專利名稱：智能手臂康復訓練器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于醫(yī)療的智能手臂康復訓練器。
左機械手[2]和右機械手[3]具相同的組成，只是控制方式有所區(qū)別。以左機械手[2]為例子，它包括力矩電機[21]、位置傳感器[22]、主動帶輪[23]、同步齒型帶[24]、從動帶輪[25]、可伸縮手臂[26]、手柄[27]和快速固定帶[28]組成。力矩電機[21]通過主動帶輪[23]、同步齒型帶[24]、從動帶輪[25]把力矩電機[21]的運動傳遞給可伸縮手臂[26]，手臂[26]通過力矩電機[21]的軸承座固定在訓練桌[1]上面，手柄[27]通過力矩電機[21]的軸承與可伸縮手臂[26]的端部連接，使手柄[27]可自由轉動，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。在左機械手伺服控制系統(tǒng)[72]的控制下，左機械手[2]做平面內運動。右機械手[3]包括力矩電機[31]、位置傳感器[32]、主動帶輪[33]、同步齒型帶[34]、從動帶輪[35]、可伸縮手臂[36]、手柄[37]和快速固定帶[38]。右機械手[3]的連接方式與左機械手[2]相同。
計算機控制系統(tǒng)[7]包括直流穩(wěn)壓電源[74]、主計算機[71]、左機械手伺服控制系統(tǒng)[72]、右機械手伺服控制系統(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]為計算機、接口電路、伺服控制系統(tǒng)等提供直流電源。主計算機[71]通過通訊接口[77]分別與左機械手伺服控制系統(tǒng)[72]和右機械手伺服控制系統(tǒng)[73]相連，控制它們的工作狀態(tài)。左機械手伺服控制系統(tǒng)[72]和右機械手伺服控制系統(tǒng)[73]具有相同的結構，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]用來根據患者手臂康復訓練需要可供選擇的主動、從動、主從或阻尼、獨立運動方式而設置的各項啟動開關，而狀態(tài)顯示板[5]可以顯示患者所選取的手臂的運動狀態(tài)。
左機械手伺服控制系統(tǒng)[72]包括單片機[721]和功率放大器[722]，右機械手伺服控制系統(tǒng)[73]包括單片機[731]和功率放大器[732]，它們是分別用來接受主計算機[71]的發(fā)來的通訊命令，控制機械手[2]和[3]的運動狀態(tài)，同時分別把機械手[2]和[3]的運動狀態(tài)實時的反饋給主計算機[71]，主計算機[71]通過鍵盤接口[75]接受命令按鈕板[4]發(fā)來的命令，通過顯示接口[76]在狀態(tài)顯示板[5]顯示康復訓練器的工作狀態(tài)。
患者訓練前首先根據自己的需要通過命令按鈕板[4]選擇左、右手臂的訓練方式，計算控制系統(tǒng)[7]接通220V市網電源，訓練時患者面對智能手臂康復訓練器坐在椅子上，雙臂平放在訓練桌[1]上，雙手分別握住左、右兩只機械手[2]和[3]的手柄[27]和[37]，并通過快速固定帶[28]和[38]將雙手固定牢后，通過命令按鈕板[4]上工作開關，使智能手臂康復訓練器開始工作，兩只機械手[2]和[3]在計算機控制系統(tǒng)[7]的控制下帶動患者左右手臂按計算機[71]事先設定好的運動程序運動，由于左、右機器手[2]和[3]的組成相同，只是控制方式根據需要有所區(qū)別，現(xiàn)以左機械手為例，當通過命令按鈕板[4]根據患者需要選取左手臂運動訓練方式后，該信號通過鍵盤接口[75]使主計算機[71]按事先設定的程序發(fā)出指令，通過通訊接口[77]控制左機械手伺服控制系統(tǒng)[72]，單片機[721]經功率放大器[722]將信號放大后，使力矩電機[21]轉動帶動主動帶輪[23]，通過同步齒型帶[24]和從動帶輪[25]帶動可伸縮手臂[26]使手柄[27]按事選定的運動方式運動，使患者手臂與手柄[27]同步運動，同時位置傳感器[22]把機械手[2]的運動狀態(tài)實時的反饋給主計算機[71]，再通過顯示接口[76]通過狀態(tài)顯示器[5]實時的顯示出患者左手臂的運動狀態(tài)。