具有主動型肩關節的上臂假肢模塊制造技術

本發明專利技術提供了一種具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其中：肩甲胸廓固定腔上設有肩關節環轉結構接口，上臂殘肢由肩關節環轉結構接口伸出；環轉支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節環轉運動，上臂殘肢穿越環轉支撐部件的中間通孔后進入上臂外骨架的殘肢接受腔；環轉驅動部件驅動環轉支撐部件與肩甲胸廓固定腔之間相對環轉；收展支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節的外展和內收運動；收展驅動部件驅動上臂外骨架與肩甲胸廓固定腔做收展運動。本發明專利技術用于輔助上臂殘肢負荷整個假肢的重量，填補了現有技術中作為聯接結構件的空缺；是一種可穿戴外骨骼；具有主動型肩關節，外骨骼能夠跟隨患者的動作，提供假肢操縱動力。

【技術實現步驟摘要】
具有主動型肩關節的上臂假肢模塊
本專利技術涉及機械電子機構設計領域的機器人及人機接口技術，具體是一種適用于上臂截肢患者的且有兩個自由度的具有主動型肩關節的上臂假肢模塊。
技術介紹
目前市場上的肌電假肢大多為兩自由度或者三自由度前臂假肢。對于上臂截肢患者，尤其是上臂近端截肢患者，由于上臂骨骼和肌肉系統受到嚴重損傷，其上臂殘肢很難有效負荷假肢操縱時的重量。即便采用了三自由度(包含肘關節)肌電假肢，由于肩關節運動功能受限，不能有效拖動假肢，其康復和使用效果并不理想。 目前沒有發現同本專利技術類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
技術實現思路
本專利技術針對上述需求以及現有技術中存在的不足，提供了一種具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，以輔助上臂殘肢負荷整個假肢的重量。該上臂假肢模塊設有殘肢接受腔，是一種可穿戴外骨骼；具有主動型肩關節，外骨骼能夠跟隨患者的動作，提供假肢操縱動力。 為實現上述目的，本專利技術是通過以下技術方案實現的。 一種具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，包括肩甲胸廓固定腔、環轉支撐部件、環轉驅動部件、收展支撐部件、收展驅動部件以及上臂外骨架，其中: 所述肩甲胸廓固定腔用于上臂假肢模塊牢靠固定在患者身上，所述肩甲胸廓固定腔上設有肩關節環轉結構接口，患者的上臂殘肢由所述肩關節環轉結構接口伸出； 所述環轉支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節環轉運動，所述環轉支撐部件設有中間通孔，所述上臂外骨架設有殘肢接受腔，患者的上臂殘肢穿越環轉支撐部件的中間通孔后進入上臂外骨架的殘肢接受腔； 所述環轉驅動部件驅動環轉支撐部件與肩甲胸廓固定腔之間相對環轉； 所述收展支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節的外展和內收運動，所述收展支撐部件的回轉中心與患者肩關節的外展和內收回轉中心處于同一位置，患者的上臂殘肢在使用過程中相對自由運動； 所述收展驅動部件驅動上臂外骨架與肩甲胸廓固定腔做收展運動。 優選地，所述上臂外骨架包括剛性支架，所述剛性支架的中心處為通透的殘肢接受腔，所述殘肢接受腔的內腔壁上設有壓力傳感器，所述壓力傳感器獲取殘肢的壓力信號用于判斷患者運動意圖，壓力信號與其他生物信號進行融合，進而控制上臂假肢模塊跟隨殘肢做環轉及外展和內收運動。 優選地，所述其他生物信號包括肌電信號。 優選地，所述肩甲胸廓固定腔根據患者肩甲、胸廓形狀定制；肩甲胸廓固定腔上的肩關節環轉結構接口為環狀通孔。 優選地，所述環轉支撐部件包括環轉支撐軸承、環轉套筒、環轉軸承鎖緊螺母以及環轉支撐軸承壓蓋，所述肩甲胸廓固定腔的肩關節環轉結構接口外端設有帶臺階的軸承座孔，所述環轉支撐軸承通過環轉支撐軸承壓蓋將環轉支撐軸承的外圈壓緊在軸承座孔的臺階上；所述環轉套筒的外徑設有臺階結構，且外壁的兩側設有聯接柄，患者上臂殘肢穿越環轉套筒后進入上臂外骨架的殘肢接受腔；所述環轉套筒通過外徑的臺階結構和環轉軸承鎖緊螺母對環轉支撐軸承進行軸向固定。 