技术领域
[0001] 本发明涉及医疗和并联机构技术领域，尤其涉及上下肢全方位多功能康复机器人。
相关背景技术
[0002] 在医疗领域，人体上肢或下肢偏瘫、外伤等运动功能障碍患者，通过自我康复时间比较长，且康复效果慢。康复机器人以其自动化、精准化以及智能化的特点开始逐渐替代传统的人工物理治疗。
[0003] 目前市面上的康复机器人，大多为只针对上肢或者下肢的单自由度康复训练，其应用范围仅限于局部关节的康复，不能兼顾多关节训练，运动范围受限，训练动作幅度小，无法实现四肢各个关节的协调运动，运动功能单一，训练效果不佳；且大部分康复机器人仍有部分零连暴露在外，使用过程中的安全性无法保障。若想对不同肢体障碍患者进行康复训练，医疗机构不得不购入多台康复设备，且想实现上肢与下肢的同时恢复就不得不频繁更换机器，成本昂贵，对四肢运动能力都有所减弱的老年人非常不方便。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0029] 实施例1
[0030] 本发明的上下肢全方位多功能康复机器人，如图1所示，包括座椅1，座椅1底部设置底板，底板四周设置万向轮；座椅1包括坐板，坐板下方固定椅腿，椅腿固定在底板上，坐板上方固定靠背；靠背后方设置肩高调节装置2，肩高调节装置2顶部设置肩部支架3，肩部支架3两端设置上肢康复装置4，实现上肢的康复训练，坐板两侧连接下肢康复装置5，下肢康复装置5固定安装在座椅1上，实现下肢的康复训练。
[0031] 实施例2
[0032] 如图2所示，肩高调节装置2包括空心箱体，空心箱体固定在底板上，空心箱体内设置支撑板6，支撑板6上固定驱动电机7，驱动电机7输出轴竖直向上传动连接丝杠，丝杠端部转动安装在空心箱体内，丝杠上套设丝杠螺母8，丝杠螺母8上固定升降板9，升降板9伸出空心箱体顶部，升降板9顶部连接肩部支架3，肩部支架3呈半圆弧形，通过驱动电机7驱动丝杠转动后，丝杠螺母8在竖直方向上升或下降，进而带动肩部支架3竖直升降。
[0033] 实施例3
[0034] 如图3所示，上肢康复装置4包括两个大臂外壳12，每个大臂外壳12设置在肩部支架3半圆弧形端部下方，大臂外壳12内固定设置大臂调节电缸11，大臂外壳12套接大臂伸长外壳10，大臂外壳12内壁沿轴向开设滑槽，大臂伸长外壳10沿轴向开设凸起，凸起卡接滑槽，并沿着滑槽移动；大臂调节电缸11的调节端固定连接大臂伸长外壳10，通过控制大臂调节电缸11的伸长和缩短来调节大臂的长度。
[0035] 大臂伸长外壳10端部为圆柱体，圆柱体的轴向与大臂外壳12轴向相垂直，如图4所示，大臂伸长外壳10端部的圆柱体轴向固定肘关节电机支座18，肘关节电机支座18上安装肘关节电机19，肘关节电机19的输出轴通过键连接连接板，连接板为一体弯折成直角型的板体，连接板上垂直设置肘关节连接杆16，圆柱体围绕曲面外壁开设通槽，肘关节连接杆16伸出通槽，肘关节电机支座18上设置肘关节扭矩传感器17；肘关节电机19转动带动肘关节连接杆16转动，肘关节连接杆16连接小臂机构，实现肘关节的屈伸运动，从而带动小臂运动，肘关节扭矩传感器17采集到扭矩变化的信息。
[0036] 肘关节连接杆16伸入连接小臂外壳13，小臂外壳13内固定设置小臂调节电缸14，小臂外壳13套接小臂伸长外壳15，小臂外壳13内壁沿轴向开设滑槽，小臂伸长外壳15沿轴向开设凸起，凸起卡接滑槽，并沿着滑槽移动；小臂调节电缸14的调节端固定连接小臂伸长外壳15，通过控制小臂调节电缸14的伸长和缩短来调节大臂的长度。
