一种主被动康复机器人.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710997117.5 (22)申请日 2017.10.20 (71)申请人 浙江睿索电子科技有限公司 地址 314199 浙江省嘉兴市嘉善县魏塘街 道魏中路367号 (72)发明人 毕志良 (74)专利代理机构 北京维正专利代理有限公司 11508 代理人 戚小琴 (51)Int.Cl. A61H 1/02(2006.01) A63B 23/035(2006.01) A61B 5/22(2006.01) (54)发明名称 一种主被动康复机器人 (57)摘要 本发明公开了一。

2、种主被动康复机器人， 包括 机体、 转动连接于机体的转轴、 通过传动组件驱 动转轴转动的电机以及固定于转轴两端的踏板 组件， 主被动康复机器人还包括平衡系统， 平衡 系统包括， 语音播放器， 用于播放设定的语音提 示； 速度传感器， 用于检测转轴前半圈的第一转 速及后半圈的第二转速， 并输出第一转速检测信 号及第二转速检测信号； 控制器， 用于接收并响 应于第一转速检测信号与第二转速检测信号， 以 控制语音播放器的启闭； 当第一转速检测信号大 于或小于第二转速检测信号时， 控制器控制语音 播放器播放相应的提示。 本发明的一种主被动康 复机器人， 督促使用者对施力不足的一侧上肢或 下肢进行强化训。

3、练， 从而逐渐达到双侧肢体均衡 用力。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 107736982 A 2018.02.27 CN 107736982 A 1.一种主被动康复机器人， 包括机体 （1） 、 转动连接于机体 （1） 的转轴 （2） 、 通过传动组 件驱动转轴 （2） 转动的电机 （3） 以及固定于转轴 （2） 两端的踏板组件 （4） ， 其特征在于： 所述 主被动康复机器人还包括平衡系统， 所述平衡系统包括， 语音播放器 （7） ， 用于播放设定的语音提示； 速度传感器 （5） ， 设置于转轴 （2） 上， 用于检测转轴 （2） 前半圈的第一转速及后半圈的第 二转速， 并输出。

4、第一转速检测信号及第二转速检测信号； 控制器 （6） ， 耦接于速度传感器 （5） ， 用于接收并响应于所述第一转速检测信号与第二 转速检测信号， 以控制语音播放器 （7） 的启闭； 当第一转速检测信号大于或小于第二转速检测信号时， 控制器 （6） 向语音播放器 （7） 发 送播放信号， 以播放相应的语音提示。 2.根据权利要求1所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 所述机体 （1） 设置有显 示屏 （8） ， 所述显示屏 （8） 耦接于控制器 （6） 的输出端， 所述控制器 （6） 根据第一转速检测信 号与第二转速检测信号向显示屏 （8） 发送显示信号， 以控制显示屏 （8） 显示第一。

5、转速与第二 转速。 3.根据权利要求1所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 所述控制器 （6） 的输入 端耦接有痉挛检测器 （10） ， 用于感应使用者的肌肉张力， 当使用者发生痉挛时， 痉挛检测器 （10） 向控制器 （6） 发送痉挛检测信号， 所述控制器 （6） 根据痉挛检测信号控制电机 （3） 逐渐 变慢至停止。 4.根据权利要求3所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 所述控制器 （6） 根据痉 挛检测信号控制电机 （3） 逐渐变慢至停止， 并控制电机 （3） 反向运动。 5.根据权利要求2所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 所述控制器 （6） 耦接有 计时器 （11。

6、） ， 当控制器 （6） 接收到第一转速检测信号或第二速度检测信号时， 控制器 （6） 控 制计时器 （11） 开始计时。 6.根据权利要求5所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 当控制器 （6） 再次接收 到第一转速检测信号或第二速度检测信号时， 控制器 （6） 控制计时器 （11） 开始累计计时。 7.根据权利要求6所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 当所述计时器 （11） 切断 电源时， 计时器 （11） 清零计时。 8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种主被动康复机器人， 其特征在于： 所述控制器 （6） 的输入端耦接有设置于机体 （1） 的倾角传感器 （12） ， 用。

