肌电控制上肢康复外骨骼结构设计

这款肌电驱动上肢外骨骼的结构设计，核心面向臂丛神经损伤患者的上肢运动功能重建场景，在康复医学科的上肢运动功能训练、日常动作辅助领域有明确的落地适配性。从结构布局来看，整套装置沿上肢矢状面布置，固定端锚点设置在上臂近端与前臂远端位置，避开了肘窝、腕横纹等皮肤易摩擦受压的区域，绑带安装位预留了20-40mm的调节余量，可适配不同臂围的使用者，安装时无需额外打孔，依托绑带的预紧力即可实现与人体上肢的可靠固定，不会对正常皮肤血液循环造成额外压迫。

关节驱动部分采用模块化集成设计，肘关节处的驱动单元集成了减速齿轮组与肌电信号采集模块的安装位，齿轮模数选用0.8规格，传动间隙控制在0.2°以内，可实现肘关节屈伸动作的平滑驱动，不会出现运动卡顿或突跳的问题，驱动输出扭矩覆盖0-15N·m区间，可匹配不同肌力等级使用者的助力需求，既可以为肌力0级的患者提供完全的运动支撑，也能为有残存肌力的患者提供按需助力，辅助完成进食、取物等日常上肢动作。

腕关节部分采用被动自由度加主动锁止的结构设计，可实现掌屈、背伸、桡偏、尺偏四个方向的角度调节，锁止机构采用棘爪棘轮结构，调节到位后可自动锁止，无需额外操作旋钮，使用者可根据日常动作需求自行调整腕部姿态，适配持物、写字等不同动作的腕部角度要求。整个结构的连杆部分采用高强度铝合金材质，壁厚设置为2mm，在保证整体结构刚度的前提下控制整体重量，整套装置自重控制在1.2kg以内，长时间佩戴不会给使用者造成额外的负重负担。

设计过程中充分考虑了人体上肢的运动学规律，肘关节的旋转中心与人体肱骨内外髁连线的中心重合，避免了运动过程中出现的人机运动干涉问题，连杆长度设置了三档调节位，可适配不同上臂长度、前臂长度的使用者，调节操作无需额外工具，手动拨动定位销即可完成长度档位切换。肌电信号采集模块的安装位设置在上臂肱二头肌、肱三头肌对应的体表位置，采集面与皮肤的贴合压力可通过绑带调节，保证信号采集的稳定性，不会因为肢体运动出现信号中断或干扰的问题。

从安装边界来看，整套装置在手臂自然下垂状态下的最大外轮廓尺寸不超过人体上肢自然轮廓50mm，不会在日常使用中出现剐蹭门框、桌面的问题，穿脱流程可在1分钟内完成，无需他人辅助，使用者可独立完成穿戴操作。结构上所有的棱角位置都做了R3以上的圆角处理，外表面覆盖软性防护层，避免运动过程中磕碰划伤使用者或周边人员。驱动模块的走线全部隐藏在连杆内部的走线槽内，外部无裸露线材，既避免了线材勾挂外物的风险，也提升了整体外观的整洁度。

在功能适配层面，这套结构可匹配不同的康复训练模式，被动训练模式下可按照预设轨迹带动患者上肢完成屈伸动作，助力训练模式下可根据采集到的肌电信号判断使用者的运动意图，提供对应比例的助力辅助，主动训练模式下可提供可调的运动阻力，辅助患者进行肌力恢复训练。结构上预留了功能扩展接口，可后续加装角度传感器、力传感器等检测元件，实现运动数据的实时采集与反馈，为康复效果评估提供数据支撑。