一种牵引式康复机器人的摇杆装置技术领域
本发明属于康复医疗器械技术领域，尤其是涉及一种牵引式康复机器
人的摇杆装置。
背景技术
中风即脑卒中如今已经是严重危害中老年人健康的主要疾病之一，其
发病率、致死致残率高而治愈率低，并且会伴有一系列的并发症，使得人
们必须考虑如何去应对其所造成的危害。近年来，随着网络技术、控制技
术和机器人技术等的发展，康复机器人越来越多地应用于康复医疗领域。
这些康复机器人可以帮助有限的康复医师为更多的患者服务，解决传统康
复方法存在的一些问题。
目前牵引式康复机器人基本可以分成两种形式，单点接触式和外骨骼
式。外骨骼式康复机器人设计复杂，使用起来也有不便之处，患者上肢相
应的部位和关节要与机器人的关节副和运动副正确的穿戴起来，对不同的
患者，外骨骼式机器人要做出调整，以适应不同尺寸的上肢。单点接触式
设计相对简单，方便灵活方便。其中摇杆装置可以完成上升下降运动，并
可以在摇杆末端放置托盘从而带动患者运动，具有一定的优势。例如，中
国专利文件公开了一种偏瘫康复理疗仪，申请号[201420688293.2],包括
支架、上肢运动部分、下肢运动部分，所述上肢运动部分和下肢运动部分
均连接于支架上，所述支架的底部设有滑轨和2排定位孔，所述2排定位
孔平行排列在滑轨两侧；所述上肢运动部分由下向上依次包括底座、升降
机构、倾斜机构、旋转机构，下肢运动部分的设计利用了改进的曲柄摇杆
机构，上肢运动部分可以对患者的上肢进行上下、旋转、倾斜的康复训练，
下肢运动部分对腿部的训练完全模拟正常行走步态，可运动下肢，矫正步
态。
但是，一般的摇杆式装置需要从摇杆中走线，摇杆上下移动频繁，容
易造成线的缠绕，并且线束不易扩展，实用性差。
发明内容
本发明的技术目的是针对上述摇杆装置的技术问题，提供一种设计更
合理、能够避免线束缠绕且实用性强的牵引式康复机器人的摇杆装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本牵引式康复机器人
的摇杆装置包括摇杆定位架和位于摇杆定位架上方的支撑架，在支撑架上
连接有检测控制部件和一端连接在检测控制部件上的排线，排线的另一端
向下并穿设在摇杆定位架上，在摇杆定位架和支撑架之间设有能驱动所述
的支撑架在竖直方向升降的升降驱动机构，且排线被同步向上提拉或者向
下下降，所述的摇杆定位架上设有当排线被向上提拉或者向下下降时能使
该排线具有恒定张力的张力控制机构。
在本申请中，由于设置了张力控制机构能够保证排线被向上提拉或者
向下下降过程中始终具有一个恒定的张力而不被缠绕，避免了线的损伤和
后续的维修。另外，由于设置了升降驱动机构能够提高升降的稳定性，同
时，易于操控且实用性更强。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的张力控
制机构为弹性张力控制机构。
在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，作为一种实现方式，所述
的张力控制机构包括若干排线辊，在摇杆定位架的一端设有第一浮动板，
在摇杆定位架的另一端设有第二浮动板，若干排线辊中的一个排线辊设置
在第一浮动板上，若干排线辊中的两个排线辊分别设置在第二浮动板上，
其余排线辊设置在摇杆定位架上，所述的排线向下依次经过摇杆定位架上
的排线辊、第二浮动板上的其中一个排线辊、第一浮动板上的排线辊和第
二浮动板上的另外一个排线辊，在第一浮动板和摇杆定位架之间设有第一
弹性部件，在第二浮动板和摇杆定位架之间设有第二弹性部件。通过弹性
部件的弹力使排线在提拉和下降过程中都具有一个张力保证该排线不被缠
绕。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的第一弹
性部件包括第一拉簧，第一拉簧的一端作用在第一浮动板上，另一端作用
在摇杆定位架上；所述的第二弹性部件包括第二拉簧，第二拉簧的一端作
用在第二浮动板上，另一端作用在摇杆定位架上。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的张力控
制机构具有两个且对称设置，所述的排线数量有两根且对称设置，所述的
张力控制机构为弹性张力控制机构且张力控制机构与排线一一对应。对称