[0037] 大臂外壳12内部轴心固定旋转轴a，旋转轴a伸出大臂外壳12顶部连接肩部支架3，旋转轴a伸出部分套接肩关节套筒21，旋转轴a上固定套接肩关节大齿轮22，旋转轴a上转动套接肩关节固定支架24，关节固定支架24端部连接大臂外壳12内壁，肩关节固定支架24上竖直设置肩关节电机25，肩关节电机25的输出轴上通过紧定螺钉套接肩关节小齿轮23，旋转轴a上通过键连接肩关节大齿轮22，肩关节小齿轮23啮合连接肩关节大齿轮22，旋转轴a上通过螺钉固定肩关节扭矩传感器20，肩关节电机25带动肩关节小齿轮23转动，肩关节大齿轮22在旋转轴a上固定不动，肩关节小齿轮23围绕肩关节大齿轮22转动，带动肩关节固定支架24和大臂外壳12一起运动，从而实现肩关节的外展和内收，同时肩关节扭矩传感器20能够采集到扭矩变化的信息。
[0038] 如图5所示，小臂外壳13内部轴心固定旋转轴b，旋转轴b伸出小臂外壳13上顶部连接肘关节连接杆16，旋转轴b上固定套接小臂旋前旋后大齿轮30，旋转轴b上转动套接小臂固定支架26，小臂固定支架26端部连接小臂外壳13内壁，小臂固定支架26上安装小臂旋前旋后电机27，小臂旋前旋后电机27的输出轴上通过紧定螺钉套接小臂旋前旋后小齿轮28，旋转轴b上通过键连接小臂旋前旋后大齿轮30，小臂旋前旋后小齿轮28啮合连接小臂旋前旋后大齿轮30，小臂固定支架26上通过螺钉固定小臂旋前旋后扭矩传感器29，小臂旋前旋后扭矩传感器29的检测端通过键与小臂旋前旋后大齿轮30相连，小臂旋前旋后电机27带动小臂旋前旋后小齿轮28转动，小臂旋前旋后小齿轮28围绕小臂旋前旋后大齿轮30转动，带动小臂固定支架26和小臂外壳13一起运动，从而实现小臂的旋前和旋后，同时小臂旋前旋后扭矩传感器29能够采集到扭矩变化的信息。
[0039] 小臂伸长外壳15底部固定腕关节连接支架32，腕关节连接支架32上设置腕关节电机31，腕关节电机31输出轴连接手柄连接件33，手柄连接件33上设置手柄34，手柄34轴向与输出轴延伸方向相垂直，腕关节连接支架32上固定腕关节扭矩传感器35，运作时，腕关节电机31带动手柄连接件33和手柄34转动，实现腕部的屈伸运动，同时腕关节扭矩传感器35能够采集到扭矩变化的信息。
[0040] 实施例4
[0041] 如图6所示，下肢康复装置包括大腿外壳36，大腿外壳36底部套接大腿伸长外壳37，大腿外壳36内部设置大腿调节电缸38，大腿调节电缸38连接大腿伸长外壳37，通过大腿调节电缸38控制伸长杆的伸长和缩短来调节大腿的长度。大腿伸长外壳37连接小腿外壳
39，小腿外壳39上套接小腿伸长外壳41，小腿外壳39内设置小腿调节电缸40，小腿调节电缸
40连接小腿伸长外壳41，小腿调节电缸40调节端固定在小腿伸长外壳41上，通过小腿调节电缸40控制伸长杆的伸长和缩短来调节小腿的长度。
[0042] 如图7所示，大腿外壳36内部设置髋关节连接支架43，髋关节连接支架43上设置髋关节电机42，髋关节连接支架上43固定髋关节扭矩传感器45，座椅固定通过螺纹连接髋关节套筒44，髋关节套筒44连接髋关节电机42，髋关节电机42输出轴套接髋关节连接支架43，髋关节扭矩传感器45的检测端与髋关节套筒44固定，髋关节电机42带动髋关节连接支架43转动，从而带动大腿外壳36转动，实现髋关节屈伸运动，同时髋关节扭矩传感器45能够采集到扭矩变化的信息。
[0043] 大腿伸长外壳37内设置膝关节电机支座47，膝关节电机支座47上设置膝关节电机46，膝关节电机46通过键连接膝关节连接杆48，膝关节电机支座47上安装膝关节扭矩传感器49，膝关节扭矩传感器49检测端安装在膝关节连接杆48上，膝关节电机46转动带动膝关节连接杆48转动，从而带动小腿运动，实现膝关节的屈伸运动，同时膝关节扭矩传感器49能够采集到扭矩变化的信息。
