一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂.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 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201610532667.5 (22)申请日 2016.07.07 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 106038175 A (43)申请公布日 2016.10.26 (73)专利权人 国家康复辅具研究中心 地址 100176 北京市大兴区经济技术开发 区荣华中路1号 (72)发明人 潘国新 张秀峰 徐建光 付慧群 (74)专利代理机构 北京正理专利代理有限公司 11257 代理人 付生辉 戴元毅 (51)Int.Cl. A61H 1/02(2006.01) B25。

2、J 9/00(2006.01) (56)对比文件 CN 104287944 A,2015.01.21, CN 102440853 A,2012.05.09, CN 102309393 A,2012.01.11, CN 104622668 A,2015.05.20, CN 102283761 A,2011.12.21, US 7862524 B2,2011.01.04, US 2008009771 A1,2008.01.10, KR 101163903 B1,2012.07.09, CN 104287944 A,2015.01.21, 审查员 李姗栅 (54)发明名称 一种用于上肢康复训练的关节。

3、复合运动机 械臂 (57)摘要 本发明公开了一种用于上肢康复训练的关 节复合运动机械臂， 该机械臂包括底座、 电动升 降柱、 T型支撑架、 主固定座、 外骨骼机械臂系统。 底座放置于地面上， 电动升降柱与底座固定连 接， 电动升降柱与T型支撑架为固定连接， 主固定 座安装于支撑架上， 外骨骼机械臂系统通过主固 定座与驱动电机连接； 驱动电机均安装在主固定 座上。 该机械臂工作时， 只有外骨骼机械臂系统 按照控制指令运动， 而电机相对于底座保持静止 不动， 该机械臂轻便灵活、 结构新颖、 占用空间 小、 运动平稳可靠。 本发明能够辅助人体上肢运 动功能障碍患者完成各种康复训练动作， 既可以 用于。

4、肩关节和肘关节的单关节康复训练， 又能实 现上肢多关节的复合运动康复训练。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 106038175 B 2018.05.08 CN 106038175 B 1.一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 该机械臂包括： 主固定 座(4)和固定在主固定座(4)上的外骨骼辅助运动系统； 所述外骨骼辅助运动系统包括： 用于辅助肩关节做内收外展运动的第一肩关节运动机 构、 用于辅助肩关节做前屈后伸运动的第二肩关节运动机构和用于辅助肘关节做屈伸运动 的肘关节运动机构； 所述第二肩关节运动机构通过主弯臂(14)垂直于所述第一肩关节运动机构固定， 并通 。

5、过主弯臂(14)相对于所述第一肩关节运动机构做旋转运动； 所述肘关节运动机构(3)与所述第二肩关节运动机构可旋转固定； 所述第一肩关节运 动机构包括： 肩收展驱动电机(10)、 第一减速器(11)和直齿轮组； 所述第一减速器(11)与肩收展驱动电机(10)固定连接， 并固定在主固定座(4)上； 所述第一减速器(11)通过直齿轮组驱动固定在主弯臂(14)上的阶梯轴管转动， 并通过 阶梯轴管带动主弯臂(14)沿阶梯轴管的旋转中心旋转； 所述直齿轮组中的第一直齿轮(12)固定在第一减速器(11)的输出轴上， 直齿轮组中的 第二直齿轮(13)通过固定在主弯臂(14)上的阶梯轴管与主弯臂(14)键连接；。

6、 所述阶梯轴管通过轴承安装在主固定座(4)上。 2.根据权利要求1所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述第二肩关节运动机构 包括： 肩屈伸驱动单元和上臂支撑单元， 肩屈伸驱动单元带动上臂支撑单元沿垂直于第一 肩关节运动机构的运动平面摆动。 3.根据权利要求2所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述肩屈伸驱动单元包 括： 肩屈伸驱动电机(20)、 第二减速器(21)、 多个齿轮和多个带轮； 第二减速器(21)与肩屈 伸驱动电机(20)固定连接， 并固定在主固定座(4)上， 第二减速器(21)通过多个齿轮和多个 带轮的配合传动来驱动上臂支撑单元； 所述第二减速器(21)的输出轴与安装。