7、于检测机体 （1） 的倾斜角度， 并输 出倾角检测信号， 所述控制器 （6） 接收并响应于所述倾角检测信号， 以控制电机 （3） 的启闭。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 107736982 A 2 一种主被动康复机器人 技术领域 0001 本发明涉及医疗器械技术领域， 更具体地说， 它涉及一种主被动康复机器人。 背景技术 0002 随着我国步入老龄化社会， 由于各种疾病所引起的肢体运动性障碍病人显著增 加。 临床医学证明： 正确且科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高具有非常显著 的作用。 0003 主被动康复机器人则主要用于由痉挛、 中风、 多发性硬化、 三瘫一截、 帕金森氏。

8、综 合症、 骨质疏松等疾病引起的肢体运动障碍。 患者通过使用智能运动训练系统， 可以增强身 体的灵活性、 减少痉挛的状态、 保持行走的能力、 促进新陈代谢、 血液循环以及肠蠕动， 恢复 肌肉的剩余力量， 增强患者的康复信心。 0004 当患者无法自己运动时， 可以调成被动训练模式， 通过电机带动患者进行上肢、 下 肢活动， 从而缓解缺乏运动引起的不良后果， 如关节僵硬、 肌肉萎缩以及挛缩、 骨质疏松、 静 脉血栓等； 当患者有较大的残存肌力时， 可以调成主动训练模式， 患者可以用自己的力量进 行主动运动。 0005 但是， 特别是当处于主动训练模式时， 患者往往会不经意的左右脚或左右手用力 不。

9、同， 从而造成左右两边施力不同， 最终使得左右脚或左右手无法得到相同的康复效果。 0006 因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。 发明内容 0007 针对现有技术存在的不足， 本发明的目的在于提供一种主被动康复机器人， 督促 并鼓励使用者对施力不足的一侧上肢或下肢进行强化训练， 从而逐渐达到双侧肢体均衡用 力。 0008 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种主被动康复机器 人， 包括机体、 转动连接于机体的转轴、 通过传动组件驱动转轴转动的电机以及固定于转轴 两端的踏板组件， 所述主被动康复机器人还包括平衡系统， 所述平衡系统包括， 语音播放 器， 用于播放设定的语音提。

10、示； 速度传感器， 设置于转轴上， 用于检测转轴前半圈的第一转 速及后半圈的第二转速， 并输出第一转速检测信号及第二转速检测信号； 控制器， 耦接于速 度传感器， 用于接收并响应于所述第一转速检测信号与第二转速检测信号， 以控制语音播 放器的启闭； 当第一转速检测信号大于或小于第二转速检测信号时， 控制器向语音播放器 发送播放信号， 以播放相应的语音提示。 0009 通过采用上述技术方案， 通过对处于相对高处的踏板组件进行施力， 则带动转轴 转动半圈， 再对此时相对高处的踏板组件进行施力， 则带动转轴转动剩余半圈， 如此往复， 带动转轴进行转动， 且当施力越大， 转动的速度则越大； 当左侧施力。

11、时， 速度传感器检测到 转轴前半圈的第一转速， 当右侧施力时， 速度传感器检测到转轴后半圈的第二转速， 且当第 一转速检测信号大于或小于第二转速检测信号时， 控制器向语音播放器发送播放信号， 以 说 明 书 1/5 页 3 CN 107736982 A 3 播放相应的语音提示， 督促并鼓励使用者对施力不足的一侧上肢或下肢进行强化训练， 从 而逐渐达到双侧肢体均衡用力， 最终达到两侧肢体得到相同的康复效果； 另一方面， 通过检 测速度的大小来转换为施力的大小， 即实现了转动速度的检测， 又实现了对两侧施力大小 的比较， 减少了整体成本。 0010 本发明进一步设置为： 所述机体设置有显示屏， 所。

