绳驱形式的桌面型上肢康复训练设备的制作方法

1.本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种绳驱形式的桌面型上肢康复训练设备。

背景技术：

2.在大多数上肢功能障碍患者的康复过程中，需要师对患者进行一对一的手动康复训练，该训练过程劳动强度较高且时间较长，一般来说师难以保证康复训练的持续性和定性。另外，由于各师的水平也参差不齐，进而导致康复训练的效果难以得到保证。
3.近年来，一些上肢康复训练设备逐渐走入各级医院，并开始替代师的部分体力工作。现有的上肢康复训练设备的形式主要分为外骨骼式和末端牵引式，其中末端牵引式康复训练设备因结构简单和穿戴方便而得到广泛应用。末端牵引式上肢康复训练设备又可以分为桌面型和空间型，桌面型康复训练设备通常仅包含平面内的两个训练自由度，空间型康复训练设备通常含空间内的三个以上训练自由度。
4.桌面型康复训练设备通常具有结构更加小巧、易于布置、成本更低和操作简便等优点。但现有桌面型康复训练设备的驱动通常采用电机加齿轮减速器的方式，如中国专利cn104814856a公开的一种两自由度上肢康复训练装置，两侧上肢康复训练机构采用四对轴交角为90度、传动比为1:1的锥齿轮传动，左侧上肢康复训练器的左侧转轴上安装有制动器，制动器打开时，患者一侧上肢前端做画圆动作时，另一侧上肢前端做相反方向圆画动作。该设备反向驱动能力较差，传动过程刚度较高，且传动过程容易受到刚性减速器的非线性摩擦的影响，因而设备难以提供柔顺的康复训练体验。