7、在主弯臂(14)上阶梯轴管内的联接转轴(22)进 行键连接， 联接转轴(22)的另一端安装固定有第三直齿轮(25)； 所述第三直齿轮(25)与第一双联齿轮(26)啮合传动； 所述第一双联齿轮(26)包括直齿部分和锥齿部分， 第一双联齿轮(26)中的锥齿部分与 第一锥齿轮轴(27)啮合传动， 并带动与第一锥齿轮轴(27)固定的第一同步带轮(28)和第一 同步带(29)转动； 所述第一同步带轮(28)通过第一同步带(29)与第四同步带轮(210)传动， 并通过第四 同步带轮(210)带动上臂支撑单元摆动。 4.根据权利要求2所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述上臂支撑单元包括： 上臂转臂。

8、(211)和上臂动板(212)； 所述上臂动板(212)与开设在上臂转臂(211)上的凹槽配合联接， 并可沿上臂转臂 (211)上的凹槽往复移动。 5.根据权利要求1所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述肘关节运动机构包 括： 肘屈伸驱动单元和前臂辅助支撑机构， 肘屈伸驱动单元带动前臂辅助支撑机构相对于 所述第二肩关节运动机构做平面旋转运动。 6.根据权利要求5所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述肘屈伸驱动单元包 括： 肘屈伸驱动电机(30)、 第三减速器(31)、 多个齿轮和多个带轮； 所述第三减速器(31)与 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 106038175 。

9、B 2 肘屈伸驱动电机(30)固定连接， 并固定在主固定座(4)上， 所述第三减速器(31)通过多个齿 轮和多个带轮的配合传动来驱动前臂辅助支撑机构； 所述第三减速器(31)的输出轴带动第二同步带轮(32)转动， 第二同步带轮(32)通过第 二同步带(33)带动具有直齿轮的组合同步带轮(34)； 所述组合同步带轮(34)与第二双联齿轮(35)啮合传动， 第二双联齿轮(35)包括直齿部 分和锥齿部分； 所述第二双联齿轮(35)中的锥齿部分与第二锥齿轮轴(36)啮合传动， 并带动与与第二 锥齿轮轴(36)同轴固定的第三同步带轮(37)转动； 所述第三同步带轮(37)通过第三同步带(38)与设置在第。

10、二肩关节运动机构上的双联 同步带轮(39)中的一个带轮传动， 双联同步带轮(39)的另一个带轮同步随动； 所述双联同步带轮(39)的另一个带轮通过第四同步带(310)与第五同步带轮(311)传 动， 第五同步带轮(311)带动前臂辅助支撑机构旋转。 7.根据权利要求6所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述肘屈伸驱动单元进一 步包括： 张紧机构(6)； 该张紧机构包括： 定位盘(60)和张紧支架(61)， 所述定位盘(60)固定在第二肩关节运 动机构上， 所述张紧支架(61)与定位盘(60)铰接； 所述张紧支架(61)上设有弹簧柱塞(63)， 所述弹簧柱塞(63)的伸缩轴可插入定位盘 (。

11、60)上的调节孔内； 所述张紧支架(61)的两端对称设有两个张紧滚轮(62)， 两个张紧滚轮(62)压紧第四同 步带(310)。 8.根据权利要求6所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 所述前臂辅助支撑机构 (5)包括： 肘转臂(50)、 前臂槽板(52)和前臂动板(53)； 所述肘转臂(50)通过联接板(51)与前臂槽板(52)固定； 所述前臂动板(53)与前臂槽板(52)上的凹槽匹配链接， 并可沿凹槽往复运动； 所述前臂动板(53)的与前臂槽板(52)联接端的另一端设有手把(55)， 所述手把(55)通 过手架(54)固定在前臂动板(53)上。 9.根据权利要求1所述的关节复合运动机械。