12、述显示屏耦接于控制器的输出 端， 所述控制器根据第一转速检测信号与第二转速检测信号向显示屏发送显示信号， 以控 制显示屏显示第一转速与第二转速。 0011 通过采用上述技术方案， 显示屏能够实时、 敏感的反映使用者双上 （下） 肢活动情 况， 治疗师或使用者自己可据此调整治疗方案或训练力度， 且认识到双侧肢体功能间的差 距， 起到督促使用者对较弱一侧肢体进行强化训练， 从而逐渐达到双侧肢体均衡用力的目 的。 0012 本发明进一步设置为： 所述控制器的输入端耦接有痉挛检测器， 用于感应使用者 的肌肉张力， 当使用者发生痉挛时， 痉挛检测器向控制器发送痉挛检测信号， 所述控制器根 据痉挛检测信号。

13、控制电机逐渐变慢至停止。 0013 通过采用上述技术方案， 痉挛检测器可持续感应使用者的肌肉张力， 自动探测使 用者是否发生痉挛， 且当使用者发生痉挛时， 控制器控制电机逐渐变慢直至停止， 防止继续 运动对使用者造成肌肉及关节的损伤。 0014 本发明进一步设置为： 所述控制器根据痉挛检测信号控制电机逐渐变慢至停止， 并控制电机反向运动。 0015 通过采用上述技术方案， 控制电机反向运动， 以带动两侧肢体反向运动， 以进一步 缓解痉挛， 防松肌肉， 避免肌肉、 关节受到损伤， 且在一定时间的使用后， 可以减少患者痉挛 的发生。 0016 本发明进一步设置为： 所述控制器耦接有计时器， 当控制。

14、器接收到第一转速检测 信号或第二速度检测信号时， 控制器控制计时器开始计时。 0017 通过采用上述技术方案， 使得可以对训练的时间进行记录， 使得治疗师或家人可 据此了解使用者肢体运动功能， 并及时调整训练方案， 有利于治疗师、 使用者进行有效训 练， 从而增加使用者的康复信心。 0018 本发明进一步设置为： 当控制器再次接收到第一转速检测信号或第二速度检测信 号时， 控制器控制计时器开始累计计时。 0019 通过采用上述技术方案， 当使用者分组进行训练时， 也能准确记录使用者在训练 的时间， 不会将期间的间隔时间也计算在内， 起到了良好的累计作用， 使得使用者及治疗师 能够准确的知晓使用。

15、者的累计训练量。 0020 本发明进一步设置为： 当所述计时器切断电源时， 计时器清零计时。 0021 通过采用上述技术方案， 使用者仅需知晓单日或单日内一段时间的总训练时间， 故当单日训练结束后或单日内一段时间的训练结束后， 只需关闭电源即可刷新训练时间， 使得下次开启时， 重新开始计时。 0022 本发明进一步设置为： 所述控制器的输入端耦接有设置于机体的倾角传感器， 用 于检测机体的倾斜角度， 并输出倾角检测信号， 所述控制器接收并响应于所述倾角检测信 号， 以控制电机的启闭。 说 明 书 2/5 页 4 CN 107736982 A 4 0023 通过采用上述技术方案， 当一侧施力过大。

16、时， 可能导致机体整体向一侧倾倒， 若此 时电机未被关闭， 则会带动踏板组件继续以转轴为圆心做圆周运动， 故使得作用于倾倒侧 踏板组件上的肢体在地面 （桌面） 及机体之间不断产生摩擦， 而对肢体造成二次伤害， 故设 置倾角传感器， 使得当检测到机体向一侧倾斜角度大于预定值时， 控制器控制电机关闭， 从 而避免对肢体造成二次伤害。 0024 综上所述， 本发明具有以下有益效果： 可以督促并鼓励使用者对施力不足的一侧 上肢或下肢进行强化训练， 从而逐渐达到双侧肢体均衡用力， 最终达到两侧肢体得到相同 的康复效果； 且通过检测速度的大小来转换为施力的大小， 即实现了转动速度的检测， 又实 现了对两侧。