技术实现要素：

5.为解决现有桌面型康复训练设备中存在的设备反向驱动能力较差、传动过程刚度较高、传动过程容易受到刚性减速器的非线性摩擦影响的技术问题，本发明提供一种绳驱形式的桌面型上肢康复训练设备。
6.本发明采用的技术方案是：
7.一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，包括基座、第一绳驱单元、第二绳驱单元、滑动组件及手柄。滑动组件包括可转动安装在基座上、沿y轴方向延伸的两根导向杆，以及可滑动安装在两根导向杆上、沿x轴方向延伸的滑杆；手柄可沿滑杆长度方向滑动地安装在滑杆上，第一绳驱单元用于驱动滑杆带动手柄沿y轴方向移动，第二绳驱单元用于驱动手柄沿滑杆长度方向移动。
8.进一步地，第一绳驱单元包括可转动安装在基座上、沿y轴方向延伸的一号转轴和二号转轴、驱动一号转轴转动的一号电机，以及二号传动绳；二号传动绳一端固定在滑杆上，另一端绕过一号转轴、二号转轴，最后也固定在滑杆上。
9.更进一步地，第一绳驱单元还包括第一绳轮和一号传动绳，一号电机的输出轴通
过一号传动绳与第一绳轮连接，第一绳轮同轴固定套装在一号转轴上。通过第一绳轮和一号传动绳可实现一号电机的减速驱动，且进一步增加整个设备的柔顺性。
10.进一步地，第二绳驱单元包括结构相同且对称设置的两组连杆组件、可转动安装在基座上第二绳轮、驱动第二绳轮转动的二号电机、以及三号传动绳；连杆组件包括第一连杆和第二连杆，第一连杆一端通过第一转动副与滑杆连接，另一端通过第二转动副与第二连杆连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与基座连接，两组连杆组件的每个转动副上都设有在同一个xy平面内转动的滑轮，三号传动绳一端固定在手柄，另一端依次绕过第一连杆组件上的滑轮、第二绳轮、第二连杆组件上的滑轮，最后也固定在手柄上。
11.更进一步地，第二绳驱单元还包括四号传动绳，二号电机的输出轴通过四号传动绳与第二绳轮连接。通过第二绳轮和四号传动绳可实现二号电机的减速驱动，且进一步增加整个设备的柔顺性。
12.进一步地，滑杆上沿x轴方向开设有滑槽，手柄的下端与滑槽滑动配合连接。增加手柄沿沿x轴方向移动的稳定性和平顺性。
13.更进一步地，第一转动副、第二转动副及第三转动副均为销轴；滑轮可转动地套装在销轴的上端。结构简单，安装方便。
14.更进一步地，第二绳轮位于两组连杆组件的两个第三销轴的中心连线的内侧，且其上端与三号传动绳连接，下端与四号传动绳连接。防止运动干涉，进一步增加设备的平顺性。
15.更进一步地，初始状态下，滑杆位于一号导向杆和二号导向杆的中部，第一连杆组件的一号连杆与二号连杆形成开口朝左的v字形，第二连杆组件的三号连杆和四号连杆形成开口朝右的v字形；手柄运动过程中，第一销轴到第二销轴的距离与第二销轴到第三销轴的距离的和始终大于第一销轴到第三销轴的距离。防止出现运动死点，使设备运动用更灵活，更平顺。
16.本发明的有益效果：
17.1、本发明的绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，采用绳驱传动方式，相比于现有桌面型上肢康复训练设备的刚性传动方式，具有更好的柔顺性和安全性。
18.2、本发明使用时，可单独实现手柄沿x轴方向的移动或沿y轴方向的移动，也可同时实现手柄沿x轴方向和y轴方向的移动，灵活方便。
附图说明
19.图1是本发明的绳驱形式的桌面型上肢康复训练设备的结构示意图。
20.图2是本发明的一号电机与绳轮的连接结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合具体实例对本发明作进一步说明，以便于对本发明的理解，但并不因此而限制本发明。
22.如图1和图2所示，本实施例提供一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，包括基座1、第一绳驱单元、第二绳驱单元、滑动组件及手柄16。
23.滑动组件包括一号导向杆7、二号导向杆8和滑杆9。
24.如图1所示，一号导向杆7和二号导向杆8平行布置于基座1上侧面的左右两侧，并与基座1固定连接；滑杆9的两端通过移动副分别与一号导向杆7和二号导向杆8呈垂直状态连接，可实现滑杆9沿一号导向杆7和二号导向杆8的轴线方向平移；在本实施例中，滑杆9与一号导向杆7和二号导向杆8通过直线轴承连接，减小摩擦，使运动更灵活。
25.手柄16由圆盘和穿过圆盘的圆柱组成，圆盘下侧的圆柱与滑杆9通过移动副连接，可实现手柄16沿滑杆9长度方向上的移动，圆盘上侧的圆柱用于患者握持。在本实施例中，滑杆9上开设有滑槽，手柄16下侧的圆柱与滑槽滑动配合。
26.第一绳驱单元包括一号电机2、第一绳轮4、一号转轴5、二号转轴6、一号传动绳17及二号传动绳18。
27.如图1和图2所示，一号电机2固定安装于基座1的下侧面；一号转轴5和二号转轴6平行布置于基座1上侧面的前后两侧，且二者的两端分别与基座1通过转动副连接，可分别实现绕各自轴线方向的转动；在本实施例中，转轴与基座通过轴承连接，减小电机负荷；第一绳轮4与一号转轴5同轴心固定连接，可实现绕一号转轴5的轴线方向的转动；电机输出轴及第一绳轮4的外表面均周向开设有用于容纳一号传动绳17的环形凹槽，提高传动稳定性；一号电机2的输出轴与第一绳轮4之间通过一号传动绳17连接，可实现柔性减速传动。基座1上开设有供一号传动绳17穿过的u形缺口。
28.如图1所示，第二绳驱单元包括二号电机3、一号连杆10、二号连杆11、三号连杆12、四号连杆13、滑轮14、第二绳轮15、三号传动绳19及四号传动绳20。
29.二号电机3固定安装于基座1的上侧面且位于二号转轴6的内侧；第二绳轮15与基座1通过转动副连接，在本实施例中，转轴与基座通过轴承连接，减小电机负荷；第二绳轮15呈上大下小的阶梯圆柱状，下端小圆柱与二号电机3的输出轴通过四号传动绳20连接，可实现柔性减速传动。电机输出轴及第二绳轮小圆柱的外表面均周向开设有用于容纳四号传动绳20的环形凹槽，第二绳轮15上端的大圆柱的外周面周向开设有用于容纳三号传动绳19的环形凹槽，提高传动稳定性。
30.一号连杆10的一端与滑杆9通过第一销轴转动连接，另一端与二号连杆11通过第二销轴转动连接，二号连杆11的另一端与基座1通过第三销轴转动连接，第一销轴、第二销轴、第三销轴的轴线保持平行，且各销轴的上端均同轴固定安装有滑轮14，各滑轮14转动轴线平行且处于同一平面。