12、臂， 其特征在于， 所述主固定座(4)包括： 转 轴支座(41)和支撑立板(42)， 所述支撑立板(42)的一端与转轴支座(41)铰接， 所述支撑立 板(42)上设有一U型座(43)。 10.根据权利要求1所述的关节复合运动机械臂， 其特征在于， 还包括由下至上依次固 定的底座(9)、 电动升降柱(8)和T型支撑架(7)； 所述主固定座(4)中的转轴支座(41)固定在 T型支撑架(7)上。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 106038175 B 3 一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂 技术领域 0001 本发明涉及辅助医疗康复训练器械， 特别是涉及一种上肢康复训练机械臂， 适用。

13、 于对偏瘫等上肢运动功能患者上肢进行运动康复训练的上肢康复机器人。 背景技术 0002 对于人体上肢运动功能的训练康复， 传统的康复训练方式主要由治疗师根据经验 手动辅助患者进行训练， 训练效果受到治疗师水平的影响， 治疗师的工作强度也非常大。 最 近20多年来， 国内外的一些研究机构开展了上肢康复训练技术的研究， 研制出多种功能各 异的上肢康复机器人和康复训练设备， 但真正能在临床推广应用的并不多。 0003 发明专利： 偏瘫患者上肢复合运动的康复训练机器人(专利号ZL03150355.1)， 涉 及一种对偏瘫患者的上肢进行多关节、 大幅度复合动作的康复训练机器人设备。 该机器人 包括立柱、。

14、 安装在立柱上的机械臂、 腕部固定托架、 座椅以及一个对患者肘关节进行悬吊支 撑的悬吊支撑架； 机械臂采用机械大臂和机械小臂构成的二连杆结构， 并可沿立柱进行升 降， 该发明结构简单， 控制简便， 可以满足患者患肢在不同俯仰平面上训练时的支撑需要。 但因该康复训练机器人为牵引式康复机器人， 机器人的运动自由中心不能与人体肩肘关节 运动轴重合， 训练时也就针不能对单个上肢关节进行康复训练， 并且在进行复合运动康复 训练方面， 上肢的运动空间和运动方式是有限的， 运动柔顺性方面与人体的正常运动空间 和运动轨迹差别较大。 0004 对于发明 专 利 ： 偏瘫 患者 肩肘单关 节运 动的 康复 训练 。

15、机器人 (专 利号 ZL03150356.X)， 涉及一种通过对中风偏瘫患者的肩、 肘关节进行康复辅助训练的机器人设 备。 该机器人包括一个固定在基座上的支撑装置， 一个连接在支撑装置上并可沿所述的滑 轨上下移动的第一驱动装置， 一个固定在所述第一驱动装置的水平第二驱动轴上的第二驱 动装置， 一个固定在第四驱动轴上的辅助臂装置。 该发明能够实现肩、 肘关节康复训练的各 种必须动作， 例如肩关节的四个基本训练动作： 前方上举、 外展内收、 水平外展内收以及内 旋外旋， 同时在训练中可以保证瘫肢的安全性。 但是该发明只有两个驱动运动自由度， 肩肘 复合运动训练方面受到限制， 另外第一个驱动电机运动。

16、时， 会带动第二个驱动电机装置进 行运动， 增加了系统的运动惯量， 使该装置使用较为笨重， 降低了运动机构的稳定性。 0005 对于发明专利 ： 可穿戴式的7自由 度上肢运动康复 训练外骨骼 (专利号 ZL201110076865.2)， 该发明包括固定在底座上的支撑杆和外骨骼训练装置， 其中外骨骼训 练装置由肩部内收/外展关节、 屈/伸关节、 旋内/旋外关节、 肘部屈/伸关节、 旋内/旋外关节 以及腕部内收/外展关节和屈/伸关节总共七个旋转关节串联而成， 该发明具有更多的运动 自由度， 但每个旋转关节均采用电机直接驱动关节， 大大增加了外骨骼的重量， 导致运动惯 量较大、 稳定性差， 也使外。