17、施力大小的比较， 减少了整体成本。 附图说明 0025 图1为本发明的整体结构示意图； 图2为本发明的内部结构示意图； 图3为本发明的内部底部结构示意图； 图4为本发明的传动组件结构示意图； 图5为本发明的系统框图。 0026 图中： 1、 机体； 2、 转轴； 3、 电机； 4、 踏板组件； 41、 摇杆； 42、 踏板； 42、 保险带； 5、 速度 传感器； 6、 控制器； 7、 语音播放器； 8、 显示屏； 10、 痉挛检测器； 11、 计时器； 12、 倾角传感器； 13、 主锥齿轮； 14、 次锥齿轮。 具体实施方式 0027 下面结合附图和实施例， 对本发明进行详细描述。 002。

18、8 一种主被动康复机器人， 如图1所示， 包括机体1、 转动连接于机体1的转轴2、 通过 传动组件驱动转轴2转动的电机3以及固定于转轴2两端的踏板组件4， 该电机3的输出轴与 转轴2呈垂直设置。 0029 其中， 如图4所示， 传动组件包括固定于电机3输出轴上的主锥齿轮13以及固定于 转轴2中间的次锥齿轮14， 且主锥齿轮13与次锥齿轮14相啮合， 从而使得电机3带动转轴2转 动； 如图2所示， 踏板组件4包括一端套接并通过固定销固定于转轴2端部的摇杆41以及垂直 转动连接于摇杆41另一端的踏板42， 并在该踏板42一端面固定有与踏板42共同形成封闭环 状的保险带43， 保险带43两端分别通过。

19、钉子固定于踏板42两端， 用于将脚或手限制在踏板 42上， 防止脱落。 踏板42以转轴2为圆心做圆周运动， 而通过对处于相对最高点的踏板42进 行施力， 转动至最低点， 则带动转轴2转动半圈， 再对此时相对最高处的另一侧踏板42进行 施力， 则带动转轴2转动剩余半圈， 如此往复， 带动转轴2以转轴2为圆心作圆周运动， 且当施 力越大， 转动的速度则越大。 0030 如图1、 图2、 图5所示， 主被动康复机器人还包括平衡系统， 平衡系统包括， 语音播 放器7， 内嵌于机体1一侧， 且在语音播放器7中预先存储有提示语， 该提示语可以为：“左侧 需要加油” 、“右侧需要加油” 等类似提示语， 用于。

20、根据控制器6播放设定的语音提示， 该语音 播放器7为自带内存的扬声器； 速度传感器5， 固定于转轴2上， 用于检测转轴2前半圈的第一 转速及后半圈的第二转速， 并输出第一转速检测信号及第二转速检测信号； 控制器6， 耦接 说 明 书 3/5 页 5 CN 107736982 A 5 于速度传感器5， 用于接收并响应于第一转速检测信号与第二转速检测信号， 以控制语音播 放器7的启闭； 且当第一转速检测信号大于或小于第二转速检测信号时， 控制器6向语音播 放器7发送播放信号， 以播放相应的语音提示。 本发明中的控制器6为由单片机为核心组成 的控制电路。 0031 当左侧施力时， 速度传感器5检测到。

21、转轴2前半圈的第一转速， 当右侧施力时， 速度 传感器5检测到转轴2后半圈的第二转速， 且当第一转速检测信号大于或小于第二转速检测 信号时， 控制器6向语音播放器7发送播放信号， 以控制语音播放器7播放相应的语音提示， 督促并鼓励使用者对施力不足的一侧上肢或下肢进行强化训练， 从而逐渐达到双侧肢体均 衡用力， 最终达到两侧肢体得到相同的康复效果； 另一方面， 通过检测速度的大小来转换为 施力的大小， 即实现了转动速度的检测， 又实现了对两侧施力大小的比较， 减少了整体实施 成本。 0032 如图1、 图5所示， 在机体1上表面内嵌有显示屏8， 该显示屏8耦接于控制器6的输出 端， 控制器6根据。

