本發(fā)明涉及一種醫(yī)療康復(fù)設(shè)備，尤其涉及的是一種手臂扭轉(zhuǎn)角度的測量裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國老齡化進程加快，越來越多的老年人健康成為社會的一大問題。腦卒中是老年人普遍發(fā)生的一種疾病，有著發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高的特點，對老年人的健康威脅重大。腦卒中是導(dǎo)致患者偏癱的重要因素，而上肢偏癱可直接造成患者的運功功能及日常生活自理能力逐漸喪失，對患者的生活質(zhì)量帶來了嚴(yán)重影響。上肢主動康復(fù)設(shè)備是針對上肢有部分行動能力的患者，通過對患者上肢動作采集，以游戲的方式與患者互動，以減少病人做重復(fù)康復(fù)運動的疲勞感和枯燥感，加速病人的恢復(fù)進程。

人體上肢在運動過程中自由度較多，除肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)及腕關(guān)節(jié)常規(guī)的屈/伸運動外，腕部相對與前臂的中軸線還可做旋內(nèi)/旋外運動，即前臂的扭轉(zhuǎn)運動。前臂扭轉(zhuǎn)運動的軸心為前臂的中軸線，在運動采集過程中對此運動角度的測量較困難?，F(xiàn)有的上肢主動康復(fù)設(shè)備多采用定制傳感器對前臂扭轉(zhuǎn)角度測量，傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費用高且較難維護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種手臂扭轉(zhuǎn)角度的測量裝置及方法，通過手臂扭動轉(zhuǎn)換為弧形滑動，實現(xiàn)對扭轉(zhuǎn)角度的測量。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括具有弧度的導(dǎo)軌、傳動模塊、滑輪模塊、手臂支撐模塊和角度測量模塊；所述手臂支撐模塊固定在滑輪模塊上，所述滑輪模塊卡持在具有弧度的導(dǎo)軌上并沿具有弧度的導(dǎo)軌滑動，所述傳動模塊包括傳動齒輪和同步帶，所述同步帶沿具有弧度的導(dǎo)軌的弧形面設(shè)置，所述傳動齒輪與所述同步帶嚙合，所述傳動齒輪的輸出端連接角度測量模塊，所述角度測量模塊連接在滑輪模塊上。

所述具有弧度的導(dǎo)軌的兩個弧形側(cè)邊分別具有向內(nèi)凹陷的第一凹槽，所述具有弧度的導(dǎo)軌的弧形底部具有向內(nèi)凹陷的第二凹槽。

所述滑輪模塊包括滑輪支架、第一橫向滑輪組、第二橫向滑輪組和縱向滑輪組，所述第一橫向滑輪組和第二橫向滑輪組分別橫向設(shè)置在滑輪支架的兩側(cè)，所述縱向滑輪組縱向設(shè)置在滑輪支架的底部，所述第一橫向滑輪組和第二橫向滑輪組分別位于所述弧形導(dǎo)輥兩個弧形側(cè)邊的第一凹槽內(nèi)，所述縱向滑輪組位于所述具有弧度的導(dǎo)軌的第二凹槽內(nèi)。

將滑輪模塊卡入具有弧度的導(dǎo)軌對應(yīng)的凹槽，能夠?qū)崿F(xiàn)在具有弧度的導(dǎo)軌上的有效滑動。

所述第一橫向滑輪組和第二橫向滑輪組結(jié)構(gòu)相同，分別具有至少一組橫向滑輪件，所述橫向滑輪件包括橫向連接軸和至少一個橫向軸承，所述橫向連接軸的首端橫向連接在滑輪支架的側(cè)邊，末端懸空設(shè)置，所述橫向軸承套設(shè)在所述橫向連接軸的懸空部，所述橫向連接軸懸空部的長度與所述第一凹槽的深度相匹配，所述縱向滑輪組包括至少一組縱向滑輪件，所述縱向滑輪件包括縱向連接軸和至少一個縱向軸承，所述縱向連接軸的首端縱向連接在滑輪支架的底部，末端懸空設(shè)置，所述縱向軸承套設(shè)在所述縱向連接軸的懸空部，所述縱向連接軸的懸空部的長度與所述第二凹槽的深度相匹配。

所述縱向連接軸的首端為螺紋端，所述縱向連接軸的螺紋端穿過滑輪支架的底部并通過螺紋固定，所述滑輪支架的底部和縱向軸承之間設(shè)有軸承墊圈，所述橫向連接軸的首端為螺紋端，所述橫向連接軸的螺紋端穿過滑輪支架的側(cè)邊并通過螺母固定，所述滑輪支架的側(cè)邊和橫向軸承之間設(shè)有軸承墊圈。