17、骨骼带动患者训练的运动空间受到限制。 0006 鉴于目前上肢外骨骼技术研究现状， 存在的主要问题表现为： 电机直接安装于机 器人关节的转轴处， 造成机械臂本体重量大、 运动平稳性差、 占用人体活动空间等。 说 明 书 1/6 页 4 CN 106038175 B 4 发明内容 0007 本发明要解决的技术问题是提供一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂， 以解决现有上臂训练过程中运动空间受限、 运动柔性差、 装置稳定性差、 体积过大等问题。 0008 为解决上述技术问题， 本发明采用下述技术方案： 0009 一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂， 该机械臂包括： 主固定座4和固定 在主固。

18、定座4上的外骨骼辅助运动系统； 0010 所述外骨骼辅助运动系统包括： 用于辅助肩关节做内收外展运动的第一肩关节运 动机构1、 用于辅助肩关节做前屈后伸运动的第二肩关节运动机构2和用于辅助肘关节做屈 伸运动的肘关节运动机构3； 0011 所述第二肩关节运动机构2通过主弯臂14垂直于所述第一肩关节运动机构1固定， 并通过主弯臂14相对于所述第一肩关节运动机构1做旋转运动； 0012 所述肘关节运动机构3与所述第二肩关节运动机构2可旋转固定。 0013 优选地， 所述第一肩关节运动机构1包括： 肩收展驱动电机10、 第一减速器11和直 齿轮组； 0014 所述第一减速器11与肩收展驱动电机10固定。

19、连接， 并固定在主固定座4上； 0015 所述第一减速器11通过直齿轮组驱动固定在主弯臂14上的阶梯轴管转动， 并通过 阶梯轴管带动主弯臂14沿阶梯轴管的旋转中心旋转； 0016 所述直齿轮组中的第一直齿轮12固定在第一减速器11的输出轴上， 直齿轮组中的 第二直齿轮13通过固定在主弯臂14上的阶梯轴管与主弯臂14键连接； 0017 所述阶梯轴管通过轴承安装在主固定座4上。 0018 优选地， 所述第二肩关节运动机构2包括： 肩屈伸驱动单元和上臂支撑单元， 肩屈 伸驱动单元带动上臂支撑单元沿垂直于第一肩关节运动机构1的运动平面摆动。 0019 优选地， 所述肩屈伸驱动单元包括： 肩屈伸驱动电机。

20、20、 第二减速器21、 多个齿轮 和多个带轮； 第二减速器21与肩屈伸驱动电机20固定连接， 并固定在主固定座4上， 第二减 速器21通过多个齿轮和多个带轮的配合传动来驱动上臂支撑单元； 0020 所述第二减速器21的输出轴与安装在主弯臂14上阶梯轴管内的联接转轴22进行 键连接， 联接转轴22的另一端安装固定有第三直齿轮25； 0021 所述第三直齿轮25与第一双联齿轮26啮合传动； 0022 所述第一双联齿轮26包括直齿部分和锥齿部分， 第一双联齿轮26中的锥齿部分与 第一锥齿轮轴27啮合传动， 并带动与第一锥齿轮轴27固定的第一同步带轮28和第一同步带 29转动； 0023 所述第一同。

21、步带轮28通过第一同步带29与第四同步带轮210传动， 并通过第四同 步带轮210带动上臂支撑单元摆动。 0024 优选地， 所述上臂支撑单元包括： 上臂转臂211和上臂动板212； 0025 所述上臂动板212与开设在上臂转臂211上的凹槽配合联接， 并可沿上臂转臂211 上的凹槽往复移动。 0026 优选地， 所述肘关节运动机构3包括： 肘屈伸驱动单元和前臂辅助支撑机构， 肘屈 伸驱动单元带动前臂辅助支撑机构相对于所述第二肩关节运动机构做平面旋转运动。 说 明 书 2/6 页 5 CN 106038175 B 5 0027 优选地， 所述肘屈伸驱动单元包括： 肘屈伸驱动电机30、 第三减速。

