本发明涉及一种腕部康复机械结构，尤其是一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构。
背景技术：
近些年来，随着人口老龄化问题日趋严重，脑卒中患者数量急剧增加，国内外医护资源严重不足。随着科技的发展，社会的进步，中国及世界各国对老年人及脑卒中患者的康复护理工作逐渐被更加智能更加方便的康复机器人取代，肢体运动性障碍是脑卒中患者及老年人典型的特征，康复训练机器人、外骨骼以及各类辅具等康复类工具可有效缓解医护资源紧张问题，近年来越来越多的相关从业人员开始对腕部康复设备进行研究，特别是腕部3自由度的康复训练设备。
一般的，腕部3自由度训练设备多用于腕部的单独训练，这些设备大多具有体型庞大结构复杂等特点，而配合上肢训练的腕部3自由度机构并不常见，且大多仍然具有体型庞大等特点，研究表明复杂且庞大的训练设备会对患者造成一定的心理压力，从而影响患者的训练效果。缩减机构体积不仅能够减轻康复设备自身运转的负担，而且能够有效缓解患者训练中的心理压力，有助于患者康复。
综合考虑当下面临的问题，我们设计研发了一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，该设计简化了腕部训练机构，通过对机构中两个旋转副的综合运用，实现了腕部三自由度的主动训练，而且设置在臂托连接端的浮动机构可自适应与手臂倾角变化，可有效提高训练过程的舒适度。
技术实现要素：
本发明的提供了一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，它通过简化腕部训练机械结构，缩减腕部训练机构整体体积与重量，更好的适配末端引导上肢康复机器人；通过增设臂托浮动机构以提高患者训练过程的舒适度，提升训练效果。
一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，它包括前臂支撑模块、腕部执行模块、握把手模块；所述前臂支撑模块包括前臂连杆、前臂延伸板；所述的前臂延伸板经滑块滑动安装于前臂连杆一端；所述的腕部执行模块安装在前臂支撑模块的前臂延伸板端部；所述的腕部执行模块包括与旋转基板、转轴、臂托支撑板、握把连接板；所述的旋转基板一端与前臂延伸板相互固定安装，转轴竖直固定在旋转基板上；所述的臂托支撑板、握把连接板与转轴上部相互铰接设置；所述的握把手模块包括握把手，所述的握把手包括铰接安装在握把连接板端部的手模块连接部上的u形手柄支架和安装在u形之间上的手柄；
进一步的，所述的旋转基板的端面上呈圆弧状分布有第一限位导槽、第二限位导槽；第一限位导槽、第二限位导槽的中间还设有定位孔；所述的握把连接板整体呈l形，一端设有旋转连接部；所述的旋转连接部与转轴的底部铰接；所述的旋转连接部的两侧固定安装有两个限位弹簧销钉，且一个限位弹簧销钉的端部与第一限位导槽、第二限位导槽相互配合设置，另一个与定位孔相互对应设置；
进一步的，所述的第一限位导槽对应弧度为60度，第二限位导槽对应弧度为140度；
进一步的，所述的臂托支撑板的一端部设有臂托板铰接安装部，另一端安装有半圆弧状的臂托；所述的臂托板铰接安装部内设有臂托板铰接孔；所述的臂托板铰接孔的底部与转轴相互铰接设置；所述的臂托板铰接孔与转轴之间设有轴承；
进一步的，所述的臂托板铰接孔的上部侧壁上设有弹性板安装槽；所述的弹性板安装槽竖直设置，弹性板安装槽内部安装有弹性板；所述的弹性板为矩形板状，中部安装在转轴上侧端部的一字槽内；
进一步的，所述的握把连接板的另一端设有握把手模块连接部；所述的握把手模块连接部呈圆形板状，中心位置设有握把手模块铰接安装孔；所述的握把手通过铰接轴铰接安装在握把手模块铰接安装孔中；
进一步的，所述的u形手柄支架中部设有握把手铰接块；所述的握把手铰接块呈圆盘状，中部设有铰接轴；所述的握把手铰接块上设有定位孔、握把旋转限位槽；
进一步的，所述的定位孔包括两个，且两个定位孔与铰接轴中心点的连线夹角为90度；所述的两个定位孔与铰接轴中心点的连线与所述的握把旋转限位槽的手柄的中心线的夹角分别为0度和90度；所述的握把旋转限位槽呈圆弧状设置在握把手铰接块上，且握把旋转限位槽的圆弧状中心线的圆心与铰接轴中心线重合；所述的握把旋转限位槽对应圆弧状中心线的角度为180度；
进一步的，所述的握把手模块连接部上安装有限位销钉；所述的限位销钉与握把旋转限位槽相互配合设置；所述的握把手模块还包括安装在握把手模块连接部上的限位弹簧销钉；所述的限位弹簧销钉的端部与定位孔相互匹配设置；
进一步的，所述的腕部执行模块还包括腕部运动角度采集装置；所述的腕部运动角度采集装置为安装在前臂延伸板上的角度传感器；所述的腕部运动角度采集装置的输入轴与转轴同轴连接，用于采集转轴的旋转角度；所述的握把手模块还包括握把手运动角度采集装置；所述的握把手运动角度采集装置为安装在握把连接板上的角度传感器；所述的握把手运动角度采集装置的输入轴与铰接轴同轴连接，用于采集铰接轴的旋转角度。
