度，使患者可以全方位的、更好的对腕关节进行康复训练，从而提高康复过程的舒适度和康复效率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种七自由度串并联式上肢外骨骼康复机器人，包括驱动机构（1）、基座（2）、肩关节外骨骼机构（3）、肘关节外骨骼机构（4）、腕关节外骨骼机构（5）。