22、器31、 多个齿轮 和多个带轮； 所述第三减速器31与肘屈伸驱动电机30固定连接， 并固定在主固定座4上， 所 述第三减速器31通过多个齿轮和多个带轮的配合传动来驱动前臂辅助支撑机构； 0028 所述第三减速器31的输出轴带动第二同步带轮32转动， 第二同步带轮32通过第二 同步带33带动具有直齿轮的组合同步带轮34； 0029 所述组合同步带轮34与第二双联齿轮35啮合传动， 第二双联齿轮35包括直齿部分 和锥齿部分； 0030 所述第二双联齿轮35中的锥齿部分与第二锥齿轮轴36啮合传动， 并带动与与第二 锥齿轮轴36同轴固定的第三同步带轮37转动； 0031 所述第三同步带轮37通过第三同。

23、步带38与设置在第二肩关节运动机构2上的双联 同步带轮39中的一个带轮传动， 双联同步带轮39的另一个带轮同步随动； 0032 所述双联同步带轮39的另一个带轮通过第四同步带310与第五同步带轮311传动， 第五同步带轮311带动前臂辅助支撑机构旋转。 0033 优选地， 所述肘屈伸驱动单元进一步包括： 张紧机构6； 0034 该张紧机构包括： 定位盘60和张紧支架61， 所述定位盘60固定在第二肩关节运动 机构2上， 所述张紧支架61与定位盘60铰接； 0035 所述张紧支架61上设有弹簧柱塞63， 所述弹簧柱塞63的伸缩轴可插入定位盘60上 的调节孔内； 0036 所述张紧支架61的两端对。

24、称设有两个张紧滚轮62， 两个张紧滚轮62压紧第四同步 带310。 0037 优选地， 所述前臂辅助支撑机构5包括： 肘转臂50、 前臂槽板52和前臂动板53； 0038 所述肘转臂50通过联接板51与前臂槽板52固定； 0039 所述前臂动板53与前臂槽板52上的凹槽匹配链接， 并可沿凹槽往复运动； 0040 所述前臂动板53的与前臂槽板52联接端的另一端设有手把55， 所述手把55通过手 架54固定在前臂动板53上。 0041 优选地， 所述主固定座4包括： 转轴支座41和支撑立板42， 所述支撑立板42的一端 与转轴支座41铰接， 所述支撑立板42上设有一U型座(43)； 0042 优选。

25、地， 该机械臂进一步包括： 由下至上依次固定的底座9、 电动升降柱8和T型支 撑架7； 所述主固定座4中的转轴支座41固定在T型支撑架7上。 0043 本发明的有益效果如下： 0044 本发明所述技术方案与现有技术相比： 0045 1、 本方案将三个驱动电机均安装在与底座固定连接的主固定座上， 在驱动外骨骼 机械臂运动过程中， 三个驱动电机相对底座均静止不动。 大大减轻了机械臂本体的重量， 提 高了机械臂的轻便性和运动灵巧性。 0046 2、 本方案能够实现上肢康复训练的各种必须动作， 可以实现上肢的3个单一自由 度康复动作： 肩前屈后伸， 肩内收外展， 肘屈伸； 还可以实现肩肘关节处三个自由。

26、度的复合 运动。 能够达到正常人体上肢的运动范围， 满足上肢运动功能障碍患者日常康复中常用的 动作要求。 说 明 书 3/6 页 6 CN 106038175 B 6 附图说明 0047 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明； 0048 图1示出本方案所述关节复合运动机械臂的总体结构示意图； 0049 图2示出本方案所述运动自由度旋转轴的示意图； 0050 图3示出本方案所述机械臂内侧结构的示意图； 0051 图4示出本方案所述机械臂外侧结构的示意图； 0052 图5示出本方案所述机械臂的俯视图； 0053 图6示出本方案所述机械臂中主弯臂的示意图； 0054 图7示出本方案所。

27、述机械臂的前视图； 0055 图8示出本方案所述机械臂中张紧装置的示意图。 0056 附图标号 0057 1、 第一肩关节运动机构， 10、 肩收展驱动电机， 11、 第一减速器， 12、 第一直齿轮， 13、 第二直齿轮， 14、 主弯臂， 141、 阶梯轴管大径端， 142、 键槽； 0058 2、 第二肩关节运动机构， 20、 肩屈伸驱动电机， 21、 第二减速器， 22、 联接转轴， 23、 第一铜套， 24、 第二铜套， 25、 第三直齿轮， 26、 第一双联齿轮， 27、 第一锥齿轮轴， 28、 第一同 步带轮， 29、 第一同步带， 210、 第四同步带轮； 211、 上臂转臂；。

