CN104622668A 说明书 2/9页 [0008]上肢肩关节在人体运动系统中是一个比较复杂的结构，其复杂之处不仅在于其具 有三个方向（前屈后伸、外展内收、内外旋)的大范围运动能力，而且肩关节并不是理想的 定轴关节，生理解剖学表明人体的肩关节复合体是由多块骨骼以及交错相连的肌肉包络而 成，其复杂的几何结构导致了关节轴线在运动过程中会发生摆动：另外，由于康复机器人 不是绝对刚性地固定在患肢上，因而在康复运动过程中康复机器人与患肢之间还存在相对 滑动，这几个方面的因素造成了康复机器人在做某些康复动作时，康复机器人与患肢之间 存在运动轴线的错位，由此导致康复训练过程中患肢所受刺激形式的改变，并使患者在训 练过程中产生不适感，当康复机器人驱动器的刚性比较大时，这种错位与干涉还会对人体 产生长久性的伤害。考虑到以上几个方面的原因，在设计上肢肩关节康复训练装置时必须 保证该机构在运动时能主动顺应人体肩部的动作，不致对人体肩关节产生有害的压迫以及 过度的牵引。 发明内容 [0009]本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，在充分考虑人体肩关节运动生物力 学、临床训练需要和安全性的基础上，提供一种新型的肩关节运动仿生康复训练装置，以满 足肩关节康复训练时的较大运动范围，能够实现日常所需的肩关节运动要求，本发明还考 虑到该装置的人机耦合性、柔顺性、舒适性等要求，使肩关节康复训练系统与人体肩关节达 到人机协调运动。 [0010]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下： [0011] 一种肩关节运动仿生康复训练装置，其特征在于：它包括底座支撑系统(1)、肩胛 骨左右直线运动仿生机构(2)、肩胛骨旋转运动仿生机构(3)、盂肱关节运动仿生机构(4)、 上臂辅助支撑系统（⑤）： [0012]底座支撑系统(1)放置于地面上，肩胛骨左右直线运动仿生机构(2)与底座支撑 系统(1)固定连接，肩胛骨左右直线运动仿生机构(2)与肩胛骨旋转运动仿生机构(3)为 转动副连接，盂肱关节运动仿生机构(4)与肩胛骨旋转运动仿生机构(3)为转动副连接，上 臂辅助支撑系统(5)与盂肱关节运动仿生机构(4)为固定连接； [0013]所述底座支撑系统(1)主要包括：底板(11)、配重(12)、电动升降柱(13)以及支 撑立座(15)：底板(11)下部安装有四个地脚(14)，用于支撑在水平地面上，电动升降柱 (13)包括定柱(131)和动柱(132)，通过动柱(132)的电动升降控制来调节康复训练机构 的高低，以适应坐姿和站姿时的人体肩关节高度；支撑立座(15)上设有调节孔，用于固定 联接肩胛骨左右直线运动仿生机构(2)，安装时可以变换固定孔位，以适合不同人体肩关节 的高度； [0014] 所述肩胛骨左右直线运动仿生机构(2)包括直线滑动机构和齿轮齿条传动触发 机构： [00151 该直线滑动机构包括导轨支撑座(201)、直线导轨(202)、滑块(203)、丁字板座 (204)、齿条(205)、直线移位齿轮(206)，导轨支撑座(201)与支撑立座(15)通过螺栓连 接固定，直线导轨(202)与导轨支撑座(201)通过螺钉连接固定，丁字板座(204)与滑块 (203)通过螺钉连接固定，丁字板座(204)上设有直线移位齿轮(206)，直线移位齿轮(206) 通过齿轮固定轴(224)、第一滚动轴承(225)、螺钉(226)、轴挡圈(227)安装在丁字板座 6