的结构能够进一步保证升降的平顺和稳定性。
在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，作为一种实现方式，所述
的升降驱动机构包括设置在摇杆定位架上的驱动电机，在支撑架上连接有
套在所述的排线外围的伸缩杆，在驱动电机和伸缩杆之间设有能驱动所述
的伸缩杆升降的驱动结构。
作为优选，所述的驱动结构包括连接在驱动电机上且插于伸缩杆中的
丝杠，在丝杠上套设有与伸缩杆连接的丝杠螺母。丝杠螺母和丝杠的结合
能够保证升降传动的有效性。
作为优选，所述的驱动电机与制动结构相连。驱动电机失电后，制动
结构处于工作状态，驱动电机的电机轴处于抱死状态；驱动电机得电后，
制动结构松开，驱动电机工作。
作为优选，在摇杆定位架和伸缩杆之间设有导向结构，导向杆能够进
一步提高升降的稳定性。进一步优选，所述的导向结构包括套设在伸缩杆
外围且下端连接在摇杆定位架上的导向杆，所述的伸缩杆与导向杆滑动连
接且在导向杆和伸缩杆之间设有用于防止所述的伸缩杆过度向下移动的限
位结构。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的限位结
构包括设置在导向杆上的限位开关，在伸缩杆上设有限位钢球，伸缩杆下
降到设定位置时，限位开关与限位钢球接触从而防止伸缩杆过度下降。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的检测控
制部件包括用于检测施加在支撑架上的力信号并将其转换为电信号的三维
力传感器，以及，接收来自三维力传感器的电信号，产生控制信号与其他
电路单元进行电信号交流的电路信号连接板。
作为一种实现方式，所述的伸缩杆上端连接有伸缩杆连接块，在伸缩
杆连接块上连接有下固定座和设置在下固定座上且与支撑架转动相连的上
固定座，在下固定座和和伸缩杆连接块之间留有第一安装空间，在下固定
座和上固定座之间留有第二安装空间。所述的检测控制部件包括设置在第
一安装空间中的电路信号连接板，在第二安装空间中设有三维力传感器，
所述排线的上端与电路信号连接板电连且端部连接在三维力传感器上。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的上固定
座远离下固定座的一端设有环形定位台阶和设置在环形定位台阶上的滑环
支架，在滑环支架和支撑架之间设有滑环部件。通过滑环部件能够使支撑
架转动，从而进一步丰富了摇杆装置的使用功能。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的伸缩杆
内设有套设在丝杠外围的内管，在内管的两端分别套设有环形过线盘，所
述的环形过线盘分别位于伸缩杆的两端且与伸缩杆连接，位于伸缩杆上端
的环形过线盘与伸缩杆连接块连接，位于伸缩杆下端的环形过线盘与丝杠
螺母连接；在丝杠螺母上设有第一排线夹，在摇杆定位架靠近支撑架的一
端设有第二排线夹，所述的排线向下依次经过环形过线盘、第一排线夹和
第二排线夹。作为优选，所述的排线数量有两根且对称设置，第一排线夹
和第二排线夹的数量分别具有两个，一根排线依次经过一个第一排线夹和
第二排线夹，另一根排线依次经过另一个第一排线夹和第二排线夹。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，所述的摇杆定
位架包括摇杆前盖和摇杆后盖，所述的摇杆前盖和摇杆后盖之间设有两个
对称设置的摇杆支架。
作为优选，在上述的牵引式康复机器人的摇杆装置中，支撑架呈U形
结构；进一步优选，在支撑架的两端分别设有肢体固定架。
与现有的技术相比，本牵引式康复机器人的摇杆装置的优点在于：1、
设计更合理，由于设置了张力控制机构能够保证排线被向上提拉或者向下
下降过程中不被缠绕，能够使排线始终具有一个恒定的张力，避免了线的
损伤和后续的维修；另外，由于设置了升降驱动机构能够提高升降的稳定
性，同时，易于操控且实用性更强。2、结构简单且易于制造。3、排线提
拉和下降平顺且稳定，无形中延长了排线的使用寿命。4、易于操控且便于
推广应用。5、多功能且设计更加人性化。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的牵引式康复机器人的摇杆装置的立体结