28、 212、 上臂动板； 0059 3、 肘关节运动机构， 30、 肘屈伸驱动电机， 31、 第三减速器， 32、 第二同步带轮， 33、 第二同步带， 34、 具有直齿轮的组合同步带轮， 35、 第二双联齿轮， 36、 第二锥齿轮轴， 37、 第 三同步带轮， 38、 第三同步带， 39、 双联同步带轮， 310、 第四同步带， 311、 第五同步带轮； 0060 4、 主固定座， 41、 转轴支座； 42、 支撑立板； 43、 U型座； 44、 定位螺纹孔； 45、 定位螺栓 0061 5、 前臂辅助支撑机构， 50、 肘转臂， 51、 联接板， 52、 前臂槽板， 53、 前臂动板， 54。

29、、 手 架， 55、 手把； 0062 6、 张紧机构， 60、 定位盘， 61、 张紧支架， 62、 张紧滚轮， 63、 弹簧柱塞； 0063 7、 T型支撑架， 8、 电动升降柱， 9、 底座。 具体实施方式 0064 为了更清楚地说明本发明， 下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。 附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。 本领域技术人员应当理解， 下面所具体 描述的内容是说明性的而非限制性的， 不应以此限制本发明的保护范围。 0065 如图1所示， 本发明公开了一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂。 该上肢 康复训练机械臂为一个串联机构， 本方案包含3个运动自由度， 。

30、分别对应于人体的肩关节的 收展、 屈伸和肘关节的运动， 用于满足患者的上肢康复训练需要。 0066 具体的， 如图1所示， 本方案所述关节复合运动机械臂从下至上依次包括： 底座9、 电动升降柱8、 T型支撑架7、 主固定座4和外骨骼机械臂系统。 其中， 底座9放置于地面上； 电 动升降柱8的一端与底座9固定连接， 其另一端与T型支撑架7的竖直方管的一端固定； 主固 定座4中的转轴支座41固定在T型支撑架7的横管的正中位置； 所述外骨骼机械臂系统安装 在主固定座4上。 电动升降柱8以电动操作的方式来调节T型支撑架7的高低， 从而使及外骨 骼机械臂系统适应患者在坐姿和站姿时的上肢穿戴。 说 明 书。

31、 4/6 页 7 CN 106038175 B 7 0067 如图3所示， 本方案在所述主固定座4上安装有3个自由度所需的三个驱动电机和 三个减速器， 转轴支座41安装固定在T型支撑架7的横管的正中位置上， 支撑立板42的一端 与转轴支座41铰接， 支撑立板42可以转轴支座41为中心翻转， 并带动机械臂翻转， 从而改变 机械臂的左右安装位置， 通过机械臂的这种左右转换安装， 可以满足不同患者进行左上肢 或右上肢的康复训练需要。 待支撑立板42固定后， 可以通过定位螺栓45和设置在T型支撑架 7的横管上的定位螺纹孔44将支撑立板42固定到T型支撑架7的左侧或右侧。 如图7所示， 此 时机械臂被调。

32、整至用于人体左侧上肢的康复训练。 为了传动的需要， 在支撑立板42上固定 安装一个U型座43， 用于固定安装肩收展驱动电机10和第一减速器11。 0068 如图2所示， 本方案所述上肢外骨骼机械臂系统包括三个运动自由度， 并对应的形 成如图所示的运动中心。 其中， 轴线 对应肩关节内收外展运动自由度的转动中心， 轴线 对应肩关节前屈后伸运动自由度的转动中心， 轴线对应肘关节屈伸运动自由度的转动中 心。 并进一步的通过图3至图5对各自由度的结构进行展示。 0069 对于转动中心的轴线 ， 对应的是肩关节内收外展运动自由度， 即用于辅助肩关节 做内收外展运动的第一肩关节运动机构1。 如图3和图4所。