本发明提供了一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，它包括前臂支撑模块、腕部执行模块、握把手模块；所述前臂支撑模块包括前臂连杆、前臂延伸板；前臂延伸板经滑块滑动安装于前臂连杆一端；腕部执行模块安装在前臂支撑模块的前臂延伸板端部；腕部执行模块包括与旋转基板、转轴、臂托支撑板、握把连接板；旋转基板一端与前臂延伸板相互固定安装，转轴竖直固定在旋转基板上；臂托支撑板、握把连接板与转轴上部相互铰接设置；握把手模块包括握把手，握把手包括铰接安装在握把连接板端部的手模块连接部上的u形手柄支架和安装在u形之间上的手柄；本发明的目的在于，通过简化腕部训练机构设计缩减机构整体体积，增加浮动臂托设计实现机构自适应手臂变化，提高训练舒适度。
本发明有益效果是：本法发明结合腕部运动特点，采用两个交叉旋转中心，实现了腕部三个自由度的训练模式，弧形臂托增加上下浮动设计，通过机械结构实现臂托自适应前臂变化增加患者在训练过程的舒适度，钣金支撑结构设计大大缩减了机构的整体体积及重量，更加适用于加装在上肢康复训练机械臂末端。
附图说明
图1为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的主视图;
图2为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的右视图;
图3为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的a-a剖视图;
图4为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的b-b剖视图;
图5为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的立体视图;
图6为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的立体视图;
图7为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的旋转基板的主视图；
图8为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的握把手模块的立体图；
图9为本发明一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构的握把连接板的立体图。
具体实施方式
实施例：
请参见附图1-9，一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，它包括前臂支撑模块100、腕部执行模块200、握把手模块300；
所述前臂支撑模块100包括前臂连杆102、前臂延伸板108；
所述的前臂延伸板108经滑块107滑动安装于前臂连杆102一端；
所述的腕部执行模块200安装在前臂支撑模块100的前臂延伸板108端部；
所述的腕部执行模块200包括与旋转基板201、转轴202、臂托支撑板203、握把连接板205；
所述的旋转基板201一端与前臂延伸板108相互固定安装，转轴202竖直固定在旋转基板201上；
所述的臂托支撑板203、握把连接板205与转轴202上部相互铰接设置；
所述的旋转基板201的端面上呈圆弧状分布有第一限位导槽2011、第二限位导槽2012；
第一限位导槽2011、第二限位导槽2012的中间还设有定位孔3041；
所述的握把连接板205整体呈l形，一端设有旋转连接部2051；
所述的旋转连接部2051与转轴202的底部铰接；
所述的旋转连接部2051的两侧固定安装有两个限位弹簧销钉2052，且一个限位弹簧销钉2052的端部与第二限位导槽2012相互配合设置，另一个与定位孔3041、第一限位导槽2011相互对应设置；
所述的第一限位导槽2011对应弧度为60度，第二限位导槽2012对应弧度为140度；
所述的定位孔3041位于第一限位导槽2011与第二限位导槽2012之间；
所述的臂托支撑板203的一端部设有臂托板铰接安装部2031，另一端安装有半圆弧状的臂托204；
所述的臂托板铰接安装部2031内设有臂托板铰接孔2032；
所述的臂托板铰接孔2032的底部与转轴202相互铰接设置；
所述的臂托板铰接孔2032与转轴202之间设有轴承；
所述的臂托板铰接孔2032的上部侧壁上设有弹性板安装槽2033；
所述的弹性板安装槽2033竖直设置，弹性板安装槽2033内部安装有弹性板2034；
所述的弹性板2034为矩形板状，中部安装在转轴202上侧端部的一字槽2021内；