构示意图；
图2为图1的剖视结构示意图；
图3为图1中去除导向杆后的结构示意图；
图4为图3中的局部放大结构示意图；
图5为图1中的伸缩杆部分结构示意图；
图6为图5的剖视结构示意图；
图7为图2中的局部结构剖视结构示意图。
图中，摇杆定位架1、摇杆前盖11、摇杆后盖12、摇杆支架13、第二
轴承14、摇杆转动芯轴15、第二排线夹1a、支撑架2、肢体固定架21、检
测控制部件3、电路信号连接板31、三维力传感器32、排线4、升降驱动
机构5、驱动电机51、伸缩杆52、限位钢球52a、导向杆53、限位开关53a、
丝杠54、丝杠螺母55、第一排线夹55a、伸缩杆连接块56、下固定座57、
上固定座58、环形定位台阶58a、联轴器59、内管5a、环形过线盘5b、张
力控制机构6、排线辊61、第一浮动板62、第二浮动板63、第一弹性部件
64、第一拉簧64a、第二弹性部件65、第二拉簧65a、制动结构7、电磁制
动器71、滑环支架81、滑环部件82、滑环82a、滑环连接块82b、第一轴
承82c、第一安装空间a、第二安装空间b。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2所示，牵引式康复机器人的摇杆装置包括摇杆定位架1和位
于摇杆定位架1上方的支撑架2，摇杆定位架1包括摇杆前盖11和摇杆后
盖12，所述的摇杆前盖11和摇杆后盖12之间设有两个对称设置的摇杆支
架13,在摇杆支架13上设有摇杆转动芯轴15。其次，支撑架2呈U形结构，
在支撑架2的两端分别设有肢体固定架21。
另外，如图1-4和图7所示，在支撑架2上连接有检测控制部件3和
一端连接在检测控制部件3上的排线4，排线4的另一端向下并穿设在摇杆
定位架1上，在摇杆定位架1和支撑架2之间设有能驱动所述的支撑架2
在竖直方向升降的升降驱动机构5，且排线4被同步向上提拉或者向下下降，
所述的摇杆定位架1上设有当排线4被向上提拉或者向下下降时能使该排
线4具有恒定张力的张力控制机构6。
具体地，如图2和图4所示，本实施例的张力控制机构6具有两个且
对称设置，所述的排线4数量有两根且对称设置，所述的张力控制机构6
为弹性张力控制机构且张力控制机构6与排线4一一对应。进一步地，这
里的张力控制机构6包括若干排线辊61，在摇杆定位架1的一端设有第一
浮动板62，在摇杆定位架1的另一端设有第二浮动板63，若干排线辊61
中的一个排线辊61设置在第一浮动板62上，若干排线辊61中的两个排线
辊61分别设置在第二浮动板63上，其余排线辊61设置在摇杆定位架1上，
所述的排线4向下依次经过摇杆定位架1上的排线辊61、第二浮动板63
上的其中一个排线辊61、第一浮动板62上的排线辊61和第二浮动板63
上的另外一个排线辊61，在第一浮动板62和摇杆定位架1之间设有第一弹
性部件64，在第二浮动板63和摇杆定位架1之间设有第二弹性部件65。
优化方案，上述的第一弹性部件64包括第一拉簧64a，第一拉簧64a
的一端作用在第一浮动板62上，另一端作用在摇杆定位架1上；第二弹性
部件65包括第二拉簧65a，第二拉簧65a的一端作用在第二浮动板63上，
另一端作用在摇杆定位架1上。
另外，本实施例的升降驱动机构5包括设置在摇杆定位架1上的驱动
电机51，如图3-4所示，驱动电机51与制动结构7相连；制动结构7包括
连接在驱动电机51上的电磁制动器71，驱动电机51失电后，电磁制动器
71处于工作状态，驱动电机51的电机轴处于抱死状态，本实施例的摇杆装
置处于不工作状态。当驱动电机51得电后，电磁制动器71松开，驱动电
机51开始工作。
如图1-6所示，在支撑架2上连接有套在所述的排线4外围的伸缩杆
52，在摇杆定位架1和伸缩杆52之间设有导向结构，该导向结构包括套设
在伸缩杆52外围且下端连接在摇杆定位架1上的导向杆53，所述的伸缩杆
52与导向杆53滑动连接且在导向杆53和伸缩杆52之间设有用于防止所述
的伸缩杆52过度向下移动的限位结构；其次，限位结构包括设置在导向杆
53上的限位开关53a，在伸缩杆52上设有限位钢球52a，伸缩杆52下降到
设定位置时，限位开关53a与限位钢球52a接触从而防止伸缩杆52过度下
降。
在驱动电机51和伸缩杆52之间设有能驱动所述的伸缩杆52升降的驱