33、示， 第一肩关节运动机构1主要包 括： 肩收展驱动电机10、 第一减速器11、 第一直齿轮12、 第二直齿轮13、 主弯臂14， 肩收展驱 动电机10和第一减速器11为固定连接， 第一减速器11固定安装在U型座43上， 第一直齿轮12 固定安装在第一减速器11的输出轴上， 第二直齿轮13固定安装在主弯臂14的阶梯轴管大径 端141上， 如图6所示， 阶梯轴管大径端141上设有键槽142， 用于与第二直齿轮13实现键联接 传动。 通过肩收展驱动电机10来驱动主弯臂14绕轴线 旋转， 实现肩关节内收外展运动。 0070 对于转动中心的轴线， 对应的是肩关节前屈后伸运动自由度， 即用于辅助肩关 节做。

34、前屈后伸运动的第二肩关节运动机构2。 所述第二肩关节运动机构2包括： 肩屈伸驱动 单元和上臂支撑单元， 如图3和图4所示， 所述肩屈伸驱动单元主要包括： 肩屈伸驱动电机 20、 第二减速器21、 联接转轴22、 第一铜套23、 第二铜套24、 第三直齿轮25、 第一双联齿轮26、 第一锥齿轮轴27、 第一同步带轮28、 第一同步带29和第四同步带轮210。 肩屈伸驱动单元工 作时， 肩屈伸驱动电机20驱动第二减速器21的输出轴同时带动联接转轴22和固定在另一轴 端的第三直齿轮25转动， 第三直齿轮25与第一双联齿轮26啮合传动； 所述双联齿轮26由直 齿部分和锥齿部分组成， 所述双联齿轮26的。

35、锥齿部分与第一锥齿轮轴27啮合传动， 并通过 第一锥齿轮轴27带动第一同步带轮28和第一同步带29转动， 第四同步带轮210与上臂转臂 211固定连接， 第一同步带29带动第四同步带轮210和与其固定的上臂转臂211同时转动， 实 现肩关节前屈后伸运动。 肩屈伸驱动单元带动上臂支撑单元沿垂直于第一肩关节运动机构 1的运动平面方向摆动。 如图3、 图4所示， 所述上臂支撑单元包括： 上臂转臂211和上臂动板 212； 所述上臂动板212与开设在上臂转臂211上的凹槽配合联接， 并可沿上臂转臂211上的 凹槽往复移动。 通过调整上臂转臂211和上臂动板212的相对位置来实现机械臂上臂长度的 调节，。

36、 以适应不同人体的上臂长度。 0071 对于转动中心的轴线， 对应的是肘关节屈伸运动自由度， 即用于辅助肘关节做 屈伸运动的肘关节运动机构3。 所述肘关节运动机构3包括： 肘屈伸驱动单元和前臂辅助支 撑机构， 肘屈伸驱动单元带动前臂辅助支撑机构相对于所述第二肩关节运动机构做平面旋 转运动。 如图3至图5所示， 所述肘屈伸驱动单元主要包括： 肘屈伸驱动电机30、 第三减速器 31、 第二同步带轮32、 第二同步带33、 具有直齿轮的组合同步带轮34、 第二双联齿轮35、 第二 说 明 书 5/6 页 8 CN 106038175 B 8 锥齿轮轴36、 第三同步带轮37、 第三同步带38、 双联。

37、同步带轮39、 第五同步带轮311和第四同 步带310； 肘关节运动机构3工作时， 肘屈伸驱动电机30驱动第三减速器31的输出轴带动第 二同步带轮32转动， 再通过第二同步带33带动具有直齿轮的组合同步带轮34转动， 通过齿 轮啮合传动， 组合同步带轮34带动第二双联齿轮35转动， 第二双联齿轮35由直齿轮和锥齿 轮两部分结合组成， 第二双联齿轮35的锥齿轮部分与第二锥齿轮轴36的锥齿轮啮合传动， 通过第二锥齿轮轴36带动第三同步带轮37转动， 第三同步带轮37通过第三同步带38与双联 同步带轮39中的一个带轮传动， 双联同步带轮39通过铜套安装在上臂转臂211的转轴上， 双 联同步带轮39的。

