[00136487]一种上肢康复训练机器人

一、技术说明 本项目研究是多学科的交叉融合,主要涉及机械运动学、机械动力学、电子、计算机、康复医学、生物力学、解刨学等;其理论基础是工程仿生理论和人—机—环境一体化。 ①康复医学原理：中枢神经受损后的功能恢复可以通过功能重组和功能重建,功能恢复的过程涉及神经系统的形态改变和生理适应两方面,中枢神经系统一旦损伤,神经组织再生非常困难,但是功能可以通过代偿恢复。即：因脑外伤或脑中风而导致的神经损伤,患者通过特定的、适量的功能训练,可促进神经系统功能的重组和代偿,逐渐使患者康复。 ②机械运动学、动力学原理：机械本体多数部件采用杆件,杆件的长短及可调性依据人体上肢尺寸选择,依据受力情况及安装要求最后确定形状、厚度、材料等,腕部及手部的传动采用曲柄滑块机构,曲柄的运动实现腕部屈/伸,指部各关节的运动通过安装在连杆和曲柄轴的一对齿轮实现。主要通过建立运动学、动力学模型来实现。 ③力学原理：患者上肢的大臂、前臂、手掌、手指各关节的运动通过绑带固定,绑带和机构通过力量传感器连接。固连于大臂的是两维测力传感器,能够分别测得肩部在水平面和垂直面内运动时的力量。 ④驱动原理：所有的驱动采用直流伺服电机和行星减速机驱动,电机配有增量式编码器,可以获得位置和速度等相关参数,各轴的速度和加速度能够单独控制可调。各关节运动时,通过力量传感器可以检测到施加到上肢各部分的力量。机器人的各轴设计有机械硬限位和霍尔元件检测极限位置。这样能保证对过载（驱动力）、超限（关节位置）等异常情况进行检测和安全防护。 ⑤控制原理：控制系统中下位机采用单片机（DSP）,驱动板一体化结构;单路位置闭环控制;初始位置标定;通过串口实时接收关节位置、速度、受力等信息指令,反馈关节位置信息;具备电流检测、极限位置检测及安全监控;上位机采用工控机,有14个串口,分别与四个下位机通讯（可扩展）;有I/O接口卡,与继电器逻辑控制结合做安全监控（关节极限位置、过载）;可以通过4串口向下位机实时发送关节位置、速度、受力等信息指令,并通过4串口反馈关节位置信息。 二、应用前景 本产品主要用户为医院和社区康复中心,我国三级以上医院17000多家,每台机器人日为15～20人做康复治疗,每人次200元收费,年收入100万左右,用户2年内收回投资;一台机器每年节约人力费用约25万元。进口设备售价在380万,该产品售价不达其1/2。“中国创造”的民族品牌,领先国际水平,在高端医疗器械行业打破国外垄断。3～5年内我公司产品主要销售目标是国内外县级以上医院,同时小部分进入社区和乡镇医疗机构,5年后现在的产品主要销售到社区和乡镇医疗机构,升级版的产品销售到县级以上的医院。可以说市场规模足够大。年产按100台计算,产值1个亿,能带动就业100人、上交利税850万元。