專利名稱：智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于醫(yī)療的智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器。
左機(jī)械手[2]和右機(jī)械手[3]具相同的組成，只是控制方式有所區(qū)別。以左機(jī)械手[2]為例子，它包括力矩電機(jī)[21]、位置傳感器[22]、主動(dòng)帶輪[23]、同步齒型帶[24]、從動(dòng)帶輪[25]、可伸縮手臂[26]、手柄[27]和快速固定帶[28]組成。力矩電機(jī)[21]通過(guò)主動(dòng)帶輪[23]、同步齒型帶[24]、從動(dòng)帶輪[25]把力矩電機(jī)[21]的運(yùn)動(dòng)傳遞給可伸縮手臂[26]，手臂[26]通過(guò)力矩電機(jī)[21]的軸承座固定在訓(xùn)練桌[1]上面，手柄[27]通過(guò)力矩電機(jī)[21]的軸承與可伸縮手臂[26]的端部連接，使手柄[27]可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，快速固定帶[28]安裝在手柄[27]上，起到把患者的手臂固定到手柄[27]上的作用。在左機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]的控制下，左機(jī)械手[2]做平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。右機(jī)械手[3]包括力矩電機(jī)[31]、位置傳感器[32]、主動(dòng)帶輪[33]、同步齒型帶[34]、從動(dòng)帶輪[35]、可伸縮手臂[36]、手柄[37]和快速固定帶[38]。右機(jī)械手[3]的連接方式與左機(jī)械手[2]相同。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[7]包括直流穩(wěn)壓電源[74]、主計(jì)算機(jī)[71]、左機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]、右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[73]、通訊接口[77]、鍵盤接口[75]和顯示接口[76]。直流穩(wěn)壓電源[74]為計(jì)算機(jī)、接口電路、伺服控制系統(tǒng)等提供直流電源。主計(jì)算機(jī)[71]通過(guò)通訊接口[77]分別與左機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]和右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[73]相連，控制它們的工作狀態(tài)。左機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]和右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[73]具有相同的結(jié)構(gòu)，控制箱[6]的前面板上安裝命令按鈕板[4]和狀態(tài)顯示板[5]。命令按鈕板[4]用來(lái)根據(jù)患者手臂康復(fù)訓(xùn)練需要可供選擇的主動(dòng)、從動(dòng)、主從或阻尼、獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式而設(shè)置的各項(xiàng)啟動(dòng)開關(guān)，而狀態(tài)顯示板[5]可以顯示患者所選取的手臂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
左機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]包括單片機(jī)[721]和功率放大器[722]，右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[73]包括單片機(jī)[731]和功率放大器[732]，它們是分別用來(lái)接受主計(jì)算機(jī)[71]的發(fā)來(lái)的通訊命令，控制機(jī)械手[2]和[3]的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)分別把機(jī)械手[2]和[3]的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)的反饋給主計(jì)算機(jī)[71]，主計(jì)算機(jī)[71]通過(guò)鍵盤接口[75]接受命令按鈕板[4]發(fā)來(lái)的命令，通過(guò)顯示接口[76]在狀態(tài)顯示板[5]顯示康復(fù)訓(xùn)練器的工作狀態(tài)。
患者訓(xùn)練前首先根據(jù)自己的需要通過(guò)命令按鈕板[4]選擇左、右手臂的訓(xùn)練方式，計(jì)算控制系統(tǒng)[7]接通220V市網(wǎng)電源，訓(xùn)練時(shí)患者面對(duì)智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器坐在椅子上，雙臂平放在訓(xùn)練桌[1]上，雙手分別握住左、右兩只機(jī)械手[2]和[3]的手柄[27]和[37]，并通過(guò)快速固定帶[28]和[38]將雙手固定牢后，通過(guò)命令按鈕板[4]上工作開關(guān)，使智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器開始工作，兩只機(jī)械手[2]和[3]在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[7]的控制下帶動(dòng)患者左右手臂按計(jì)算機(jī)[71]事先設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)動(dòng)，由于左、右機(jī)器手[2]和[3]的組成相同，只是控制方式根據(jù)需要有所區(qū)別，現(xiàn)以左機(jī)械手為例，當(dāng)通過(guò)命令按鈕板[4]根據(jù)患者需要選取左手臂運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式后，該信號(hào)通過(guò)鍵盤接口[75]使主計(jì)算機(jī)[71]按事先設(shè)定的程序發(fā)出指令，通過(guò)通訊接口[77]控制左機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]，單片機(jī)[721]經(jīng)功率放大器[722]將信號(hào)放大后，使力矩電機(jī)[21]轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)帶輪[23]，通過(guò)同步齒型帶[24]和從動(dòng)帶輪[25]帶動(dòng)可伸縮手臂[26]使手柄[27]按事選定的運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，使患者手臂與手柄[27]同步運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置傳感器[22]把機(jī)械手[2]的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)的反饋給主計(jì)算機(jī)[71]，再通過(guò)顯示接口[76]通過(guò)狀態(tài)顯示器[5]實(shí)時(shí)的顯示出患者左手臂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。