優選地，所述環轉驅動部件包括第一步進電機、第一減速器以及第一內嚙合齒輪組，所述第一步進電機和第一減速器固定在肩甲胸廓固定腔上，通過第一內嚙合齒輪組驅動環轉套筒與肩甲胸廓固定腔做相對環轉。 優選地，所述第一內嚙合齒輪組的內嚙合齒輪與環轉套筒相對固定或一體成型。 優選地，所述收展支撐部件包括兩個收展支撐軸承和兩個收展支撐軸承壓蓋，所述兩個收展支撐軸承嵌入環轉套筒兩側聯接柄的軸承座孔內，并通過聯接柄的軸承座孔上設置的臺階進行單側軸向固定；所述兩個收展支撐軸承壓蓋是帶臺階軸的端蓋，所述帶臺階軸的端蓋與設置在上臂外骨架上的聯接柄固定配合，并通過收展支撐軸承壓蓋的臺階軸與收展支撐軸承內圈進行軸向固定；所述收展支撐軸承壓蓋為齒輪結構。 優選地，所述收展驅動部件包括第二步進電機、第二減速器以及第二內嚙合齒輪組，所述第二步進電機和第二減速器固定在環轉套筒上，所述第二內嚙合齒輪組的內嚙合齒輪與收展支撐軸承壓蓋的齒輪嚙合，通過第二內嚙合齒輪組驅動上臂外骨架與肩甲胸廓固定腔做收展運動。 優選地，所述上臂外骨架作為聯接結構件用于聯接其他假肢模塊。 與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果: 1、本專利技術用于輔助上臂殘肢負荷整個假肢的重量，填補了現有技術中作為聯接結構件的空缺； 2、本專利技術結構簡單，具有兩個運動自由度，包括:肩關節環轉運動自由度和外展內收自由度，能夠有效拖動假肢； 3、本專利技術提供的上臂假肢模塊設有殘肢接受腔，是一種可穿戴外骨骼；具有主動型肩關節，外骨骼能夠跟隨患者的動作，提供假肢操縱動力。 【附圖說明】 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯: 圖1是本專利技術實施案例結構外觀圖； 圖2是本專利技術實施案例結構分解圖； 圖3是上臂外骨架壓力傳感器分布； 圖中:I為環轉驅動部件，2為收展驅動部件，3為環轉支撐軸承，4為環轉支撐軸承壓蓋，5為環轉套筒，6為收展支撐軸承，7為環轉軸承鎖緊螺母，8為肩甲胸廓固定腔，9為收展支撐軸承壓蓋，10為上肩外骨架，11為壓力傳感器，12為剛性支架。 【具體實施方式】 下面對本專利技術的實施例作詳細說明:本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本專利技術的保護范圍。 請同時參閱圖1至圖3。 本實施例提供了一種具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，包括肩甲胸廓固定腔、環轉支撐部件、環轉驅動部件、收展支撐部件、收展驅動部件以及上臂外骨架，其中: 所述肩甲胸廓固定腔用于上臂假肢模塊牢靠固定在患者身上，所述肩甲胸廓固定腔上設有肩關節環轉結構接口，患者的上臂殘肢由所述肩關節環轉結構接口伸出； 所述環轉支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節環轉運動，所述環轉支撐部件設有中間通孔，所述上臂外骨架設有殘肢接受腔，患者的上臂殘肢穿越環轉支撐部件的中間通孔后進入上臂外骨架的殘肢接受腔； 所述環轉驅動部件驅動環轉支撐部件與肩甲胸廓固定腔之間相對環轉； 所述收展支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節的外展和內收運動，所述收展支撐部件的回轉中心與患者肩關節的外展和內收回轉中心處于同一位置，患者的上臂殘肢在使用過程中相對自由運動； 所述收展驅動部件驅動上臂外骨架與肩甲胸廓固定腔做收展運動。 進一步地，所述上臂外骨架包括剛性支架，所述剛性支架的中心處為通透的殘肢接受腔，所述殘肢接受腔的內腔壁上設有壓力傳感器，所述壓力傳感器獲取殘肢的壓力信號用于判斷患者運動意圖，壓力信號與其他生物信號進行融合，進而控制上臂假肢模塊跟隨殘肢做環轉及外展和內收運動。 