动结构；具体地，这里的驱动结构包括连接在驱动电机51上且插于伸缩杆
52中的丝杠54，在丝杠54上套设有与伸缩杆52连接的丝杠螺母55。驱动
电机51通过联轴器59与丝杠54相连。丝杠54穿设在摇杆前盖11上且在
丝杠54和摇杆前盖11之间设有至少一个第二轴承14。
另外，在伸缩杆52上端连接有伸缩杆连接块56，在伸缩杆连接块56
上连接有下固定座57和设置在下固定座57上且与支撑架2转动相连的上
固定座58，在下固定座57和和伸缩杆连接块56之间留有第一安装空间a，
在下固定座57和上固定座58之间留有第二安装空间b。具体地，本实施例
的检测控制部件3包括设置在第一安装空间a中的电路信号连接板31，在
第二安装空间b中设有三维力传感器32，所述排线4的上端与电路信号连
接板31电连且端部连接在三维力传感器32上。
其次，如图2和图7所示，在上固定座58远离下固定座57的一端设
有环形定位台阶和设置在环形定位台阶58a上的滑环支架81，在滑环支架
81和支撑架2之间设有滑环部件82。滑环部件82包括设置在滑环支架81
上且上端插于摇杆定位架1上的滑环82a，滑环82a上套设有与支撑架2
连接的滑环连接块82b，在滑环连接块82b和滑环支架81之间设有第一轴
承82c。当人的肢体固定在肢体固定架21进行左右回转运动时，支撑架2
也开始进行回转运动。
为了进一步保证走线的稳定性，如图2和图5-6所示，在伸缩杆52内
设有套设在丝杠54外围的内管5a，在内管5a的两端分别套设有环形过线
盘5b，所述的环形过线盘5b分别位于伸缩杆52的两端且与伸缩杆52连接，
位于伸缩杆52上端的环形过线盘5b与伸缩杆连接块56连接，位于伸缩杆
52下端的环形过线盘5b与丝杠螺母55连接，在丝杠螺母55上设有第一排
线夹55a，在摇杆定位架1靠近支撑架2的一端设有第二排线夹1a，所述
的排线向下依次经过环形过线盘5b、第一排线夹55a和第二排线夹1a。
本实施例的工作原理如下：当驱动电机51得电后，连接在驱动电机51
上的丝杠54转动，然后驱动套设在丝杠54上且与丝杠54螺纹相连的丝杠
螺母55沿着丝杠54轴向移动，丝杠螺母55移动后驱动连接在伸缩杆52
上的支撑架2在竖直方向上升或者下降；
当支撑架2在竖直方向往复上升或者下降时，通过排线辊61结合第一
浮动板62、第二浮动板63、第一弹性部件64和第二弹性部件65的协同作
用使被向上提拉或者向下下降时的排线4始终具有一个恒定的张力，不仅
避免了排线4的缠绕，而且还提高了本实施例运行时的安全和稳定性。
其次，当支撑架2上升时，第一拉簧64a和第二拉簧65a都被拉长，
当支撑架2下降时，第一拉簧64a和第二拉簧65a回弹。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明
所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或
补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权
利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了摇杆定位架1、摇杆前盖11、摇杆后盖12、摇
杆支架13、第二轴承14、摇杆转动芯轴15、第二排线夹1a、支撑架2、肢
体固定架21、检测控制部件3、电路信号连接板31、三维力传感器32、排
线4、升降驱动机构5、驱动电机51、伸缩杆52、限位钢球52a、导向杆
53、限位开关53a、丝杠54、丝杠螺母55、第一排线夹55a、伸缩杆连接
块56、下固定座57、上固定座58、环形定位台阶58a、联轴器59、内管
5a、环形过线盘5b、张力控制机构6、排线辊61、第一浮动板62、第二浮
动板63、第一弹性部件64、第一拉簧64a、第二弹性部件65、第二拉簧65a、
制动结构7、电磁制动器71、滑环支架81、滑环部件82、滑环82a、滑环
连接块82b、第一轴承82c、第一安装空间a、第二安装空间b等术语，但
并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述
和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精
神相违背的。