同理右機(jī)械手[3]也可以按患者的需要，接受主計(jì)算機(jī)[71]發(fā)出的控制指令，控制右機(jī)械手[3]的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，患者可以限據(jù)自身需要單獨(dú)進(jìn)行左手或右手或左右手同時(shí)康復(fù)訓(xùn)練，并可實(shí)現(xiàn)左、右機(jī)械手[2]和[3]在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[7]的控制下以多種方式運(yùn)動(dòng)，如同步運(yùn)動(dòng)方式、主從運(yùn)動(dòng)方式、阻尼方式和獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式等，和該實(shí)用新型使患者的手臂以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，鍛煉手臂的肌肉，恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)手臂行為的控制能力，運(yùn)動(dòng)速度和訓(xùn)練強(qiáng)度可根據(jù)患者體能情況自主調(diào)整，從而達(dá)到最佳康復(fù)鍛煉效果。
本實(shí)用新型可用于因腦癱后遺癥造成手臂運(yùn)動(dòng)障礙的患者和因?yàn)橐馔馐鹿实仍斐墒直蹞p傷的患者手臂的康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，也可用于健康老年人手臂的體育鍛煉。
該實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，可適用于因腦癱后遺癥或因意外事故造成手臂運(yùn)動(dòng)障礙的患者手臂的康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，也可用于健康老年人的手臂的體能訓(xùn)練，因此可適用于醫(yī)院及家庭中。
權(quán)利要求1.一種智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器，其特征在于它包括訓(xùn)練桌[1]、左機(jī)械手[2]右機(jī)械手[3]、命令按鈕板[4]、狀態(tài)顯示板[5]、控制箱[6]、和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[7]，其中命令按鈕板[4]和狀態(tài)顯示板[5]安裝在控制箱[6]的前面板上，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[7]安裝在控制箱[6]體內(nèi)，而控制箱體[6]安裝在訓(xùn)練桌[1]上面后部。
2.如權(quán)利要求1所述一種智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器，其特征在于左、右機(jī)械手[2]和[3]分別由相同的力矩電機(jī)[21]和[31]、位置傳感器[22]和[32]、主動(dòng)帶輪[23]和[33]、同步齒型帶[24]和[34]、從動(dòng)帶輪[25]和[35]、可伸縮手臂[26]和[36]、手柄[27]和[37]和快速固定帶[28]和[38]組成，其中力矩電機(jī)[21]和[31]、位置傳感器[22]和[32]和主動(dòng)帶輪[23]和[33]都安裝在控制箱[6]里面，而其它部分安裝在訓(xùn)練桌[1]上面。
3.如權(quán)利要求1所述一種智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器，其特征在于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[7]包括直流穩(wěn)壓電源[74]、主計(jì)算機(jī)[71]、具有相同構(gòu)成的左、右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]和[73]、通訊接口[77]、鍵盤接口[75]和顯示接口[76]、其中直流穩(wěn)壓電源[74]為主計(jì)算機(jī)[71]和左、右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]和[73]提供直流電壓信號(hào)，鍵盤接口[75]將命令按鈕板[4]的信號(hào)傳給一計(jì)算機(jī)[71]，顯示接口[76]將主計(jì)算機(jī)信號(hào)按控制指令要求傳送給狀態(tài)顯示板[5]，通訊接口[77]按控制指令要求將主計(jì)算機(jī)[71]控制指令信號(hào)分別傳給左、右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)[72]和[73]。
專利摘要一種智能手臂康復(fù)訓(xùn)練器它包括訓(xùn)練桌、左、右機(jī)械手、命令按鈕板、狀態(tài)顯示板和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中左、右機(jī)械手分別由力矩電機(jī)、位置傳感器、主從動(dòng)帶輪、同步齒型帶及可伸縮手臂和手柄等組成，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)則包括直流穩(wěn)壓電源、主計(jì)算機(jī)、左、右機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)、通訊接口、鍵盤接口，訓(xùn)練時(shí)患者面對(duì)訓(xùn)練器坐在椅子上，雙臂平放在訓(xùn)練桌面上，雙手分別握住兩只機(jī)械手的手柄，兩只機(jī)械手在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制下，患者手臂按需要的運(yùn)動(dòng)方式，以一定軌跡和速度作康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鍛煉手臂肌肉，恢復(fù)手臂神經(jīng)控制能力，該實(shí)用新型適用于醫(yī)院或家庭，因腦癱后遺癥或因意外手臂受損傷的患者進(jìn)行手臂康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，也可用于健康老人手臂的體育鍛煉。
文檔編號(hào)A61H1/00GK2569795SQ0225447
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者張立勛, 張今瑜 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)