進一步地，所述其他生物信號包括肌電信號。 進一步地，所述肩甲胸廓固定腔根據患者肩甲、胸廓形狀定制；肩甲胸廓固定腔上的肩關節環轉結構接口為環狀通孔。 進一步地，所述環轉支撐部件包括環轉支撐軸承、環轉套筒、環轉軸承鎖緊螺母以及環轉支撐軸承壓蓋，所述肩甲胸廓固定腔的肩關節環轉結構接口外側設有帶臺階的軸承座孔，所述環轉支撐軸承通過環轉支撐軸承壓蓋將環轉支撐軸承的外圈壓緊在軸承座孔的臺階上；所述環轉套筒的外徑設有臺階結構，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其特征在于，包括肩甲胸廓固定腔、環轉支撐部件、環轉驅動部件、收展支撐部件、收展驅動部件以及上臂外骨架，其中：所述肩甲胸廓固定腔用于上臂假肢模塊牢靠固定在患者身上，所述肩甲胸廓固定腔上設有肩關節環轉結構接口，患者的上臂殘肢由所述肩關節環轉結構接口伸出；所述環轉支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節環轉運動，所述環轉支撐部件設有中間通孔，所述上臂外骨架設有殘肢接受腔，患者的上臂殘肢穿越環轉支撐部件的中間通孔后進入上臂外骨架的殘肢接受腔；所述環轉驅動部件驅動環轉支撐部件與肩甲胸廓固定腔之間相對環轉；所述收展支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節的外展和內收運動，所述收展支撐部件的回轉中心與患者肩關節的外展和內收回轉中心處于同一位置，患者的上臂殘肢在使用過程中相對自由運動；所述收展驅動部件驅動上臂外骨架與肩甲胸廓固定腔做收展運動。

【技術特征摘要】
1.一種具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其特征在于，包括肩甲胸廓固定腔、環轉支撐部件、環轉驅動部件、收展支撐部件、收展驅動部件以及上臂外骨架，其中: 所述肩甲胸廓固定腔用于上臂假肢模塊牢靠固定在患者身上，所述肩甲胸廓固定腔上設有肩關節環轉結構接口，患者的上臂殘肢由所述肩關節環轉結構接口伸出； 所述環轉支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節環轉運動，所述環轉支撐部件設有中間通孔，所述上臂外骨架設有殘肢接受腔，患者的上臂殘肢穿越環轉支撐部件的中間通孔后進入上臂外骨架的殘肢接受腔； 所述環轉驅動部件驅動環轉支撐部件與肩甲胸廓固定腔之間相對環轉； 所述收展支撐部件用于支撐上臂外骨架做肩關節的外展和內收運動，所述收展支撐部件的回轉中心與患者肩關節的外展和內收回轉中心處于同一位置，患者的上臂殘肢在使用過程中相對自由運動； 所述收展驅動部件驅動上臂外骨架與肩甲胸廓固定腔做收展運動。2.根據權利要求1所述的具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其特征在于，所述上臂外骨架包括剛性支架，所述剛性支架的中心處為通透的殘肢接受腔，所述殘肢接受腔的內腔壁上設有壓力傳感器，所述壓力傳感器獲取殘肢的壓力信號用于判斷患者運動意圖，壓力信號與其他生物信號進行融合，進而控制上臂假肢模塊跟隨殘肢做環轉及外展和內收運動。3.根據權利要求2所述的具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其特征在于，所述其他生物信號包括肌電信號。4.根據權利要求1所述的具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其特征在于，所述肩甲胸廓固定腔根據患者肩甲、胸廓形狀定制；肩甲胸廓固定腔上的肩關節環轉結構接口為環狀通孔。5.根據權利要求1所述的具有主動型肩關節的上臂假肢模塊，其特征在于，所述環轉支撐部件包括環轉支撐軸承、環轉套筒、環轉軸承鎖緊螺母以及環轉支撐軸承壓蓋，所述肩甲胸廓固定腔的肩關...

【專利技術屬性】
技術研發人員：谷朝臣，胡潔，劉文海，何濤，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31