所述手臂支撐模塊包括支撐連接板、支撐板、束緊帶；所述支撐連接板的一端連接滑輪模塊上，另一端連接支撐板，所述支撐板具有與手臂相匹配的弧度，所述束緊帶束縛在支撐板的弧形開口上。

所述支撐板的兩端具有連接口，所述束緊帶為兩個，兩個所述束緊帶的一端連接在支撐板兩端的連接口上，另一端通過搭扣連接。可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)松緊，滿足不同身型的使用者。

所述具有弧度的導(dǎo)軌的兩端的端部對稱設(shè)置封邊限位塊，所述封邊限位塊上具有用于連接設(shè)備的安裝孔，所述封邊限位塊上連接同步帶的端部。封邊限位塊可以確保整個具有弧度的導(dǎo)軌的端部進行限位，不會發(fā)生滑出具有弧度的導(dǎo)軌的情況。

所述同步帶的兩端通過同步固定板固定在對應(yīng)的封邊限位塊上。能夠滿足整個具有弧度的導(dǎo)軌上都能進行傳動。

所述角度測量模塊包括多圈角位移傳感器、傳感器支座和罩殼支座，所述多圈角位移傳感器固定在傳感器支座上，所述傳感器支架和罩殼支座分別固定在滑輪模塊上，所述傳感器支座和罩殼支座之間設(shè)有用于包覆多圈角位移傳感器的罩殼，所述傳動齒輪連接在多圈角位移傳感器的輸入端。

所述罩殼上設(shè)有用于觀測傳動齒輪的開口；所述傳感器支座上設(shè)有用于調(diào)節(jié)傳動齒輪位置的u型孔。可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)傳動齒輪和同步帶的松緊，從而達到理想的嚙合狀態(tài)。

一種手臂扭轉(zhuǎn)角度的測量方法，使用如所述的測量裝置進行測量，具體方法為：手臂帶動手臂支撐模塊、滑輪模塊和角度測量模塊一起沿具有弧度的導(dǎo)軌扭轉(zhuǎn)，角度測量模塊測得的角度與傳動模塊的傳動比的比值即為實際的扭轉(zhuǎn)角度。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：本發(fā)明采用間接測量的方式，不需要外部的驅(qū)動力，可以通過使用者自身手部的轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)，角度測量模塊內(nèi)角度傳感器測定的角度與實際手臂扭轉(zhuǎn)角度成比例關(guān)系，其比值即為傳動模塊的傳動比。由于所述傳動模塊的傳動比較大，最終測量結(jié)果的誤差低于多圈角位移傳感器誤差，提高了測量精度，可以將本發(fā)明的裝置應(yīng)用在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，精簡設(shè)備并滿足肢體康復(fù)的需要。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的局部剖視圖；

圖3是具有弧度的導(dǎo)軌的橫截面示意圖；

圖4是滑輪模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是滑輪模塊和角度測量模塊的裝配示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)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，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1～5所示，本實施例包括具有弧度的導(dǎo)軌1、傳動模塊6、滑輪模塊5、手臂支撐模塊3和角度測量模塊4；所述手臂支撐模塊3固定在滑輪模塊5上，所述滑輪模塊5卡持在具有弧度的導(dǎo)軌1上并沿具有弧度的導(dǎo)軌1滑動，所述傳動模塊6包括傳動齒輪61和同步帶62，所述同步帶62沿具有弧度的導(dǎo)軌1的弧形面設(shè)置，所述傳動齒輪61與所述同步帶62嚙合，所述傳動齒輪61的輸出端連接角度測量模塊4，所述角度測量模塊4連接在滑輪模塊5上。

所述具有弧度的導(dǎo)軌1為整個裝置的裝配基準(zhǔn)。所述具有弧度的導(dǎo)軌1的兩個弧形側(cè)邊分別具有向內(nèi)凹陷的第一凹槽11，所述具有弧度的導(dǎo)軌1的弧形底部具有向內(nèi)凹陷的第二凹槽12。本實施例的具有弧度的導(dǎo)軌1為具有開口的弧形，其他實施例中可以選用圓形、橢圓形等封閉弧形。

所述滑輪模塊5包括滑輪支架51、第一橫向滑輪組、第二橫向滑輪組和縱向滑輪組，所述第一橫向滑輪組和第二橫向滑輪組分別橫向設(shè)置在滑輪支架51的兩側(cè)，所述縱向滑輪組縱向設(shè)置在滑輪支架51的底部，所述第一橫向滑輪組和第二橫向滑輪組分別位于所述弧形導(dǎo)輥兩個弧形側(cè)邊的第一凹槽11內(nèi)，所述縱向滑輪組位于所述具有弧度的導(dǎo)軌1的第二凹槽12內(nèi)。