22、第一转速检测信号与第二转速检测信号向显示屏8发送显示信号， 以控制 显示屏8显示第一转速与第二转速； 该显示屏8以两条平行的柱状形式来显示第一转速与第 二转速， 以形成鲜明的对比， 使得使用者能够清楚的知晓两侧施力的大小及差距， 从而更好 的起到督促作用。 且显示屏8能够实时、 敏感的反映使用者双上 （下） 肢活动情况， 治疗师或 使用者自己可据此调整治疗方案或训练力度， 且认识到双侧肢体功能间的差距， 起到督促 使用者对较弱一侧肢体进行强化训练， 从而逐渐达到双侧肢体均衡用力的目的。 0033 为防止使用者在进行康复训练时发生痉挛， 如图4、 图5所示， 在控制器6的输入端 耦接有痉挛检测器。

23、10， 用于感应使用者的肌肉张力， 该痉挛检测器10为肌电传感器， 内嵌并 突出于踏板42朝向保险带43一侧； 当使用者发生痉挛时， 肌肉张力大于预定值， 痉挛检测器 10向控制器6发送痉挛检测信号， 控制器6根据痉挛检测信号控制电机3逐渐变慢至停止， 然 后控制器6控制电机3反向运动。 痉挛检测器10可持续感应使用者的肌肉张力， 自动探测使 用者是否发生痉挛， 且当使用者发生痉挛时， 控制器6控制电机3逐渐变慢直至停止， 防止继 续运动对使用者造成肌肉及关节的损伤； 然后再控制电机3反向运动， 以带动两侧肢体反向 运动， 以进一步缓解痉挛， 防松肌肉， 避免肌肉、 关节受到损伤， 且在一定时。

24、间的使用后， 可 以减少患者痉挛的发生。 0034 为能更好的了解训练时长， 如图1、 图5所示， 本发明的控制器6耦接有计时器11， 当 控制器6接收到第一转速检测信号或第二速度检测信号时， 控制器6控制计时器11开始计 时。 使得可以对训练的时间进行记录， 使得治疗师或家人可据此了解使用者肢体运动功能， 并及时调整训练方案， 有利于治疗师、 使用者进行有效训练， 从而增加使用者的康复信心。 0035 当控制器6再次接收到第一转速检测信号或第二速度检测信号时， 控制器6控制计 时器11开始累计计时； 当计时器11切断电源时， 计时器11清零计时。 当使用者分组进行训练 时， 也能准确记录使用。

25、者在训练的时间， 不会将期间的间隔时间也计算在内， 起到了良好的 累计作用， 当单日训练结束后或单日内一段时间的训练结束后， 只需关闭电源即可刷新训 练时间， 下次开启时重新开始计时， 使得使用者及治疗师能够准确的知晓使用者的累计训 练量。 0036 为防止机体1倾倒后对使用者造成二次伤害， 如图3、 图5所示， 在控制器6的输入端 耦接有水平螺栓固定于机体1的倾角传感器12， 用于检测机体1的倾斜角度， 并输出倾角检 说 明 书 4/5 页 6 CN 107736982 A 6 测信号， 控制器6接收并响应于倾角检测信号， 以控制电机3的启闭； 当检测到机体1向一侧 倾斜角度大于预定值时， 。

26、控制器6控制电机3关闭， 从而避免对肢体造成二次伤害。 0037 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。 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前提下的若干改进和润饰， 这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。 说 明 书 5/5 页 7 CN 107736982 A 7 图1 图2 说 明 书 附 图 1/4 页 8 CN 107736982 A 8 图3 说 明 书 附 图 2/4 页 9 CN 107736982 A 9 图4 说 明 书 附 图 3/4 页 10 CN 107736982 A 10 图5 说 明 书 附 图 4/4 页 11 CN 107736982 A 11 。