[0044] 小腿外壳39内部轴心固定旋转轴c，旋转轴c伸出小腿外壳39顶部连接膝关节连接杆48，旋转轴c伸出部分套接小腿套筒54。旋转轴c固定套接足部旋前旋后大齿轮53，旋转轴c转动套接小腿固定支架51，小腿固定支架51端部连接小腿外壳39内壁；小腿固定支架51上设置足部旋前旋后电机50，足部旋前旋后电机50的输出轴上套接足部旋前旋后小齿轮52，旋转轴c上通过键连接足部旋前旋后大齿轮53，足部旋前旋后小齿轮52啮合连接足部旋前旋后大齿轮53，小腿固定支架51上固定足部旋前旋后扭矩传感器55，扭矩传感器55检测端通过键连接与足部旋前旋后大齿轮53相连。足部旋前旋后电机50带动足部旋前旋后小齿轮52转动，足部旋前旋后小齿轮52围绕足部旋前旋后大齿轮53转动，带动小腿固定支架21和小腿外壳39一起运动，从而实现足部的旋前和旋后，同时足部旋前旋后扭矩传感器55能够采集到扭矩变化的信息。
[0045] 如图8所示，小腿伸长外壳41内设置踝关节连接支架56，踝关节连接支架56上设置踝关节电机57，踝关节连接支架56上设置踝关节扭矩传感器58，踝关节电机57上设置踏板59，关节扭矩传感器58检测端通过螺钉与踏板59固定，踝关节电机57带动踏板59转动，实现踝关节的屈伸运动，同时踝关节扭矩传感器58能够采集到扭矩变化的信息。
[0046] 驱动电机7、大臂调节电缸11、小臂调节电缸14、肘关节扭矩传感器17、肘关节电机19、肩关节扭矩传感器20、肩关节电机25、小臂旋前旋后电机27、小臂旋前旋后扭矩传感器
29、腕关节电机31、腕关节扭矩传感器35、大腿调节电缸38、小腿调节电缸40、髋关节电机
42、髋关节扭矩传感器45、膝关节电机46、膝关节扭矩传感器49、足部旋前旋后电机50、足部旋前旋后扭矩传感器55、踝关节电机57、踝关节扭矩传感器58分别电连接控制器。
[0047] 本发明上下肢全方位多功能康复机器人的工作原理为，大臂调节电缸11固定在大臂外壳12上，大臂调节电缸11调节端固定连接大臂伸长外壳10，从而调节大臂长度；小臂外壳13内固定设置小臂调节电缸14，小臂外壳13套接小臂伸长外壳15，从而调节小臂长度；大腿调节电缸38、小腿调节电缸40的运动原理与大臂调节电缸11、小臂调节电缸14相同，用于调节大腿、小腿长度。通过肘关节电机19、肩关节电机25、小臂旋前旋后电机27、腕关节电机31、髋关节电机42、膝关节电机46、足部旋前旋后扭矩传感器55、踝关节电机57分别控制对应关节的调节，每一个电机均单独控制一个转动运动，提高了动态运动性能，每个转动运动完全独立；运动支链之间互不影响，通过在多个部位安装传感器，将康复训练时各部位运动的扭矩等数据信息传递给控制器，用户或医务人员能够根据患者的康复需求和反馈信息合理地调整康复训练方案，提高康复效果。
[0048] 本发明上下肢全方位多功能康复机器人的工作过程为：将万向轮固定住，患者坐在座椅1上，患者手握手柄34，患者脚部位于踏板59上，通过控制器调整丝杠螺母8把肩部支架3的高矮，将四肢调节到患者相适配的位置后，将四肢对应固定在相对关节位置，通过控制器控制需要进行康复训练的零部件，对应关节进行活动锻炼，满足患者对各个部位的康复训练需求，同时，各个关节处的传感器可收集用户的运动数据并反馈给医生，方便医生了解康复进程与康复效果，使用户得到更贴合自身的情况的康复训练；能够对上肢康复与下肢康复进行综合考虑，实现用户的腕关节、肘关节、肩关节、髋关节、膝关节、踝关节多功能康复运动的集成化功能，适用于医疗护理、康复训练、居家养老等多种场景，满足不同人群的康复需求，一套设备即可完成全身多数重要关节的康复，极大地解放了患者家属和护理人员的双手，通过科学规范的康复训练，帮助四肢运动功能障碍的人群摆脱困境，能够自由地活动，使得患者能够及时康复，提高康复效果。
[0049] 本发明上下肢全方位多功能康复机器人，通过集成上肢和下肢康复的功能，采用了多自由度机械臂的设计，既可以单独针对某一部位进行单独康复训练，也可以实现上下肢多部位联动的康复训练，实现多样化的康复训练功能，采用内部结构包裹性的设计，避免内部零件外露对人造成危险，并且对尖锐处进行处理，线条圆润，使用时机器与人体四肢保持一定安全距离，且机器尺寸可根据人体尺寸进行调节，穿戴舒适的同时还具有稳定性与可靠性。