31.三号连杆12与一号连杆10结构相同，四号连杆13与二号连杆11结构相同；三号连杆12和四号连杆13的安装方式与一号连杆10和二号连杆11的安装方式相同且呈对称形式；三号连杆12和四号连杆13的销轴上也安装有滑轮14，一号连杆10、二号连杆11、三号连杆12和四号连杆13上的滑轮14转动轴线平行且处于同一平面。一号连杆10、二号连杆11、三号连杆12和四号连杆13组成两组连杆组件，两组连杆组件的两个第三销轴的连线位于第二绳轮15的外侧。
32.如图1所示，二号传动绳18的一端固定连接于滑杆9上，另一端然后依次绕过一号转轴5和二号转轴6，最终同样固定连接于滑杆9上，从而形成绕绳闭环ⅰ。
33.如图1所示，三号传动绳19的一端首先固定连接于手柄16上，其另一端依次绕过一号连杆10和二号连杆11上的滑轮14、第二绳轮15、三号连杆12和四号连杆13上的滑轮14，最终同样固定连接于手柄16上，从而形成绕绳闭环ⅱ。
34.如图1和图2所示，在一号电机2的驱动下，通过一号传动绳17和第一绳轮4，可实现一号转轴5沿自身轴线方向的转动；在一号转轴5的转动下，经过二号传动绳18的传动，可实现滑杆9沿一号导向杆7和二号导向杆8轴线方向上的移动，进而带动手柄16沿y轴线方向上的移动。
35.如图1所示，在二号电机3的驱动下，经过四号传动绳20、第二绳轮15和各对称布置的滑轮14的传动，可实现手柄16沿滑杆9长度方向上，即沿x轴线方向上的移动。
36.本发明的工作方式是：
37.如图1所示，初始状态下，滑杆9位于一号导向杆7和二号导向杆8的中部，一号连杆10与二号连杆11形成开口朝左的v字形，三号连杆12和四号连杆13形成开口朝右的v字形。
38.在进行上肢康复训练时，患者左手(或右手)握住手柄16的上端圆柱部，启动一号电机2和二号电机3，在一号传动绳17、二号传动绳18、三号传动绳19和四号传动绳20的带动下，即可实现沿y轴线方向移动和沿x轴线方向移动的训练动作；
39.在训练过程中，通过控制一号电机2的转动时间，控制滑杆9的移动距离，使第一销轴到第二销轴的距离与第二销轴到第三销轴的距离的和始终大于大于第一销轴到第三销轴的距离，防止出现运动死点。
40.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，包括基座(1)、第一绳驱单元、第二绳驱单元、滑动组件及手柄(16)；滑动组件包括可转动安装在基座(1)上、且沿y轴方向延伸的两根导向杆，以及可滑动安装在两根导向杆上、且沿x轴方向延伸的滑杆(9)；手柄(16)可沿滑杆(9)长度方向滑动地安装在滑杆(9)上，第一绳驱单元用于驱动滑杆(9)带动手柄(16)沿y轴方向移动，第二绳驱单元用于驱动手柄(16)沿滑杆(9)长度方向移动。2.根据权利要求1所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，第一绳驱单元包括可转动安装在基座(1)上、沿y轴方向延伸的一号转轴(5)和二号转轴(6)、驱动一号转轴(5)转动的一号电机(2)，以及二号传动绳(18)；二号传动绳(18)一端固定在滑杆(9)上，另一端绕过一号转轴(5)、二号转轴(6)，最后也固定在滑杆(9)上。3.根据权利要求2所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，第一绳驱单元还包括第一绳轮(4)和一号传动绳(17)，一号电机(2)的输出轴通过一号传动绳(17)与第一绳轮(4)连接，第一绳轮(4)同轴固定套装在一号转轴(5)上。4.根据权利要求1所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，第二绳驱单元包括结构相同且对称设置的两组连杆组件、可转动安装在基座(1)上第二绳轮(15)、驱动第二绳轮(15)转动的二号电机(3)、以及三号传动绳(19)；连杆组件包括第一连杆和第二连杆，第一连杆一端通过第一转动副与滑杆(9)连接，另一端通过第二转动副与第二连杆连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与基座(1)连接，两组连杆组件的每个转动副上都设有在同一个xy平面内转动的滑轮(14)，三号传动绳(19)一端固定在手柄(16)，另一端依次绕过第一连杆组件上的滑轮(14)、第二绳轮(15)、第二连杆组件上的滑轮(14)，最后也固定在手柄(16)上。5.根据权利要求1所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，第二绳驱单元还包括四号传动绳(20)，二号电机(3)的输出轴通过四号传动绳(20)与第二绳轮(15)连接。6.根据权利要求1所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，滑杆(9)上沿x轴方向开设有滑槽，手柄(16)的下端与滑槽滑动配合连接。7.根据权利要求1所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，第一转动副、第二转动副及第三转动副均为销轴，滑轮(14)可转动地套装在销轴的上端。8.根据权利要求7所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，第二绳轮(15)位于两组连杆组件的两个第三销轴的中心连线的内侧，且其上端与三号传动绳(19)连接，下端与四号传动绳(20)连接。9.根据权利要求8所述的一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，其特征在于，初始状态下，滑杆(9)位于一号导向杆(7)和二号导向杆(8)的中部，第一连杆组件的一号连杆(10)与二号连杆(11)形成开口朝左的v字形，第二连杆组件的三号连杆(12)和四号连杆(13)形成开口朝右的v字形；手柄运动过程中，第一销轴到第二销轴的距离与第二销轴到第三销轴的距离的和始终大于大于第一销轴到第三销轴的距离。

技术总结

本发明公开了一种绳驱形式桌面型上肢康复训练设备，包括基座、第一绳驱单元、第二绳驱单元、滑动组件及手柄。滑动组件包括可转动安装在基座上、沿Y轴方向延伸的两根导向杆，以及可滑动安装在两根导向杆上、沿X轴方向延伸的滑杆；手柄安装在滑杆上，且可沿滑杆长度方向滑动。第一绳驱单元用于驱动手柄沿Y轴方向移动，第二绳驱单元用于驱动手柄沿X轴方向移动。本发明采用绳驱传动方式，相比于现有桌面型上肢康复训练设备的刚性传动方式，具有更好的柔顺性和安全性。顺性和安全性。顺性和安全性。