同理右機械手[3]也可以按患者的需要，接受主計算機[71]發(fā)出的控制指令，控制右機械手[3]的運動狀態(tài)。因此，患者可以限據自身需要單獨進行左手或右手或左右手同時康復訓練，并可實現(xiàn)左、右機械手[2]和[3]在計算機控制系統(tǒng)[7]的控制下以多種方式運動，如同步運動方式、主從運動方式、阻尼方式和獨立運動方式等，和該實用新型使患者的手臂以一定的運動規(guī)律作康復訓練運動，鍛煉手臂的肌肉，恢復神經系統(tǒng)對手臂行為的控制能力，運動速度和訓練強度可根據患者體能情況自主調整，從而達到最佳康復鍛煉效果。
本實用新型可用于因腦癱后遺癥造成手臂運動障礙的患者和因為意外事故等造成手臂損傷的患者手臂的康復運動訓練，也可用于健康老年人手臂的體育鍛煉。
該實用新型具有結構簡單，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動障礙的患者手臂的康復運動訓練，也可用于健康老年人的手臂的體能訓練，因此可適用于醫(yī)院及家庭中。
權利要求1.一種智能手臂康復訓練器，其特征在于它包括訓練桌[1]、左機械手[2]右機械手[3]、命令按鈕板[4]、狀態(tài)顯示板[5]、控制箱[6]、和計算機控制系統(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，計算機控制系統(tǒng)[7]安裝在控制箱[6]體內，而控制箱體[6]安裝在訓練桌[1]上面后部。
2.如權利要求1所述一種智能手臂康復訓練器，其特征在于左、右機械手[2]和[3]分別由相同的力矩電機[21]和[31]、位置傳感器[22]和[32]、主動帶輪[23]和[33]、同步齒型帶[24]和[34]、從動帶輪[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[21]和[31]、位置傳感器[22]和[32]和主動帶輪[23]和[33]都安裝在控制箱[6]里面，而其它部分安裝在訓練桌[1]上面。
3.如權利要求1所述一種智能手臂康復訓練器，其特征在于計算機控制系統(tǒng)[7]包括直流穩(wěn)壓電源[74]、主計算機[71]、具有相同構成的左、右機械手伺服控制系統(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]為主計算機[71]和左、右機械手伺服控制系統(tǒng)[72]和[73]提供直流電壓信號，鍵盤接口[75]將命令按鈕板[4]的信號傳給一計算機[71]，顯示接口[76]將主計算機信號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算機[71]控制指令信號分別傳給左、右機械手伺服控制系統(tǒng)[72]和[73]。
專利摘要一種智能手臂康復訓練器它包括訓練桌、左、右機械手、命令按鈕板、狀態(tài)顯示板和計算機控制系統(tǒng)，其中左、右機械手分別由力矩電機、位置傳感器、主從動帶輪、同步齒型帶及可伸縮手臂和手柄等組成，計算機控制系統(tǒng)則包括直流穩(wěn)壓電源、主計算機、左、右機械手伺服控制系統(tǒng)、通訊接口、鍵盤接口，訓練時患者面對訓練器坐在椅子上，雙臂平放在訓練桌面上，雙手分別握住兩只機械手的手柄，兩只機械手在計算機控制系統(tǒng)控制下，患者手臂按需要的運動方式，以一定軌跡和速度作康復訓練運動，實現(xiàn)鍛煉手臂肌肉，恢復手臂神經控制能力，該實用新型適用于醫(yī)院或家庭，因腦癱后遺癥或因意外手臂受損傷的患者進行手臂康復運動訓練，也可用于健康老人手臂的體育鍛煉。
文檔編號A61H1/00GK2569795SQ0225447
公開日2003年9月3日 申請日期2002年9月25日 優(yōu)先權日2002年9月25日
發(fā)明者張立勛, 張今瑜 申請人:哈爾濱工程大學