所述第一橫向滑輪組和第二橫向滑輪組結(jié)構(gòu)相同，分別具有兩組橫向滑輪件，所述橫向滑輪件包括橫向連接軸52和兩個橫向軸承53，所述橫向連接軸52的首端橫向連接在滑輪支架51的側(cè)邊，末端懸空設(shè)置，所述兩個橫向軸承53依次套設(shè)在所述橫向連接軸52的懸空部，所述橫向連接軸52懸空部的長度與所述第一凹槽11的深度相匹配，所述縱向滑輪組包括兩組縱向滑輪件，所述縱向滑輪件包括縱向連接軸54和一個縱向軸承55，所述縱向連接軸54的首端縱向連接在滑輪支架51的底部，末端懸空設(shè)置，所述縱向軸承55套設(shè)在所述縱向連接軸54的懸空部，所述縱向連接軸54的懸空部的長度與所述第二凹槽12的深度相匹配。

將滑輪模塊5卡入具有弧度的導(dǎo)軌1對應(yīng)的凹槽，能夠?qū)崿F(xiàn)在具有弧度的導(dǎo)軌1上的有效滑動。

所述縱向連接軸54的首端為螺紋端，所述縱向連接軸54的螺紋端穿過滑輪支架51的底部并通過螺紋固定，所述滑輪支架51的底部和縱向軸承55之間設(shè)有軸承墊圈，所述橫向連接軸52的首端為螺紋端，所述橫向連接軸52的螺紋端穿過滑輪支架51的側(cè)邊并通過螺母固定，所述滑輪支架51的側(cè)邊和橫向軸承53之間設(shè)有軸承墊圈56。

所述橫向軸承53和縱向軸承55的內(nèi)圈與對應(yīng)的橫向連接軸52或縱向連接軸54的光軸的圓柱面套裝，通過橫向連接軸52或縱向連接軸54的軸肩面和軸承墊圈56在軸向?qū)ζ淇ňo限位。

本實施例的橫向軸承53和縱向軸承55均為小尺寸深溝球軸承。滑輪模塊5與具有弧度的導(dǎo)軌1上的凹槽相匹配，第一凹槽11和第二凹槽12對滑輪模塊5起限位作用，限制整個滑輪模塊5沿第一凹槽11和第二凹槽12做弧形滑動。

所述手臂支撐模塊3包括支撐連接板31、支撐板32、束緊帶33；所述支撐連接板31的一端連接滑輪模塊5上，另一端連接支撐板32，所述支撐板32具有與手臂相匹配的弧度，所述束緊帶33束縛在支撐板32的弧形開口上。

所述支撐板32的兩端具有矩形連接口，所述束緊帶33為兩個，兩個所述束緊帶33的一端連接在支撐板32兩端的連接口上，另一端通過搭扣34連接。可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)松緊，滿足不同身型的使用者。使用者的手臂穿過束緊帶33平放在支撐板32，通過搭扣34調(diào)節(jié)束緊手臂。

所述具有弧度的導(dǎo)軌1的兩端的端部對稱通過螺釘設(shè)置封邊限位塊，所述封邊限位塊上具有用于連接設(shè)備的安裝孔，可以將整個裝置固定在康復(fù)設(shè)備上，所述封邊限位塊上連接同步帶62的端部。封邊限位塊可以確保整個具有弧度的導(dǎo)軌1的端部進行限位，不會發(fā)生滑出具有弧度的導(dǎo)軌1的情況。

所述同步帶62的兩端通過同步固定板63和對應(yīng)的螺釘在對應(yīng)的封邊限位塊上。能夠滿足整個具有弧度的導(dǎo)軌1上都能進行傳動。

所述角度測量模塊4包括多圈角位移傳感器41、傳感器支座42和罩殼支座43，所述多圈角位移傳感器41通過沉頭螺釘在傳感器支座42上，所述傳感器支架和罩殼支座43分別通過螺釘固定在滑輪支架51的外端面，所述傳感器支座42和罩殼支座43之間設(shè)有用于包覆多圈角位移傳感器41的罩殼，所述傳動齒輪61通過緊定螺釘連接在多圈角位移傳感器41的輸入端。

所述罩殼為u型折彎板，罩殼上設(shè)有用于觀測傳動齒輪61的開口，可以查看傳動齒輪61和同步帶62是否嚙合完好；所述傳感器支座42上設(shè)有用于調(diào)節(jié)傳動齒輪61位置的u型孔。可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)傳動齒輪61和同步帶62的松緊，從而達到理想的嚙合狀態(tài)。

在測量過程中，手臂帶動手臂支撐模塊3、滑輪模塊5和角度測量模塊4一起運動，通過同步帶62與傳動嚙合，將角度傳導(dǎo)給所述多圈角位移傳感器41，所測角度與傳動比的比值即為實際旋轉(zhuǎn)角度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。