所述的握把连接板205的另一端设有握把手模块连接部2050；
所述的握把手模块连接部2050呈圆形板状，中心位置设有握把手模块铰接安装孔2054；
所述的腕部执行模块200还包括腕部运动角度采集装置206；
所述的腕部运动角度采集装置206为安装在前臂延伸板108上的角度传感器；
所述的腕部运动角度采集装置206的输入轴与转轴202同轴连接，用于采集转轴202的旋转角度；
所述的握把手模块300包括握把手301，所述的握把手301包括铰接安装在握把连接板205端部的手模块连接部2050上的u形手柄支架302和安装在u形之间上的手柄303；
所述的握把手301通过铰接轴305铰接安装在握把手模块铰接安装孔2054中；
所述的u形手柄支架302中部设有握把手铰接块304；
所述的握把手铰接块304呈圆盘状，中部设有铰接轴305；
所述的握把手铰接块304上设有定位孔3041、握把旋转限位槽3042；
所述的定位孔3041包括两个，且两个定位孔3041与铰接轴305中心点的连线夹角为90度；
所述的两个定位孔3041与铰接轴305中心点的连线与所述的握把旋转限位槽3042的手柄303的中心线的夹角分别为0度和90度；
所述的握把旋转限位槽3042呈圆弧状设置在握把手铰接块304上，且握把旋转限位槽3042的圆弧状中心线的圆心与铰接轴305中心线重合；
所述的握把旋转限位槽3042对应圆弧状中心线的角度为180度；
所述的握把手模块连接部2050上安装有限位销钉2053；
所述的限位销钉2053与握把旋转限位槽3042相互配合设置；
所述的握把手模块300还包括安装在握把手模块连接部2050上的限位弹簧销钉2052；
所述的限位弹簧销钉2052的端部与定位孔3041相互匹配设置；
所述的握把手模块300还包括握把手运动角度采集装置306；
所述的握把手运动角度采集装置306为安装在握把连接板205上的角度传感器；
所述的握把手运动角度采集装置306的输入轴与铰接轴305同轴连接，用于采集铰接轴305的旋转角度。
用于腕部内旋/外旋动作训练时，将患肢固定于臂托204，手指握住握把手301，调节握把手301至合适位置，将握把手模块连接部2050上安装的限位销钉2053由定位孔3041中拔出，握把手301及u形手柄支架302处于自由状态，握把手模块300绕着铰接轴305做内旋/外旋动作。
用于腕部掌屈/背屈动作训练时，将患肢固定于臂托204，手指握住握把手301，调节握把手301至合适位置，将握把手模块连接部2050上安装的限位销钉2053插入带定位孔3041中，限制握把手模块300的周向运动，将旋转连接部2051上定位孔3041、第一限位导槽2011相互对应设置的限位弹簧销钉2052拔出，使得另一个限位弹簧销钉2052与第二限位导槽2012相互配合，完成腕部掌屈背伸动作训练，设置在关节旋转基台的140°第二限位导槽2012限制掌屈背伸动作角度范围，避免运动过度。
用于腕部尺屈/桡屈动作训练时，将患肢固定于臂托204，手指握住手柄，调节手柄至合适位置，将握把手模块连接部2050上安装的限位销钉2053插入带定位孔3041中，限制握把手模块300的周向运动，限制手柄周向运动，将旋转连接部2051上定位孔3041限位弹簧销钉2052拔出，使其与第一限位导槽2011相互配合，完成腕部尺屈桡屈动作训练，设置在关节旋转基台的60°限位导槽限制尺屈桡屈动作角度范围，避免运动过度。
用于常规动作训练时，将患肢固定于臂托204，手指握住握把手301，调节握把手301至合适位置，臂托204开轴向开口朝向，在弹性板2034的作用下可随患肢手臂摆放姿态上下微调，患肢带动臂托做上下浮动，弹性板2034发生形变，形变越大回弹力越大，既可以自适应前臂摆放姿态提高训练舒适度，也能够避免臂托移动范围过大从而造成训练失效。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：它包括前臂支撑模块(100)、腕部执行模块(200)、握把手模块(300)；所述前臂支撑模块(100)包括前臂连杆(102)、前臂延伸板(108)；所述的前臂延伸板(108)经滑块(107)滑动安装于前臂连杆(102)一端；所述的腕部执行模块(200)安装在前臂支撑模块(100)的前臂延伸板(108)端部；所述的腕部执行模块(200)包括与旋转基板(201)、转轴(202)、臂托支撑板(203)、握把连接板(205)；所述的旋转基板(201)一端与前臂延伸板(108)相互固定安装，转轴(202)竖直固定在旋转基板(201)上；所述的臂托支撑板(203)、握把连接板(205)与转轴(202)上部相互铰接设置；所述的握把手模块(300)包括握把手(301)，所述的握把手(301)包括铰接安装在握把连接板(205)端部的手模块连接部(2050)上的u形手柄支架(302)和安装在u形之间上的手柄(303)。