38、另一个带轮同步随动； 并带动第四同步带310及第五同步带轮311转动， 肘 转臂50与上臂动板212铰接且与第五同步带轮311固定连接， 第五同步带轮311带动肘转臂 50绕轴线旋转， 实现肘关的屈伸运动。 如图8所示， 所述肘屈伸驱动单元进一步包括： 张紧 机构6， 该张紧机构主要包括定位盘60、 张紧支架61、 张紧滚轮62和弹簧柱塞63。 定位盘60固 定在上臂动板212上， 可随上臂动板212移动， 张紧支架61与定位盘60铰接， 弹簧柱塞63设在 张紧支架61上， 弹簧柱塞63的伸缩轴可插入调节盘60的调节孔， 实现对张紧支架61转角的 定位和固定， 两个张紧滚轮62安装在张紧支架6。

39、1的两端， 调节时要保证两个张紧滚轮适当 压紧在第四同步带310上。 0072 如图3至图4所示， 如图3所示， 所述前臂辅助支撑机构5主要包括联接板51、 前臂槽 板52、 前臂动板53、 手架54和手把55。 联接板51与肘转臂50、 前臂槽板52之间为固定连接， 前 臂动板53与前臂槽板52的凹槽配合联接， 可进行两者之间的位置调节， 以适应不同人体的 前臂长度， 手架54与前臂动板53、 手把55为固定联接， 手把55用于人体手部的抓握。 0073 本方案在具体工作时： 首先， 根据患者的康复运动训练位姿(坐姿或站姿)， 提前调 节电动升降柱8的高度， 使人体的肩部盂肱关节与该机械臂的。

40、肩关节运动中心重合(运动轴 和轴的交点)。 接着， 调整上臂转臂211和上臂动板212的相对位置， 使机械臂上臂的长度 与人体上臂的长度一致， 也就是， 使机械臂肘关节转动中心轴线能够与人体的肘关节屈 伸中心重合。 然后调节前臂槽板52与前臂动板53的相对位置， 使机械臂外骨骼前臂部分的 长度与人体前臂长度一致， 保证人手能自然抓握到手把55。 在机械臂工作时， 由肩收展驱动 电机10、 肩屈伸驱动电机20、 肘屈伸驱动电机30按控制系统的指令驱动机械臂带动人体上 肢做被动运动训练， 该系统既能做单自由度运动训练， 又能做复合运动训练。 0074 本发明的上肢康复训练机械臂， 包含3个关节自由。

41、度， 通过这3个关节自由度可以 实现各种简单和复杂的肩关节康复运动。 在康复训练的早期， 为了单独训练某一个动作， 可 以使用单自由度驱动， 做单一的关节运动， 促进上肢运动功能的恢复， 同时锻炼肌肉力量， 避免肌肉萎缩。 随着单个动作的训练， 上肢肌肉力量的逐渐增强， 当恢复到一定阶段， 通过 多个单一自由度的组合运动， 实现复杂的上肢关节运动， 完成日常的简单动作， 比如通过3 个自由度的组合， 可以完成举杯喝水、 梳头等简单的日常动作。 通过这样的训练过程， 逐步 实现患者上肢运动功能的康复。 0075 显然， 本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例， 而并非是对 本发明的。

42、实施方式的限定， 对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动， 这里无法对所有的实施方式予以穷举， 凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。 说 明 书 6/6 页 9 CN 106038175 B 9 图1 说 明 书 附 图 1/6 页 10 CN 106038175 B 10 图2 说 明 书 附 图 2/6 页 11 CN 106038175 B 11 图3 说 明 书 附 图 3/6 页 12 CN 106038175 B 12 图4 说 明 书 附 图 4/6 页 13 CN 106038175 B 13 图5 图6 说 明 书 附 图 5/6 页 14 CN 106038175 B 14 图7 图8 说 明 书 附 图 6/6 页 15 CN 106038175 B 15 。