CN104622668A 说 明书 3/9页 (204)上，齿条(205)通过螺钉连接固定在导轨支撑座(201)上，直线移位齿轮(206)始终 与齿条(205)处于啮合状态； [0016]该齿轮齿条传动触发机构包括曲柄(207)、上连板(208)、滑座(209)、拉轴(214)、 伸缩杆(215)、托架(216)、导板(219)、丁字摇板(222)，曲柄(207)与直线移位齿轮(206) 上端连接固定，上连板(208)的两端分别与曲柄(207)和滑座(209)的上部铰接，滑座 (209)的下部较接在支撑轴(212)上，能沿其轴向进行滑动，支撑轴(212)安装在轴架 (210)上，轴架的两端装有小压板(213)，限制轴的轴向移动和周向转动，轴架(210)与丁字 板座(204)连接固定，支撑轴(212)上套装有两个第一压簧(211)，分别位于滑座(209)的 两侧，使滑座(209)在静止状态下自动回位到中间位置，托架(216)与主固定座(301)连接 固定，伸缩杆(215)与托架(216)为圆柱副铰接，相互之间能轴向滑动，拉轴(214)上端与 伸缩杆(215)的一端垂直固定，拉轴(214)下部插入滑座(209)的长槽(228)内配合，伸缩 杆(215)的另一端与导板(219)固定连接，丁字摇板(222)的一端与半圆支座(401)上的定 位螺柱(223)铰接，另一端通过螺柱(220)、顶套(221)与导板(219)接触连接，在肩屈伸90 度时，前拉板(408)从垂直位置向上转到水平位置，在此位置做肩关节内收外展运动时，前 拉板(408)上的两个压转套(409)通过触碰丁字摇板(222)的侧边来带动导板(219)和伸 缩杆(215)的前后移动，在托架(216)两侧的伸缩杆(215)上，对称安装有第二压簧(217) 和定位套(218)，使伸缩杆在不伸缩状态下保持中间位置，伸缩杆(215)的轴向移动使拉轴 (214)拉动滑座(209)沿支撑轴(212)来回左直线移动，从而带动直线移位齿轮(206)的转 动，通过与齿条(205)的啮合运动，实现肩胛骨仿生机构的左右直线运动。 [0017]其中，所述肩胛骨旋转运动仿生机构(3)包括齿轮单摆机构和齿轮转动触发机 构： [0018] 该齿轮单摆机构包括主固定座(301)、肩胛骨旋转固定齿轮(302)、肩胛骨旋转动 齿轮(303)、摆轴(304)、限位轴(307)、第二滚动轴承(308)，肩胛骨旋转固定齿轮(302)通 过转轴(309)与丁字板座(204)为固定连接，主固定座(301)与转轴(309)之间为转动副 铰接结构：肩胛骨旋转动齿轮(303)与摆轴(304)为固定连接，摆轴(304)以转动副较接的 形式安装在主固定座(301)上，肩胛骨旋转动齿轮(303)与肩胛骨旋转固定齿轮(302)为 标准齿轮传动啮合状态，摆轴(304)带动肩胛骨旋转动齿轮(303)旋转时，肩胛骨旋转固定 齿轮(302)静止不动，肩胛骨旋转动齿轮(303)在旋转的同时，带动摆轴(304)及主固定座 (301)向上旋转摆动，限位轴(307)与丁字板座(204)为固定连接，第二滚动轴承(308)安 装于限位轴(307)的端部，并于主固定座(301)上的弧形槽孔(310)接触配合，其作用为限 制主固定座(301)的运动范围，以使该机构与人体肩胛骨的旋转运动范围相匹配： [0019]该齿轮转动触发机构包括主固定座(301)、摆轴(304)、联板(305)、摆臂(306) 以及触发部件压转套(409)、后拉板(410)，主固定座(301)、摆轴(304)、联板(305)、摆臂 (306)组成平面四连杆机构，通过摆臂(306)的摆动，可驱动摆轴(304)及肩胛骨旋转动齿 轮(303)做旋转运动，当肩关节做外展运动训练时，后拉板(410)上端的压转套(409)向内 摆动，通过触压摆臂(306)的外侧面，使摆臂(306)摆动，从而驱动肩胛骨旋转动齿轮(303) 旋转，并绕肩胛骨旋转固定齿轮(302)的轴线作旋转摆动，从而达到肩胛骨旋转运动康复 训练的目的。 [0020] 其中，所述盂肱关节运动仿生机构(4)包括肩屈伸运动机构、肩收展运动机构和