2.根据权利要求1所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的旋转基板(201)的端面上呈圆弧状分布有第一限位导槽(2011)、第二限位导槽(2012)；第一限位导槽(2011)、第二限位导槽(2012)的中间还设有定位孔(3041)；所述的握把连接板(205)整体呈l形，一端设有旋转连接部(2051)；所述的旋转连接部(2051)与转轴(202)的底部铰接；所述的旋转连接部(2051)的两侧固定安装有两个限位弹簧销钉(2052)，且一个限位弹簧销钉(2052)的端部与第一限位导槽(2011)、第二限位导槽(2012)相互配合设置，另一个与定位孔(3041)相互对应设置。
3.根据权利要求2所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的第一限位导槽(2011)对应弧度为60度，第二限位导槽(2012)对应弧度为140度。
4.根据权利要求3所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的臂托支撑板(203)的一端部设有臂托板铰接安装部(2031)，另一端安装有半圆弧状的臂托(204)；所述的臂托板铰接安装部(2031)内设有臂托板铰接孔(2032)；所述的臂托板铰接孔(2032)的底部与转轴(202)相互铰接设置；所述的臂托板铰接孔(2032)与转轴(202)之间设有轴承。
5.根据权利要求4所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的臂托板铰接孔(2032)的上部侧壁上设有弹性板安装槽(2033)；所述的弹性板安装槽(2033)竖直设置，弹性板安装槽(2033)内部安装有弹性板(2034)；所述的弹性板(2034)为矩形板状，中部安装在转轴(202)上侧端部的一字槽(2021)内。
6.根据权利要求5所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的握把连接板(205)的另一端设有握把手模块连接部(2050)；所述的握把手模块连接部(2050)呈圆形板状，中心位置设有握把手模块铰接安装孔(2054)；所述的握把手(301)通过铰接轴(305)铰接安装在握把手模块铰接安装孔(2054)中。
7.根据权利要求6所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的u形手柄支架(302)中部设有握把手铰接块(304)；所述的握把手铰接块(304)呈圆盘状，中部设有铰接轴(305)；所述的握把手铰接块(304)上设有定位孔(3041)、握把旋转限位槽(3042)。
8.根据权利要求7所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的定位孔(3041)包括两个，且两个定位孔(3041)与铰接轴(305)中心点的连线夹角为90度；所述的两个定位孔(3041)与铰接轴(305)中心点的连线与所述的握把旋转限位槽(3042)的手柄(303)的中心线的夹角分别为0度和90度；所述的握把旋转限位槽(3042)呈圆弧状设置在握把手铰接块(304)上，且握把旋转限位槽(3042)的圆弧状中心线的圆心与铰接轴(305)中心线重合；所述的握把旋转限位槽(3042)对应圆弧状中心线的角度为180度。
9.根据权利要求8所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的握把手模块连接部(2050)上安装有限位销钉(2053)；所述的限位销钉(2053)与握把旋转限位槽(3042)相互配合设置；所述的握把手模块(300)还包括安装在握把手模块连接部(2050)上的限位弹簧销钉(2052)；所述的限位弹簧销钉(2052)的端部与定位孔(3041)相互匹配设置。
10.根据权利要求9所述的一种用于末端引导上肢康复机器人的腕部训练机构，其特征在于：所述的腕部执行模块(200)还包括腕部运动角度采集装置(206)；所述的腕部运动角度采集装置(206)为安装在前臂延伸板(108)上的角度传感器；所述的腕部运动角度采集装置(206)的输入轴与转轴(202)同轴连接，用于采集转轴(202)的旋转角度；所述的握把手模块(300)还包括握把手运动角度采集装置(306)；所述的握把手运动角度采集装置(306)为安装在握把连接板(205)上的角度传感器；所述的握把手运动角度采集装置(306)的输入轴与铰接轴(305)同轴连接，用于采集铰接轴(305)的旋转角度。
技术总结