CN102133150B - 一种脚踏式下肢康复训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脚踏式下肢康复训练装置，包括两组踏板转动机构、膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构。踏板转动机构包括：踏板和踏板轴，踏板轴一端与踏板连接，另一端与腿膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接。膝髋关节运动机构包括：中轴、传动轮和两个连杆，两个连杆结构和连接方式相同，相对中轴的中心点对称布置。脚踝关节运动机构包括：左、右套筒、输入传动机构、左、右传动机构、两组输出传动机构，左、右传动机构的传动方向相反。本装置实现了绕同一个中心线的膝髋关节运动和脚踝关节运动的传动，实现了患者下肢六个关节的主被动康复训练，结构紧凑、空间利用充分、控制准确、易于实现装置的模块化。

Description

一种脚踏式下肢康复训练装置

技术领域

本发明属于康复医疗器械领域，涉及一种脚踏式下肢康复训练装置，具体涉及一种用于因疾病、下肢偏瘫、各种损伤等引起的腿部运动功能障碍患者的脚踏式下肢康复训练装置。

背景技术

随着社会的发展，人口老龄化及各种疾病、事故等导致的肢体运动障碍患者日益增多，由于意外事故、先天缺陷、疾病、战争和机体老化等因素产生的功能障碍或残疾患者急需得到有效的医疗康复。大量研究发现，康复训练能促进中枢神经系统可塑性和功能重组，最大程度地恢复或代偿患者肢体原有功能，实现患者最大限度的生活自理，提高生活质量。

现实生活中，用于下肢康复训练的装置已有很多，但大部分装置结构复杂、空间利用不合理、模块化程度低、制造成本高，同时只能以被动模式工作，即装置带动人体下肢进行运动，少量装置可以以主动模式工作，即恢复到一定程度的人体下肢主动进行运动。即便有些装置能实现主动运动，但自由度又偏少，患者的一些重要关节运动得不到有效训练和纠正。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、零件标准化、能康复患者下肢六个关节（左踝关节、左膝关节、左髋关节、右踝关节、右膝关节、右髋关节）并实现主被动运动相结合的脚踏式下肢康复训练装置，从而降低成本、节省空间、有效地对患者进行康复训练。

本发明所提供的脚踏式下肢康复训练装置，包括踏板转动机构、膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构；所述踏板转动机构包括：踏板和踏板轴，踏板轴一端与踏板连接，另一端与膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接，所述踏板转动机构为两组；所述膝髋关节运动机构包括：中轴、传动轮和两个连杆，传动轮固定设置在中轴的中间位置，连杆的一端与中轴的端部固定连接，连杆的另一端有一端孔，踏板轴穿过端孔与连杆活动连接，两个连杆结构和连接方式相同，相对中轴的中心点对称布置；所述脚踝关节运动机构包括：左套筒、右套筒、输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输出传动机构；左、右套筒分别套于中轴两端且可绕中轴转动，左套筒右端与左传动机构的从动端连接，左套筒左端与一组输出传动机构的主动端连接，右套筒左端与右传动机构的从动端连接，右套筒右端与另一组输出传动机构的主动端连接，所述左、右传动机构的传动方向相反，输入传动机构的从动端同时与左传动机构、右传动机构的主动端连接，所述输出传动机构的从动端与踏板轴远离踏板的轴端固定连接，所述输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输出传动机构都能够正反两个方向传动。

所述脚踏式下肢康复训练装置，其进一步特征在于：

左传动机构由相互外啮合的从动齿轮和主动齿轮组成，右传动机构由与同步带相互啮合的从动同步带轮和主动同步带轮组成，输入传动机构由相互啮合的蜗轮和蜗杆组成，主动齿轮、主动同步带轮和蜗轮固定连接在同一根下轴上，主动齿轮、主动同步带轮分别位于蜗轮两侧，蜗杆由电机驱动，电机每转180°反向。左、右传动机构的传动比均为1.5:1。

输出传动机构由与同步带相互啮合的主动同步带轮和从动同步带轮组成。输出传动机构的传动比为1:1。

踏板轴通过平键、紧定螺钉与踏板连接，平键对该连接起径向定位，紧定螺钉对该连接起轴向定位。

所述中轴的端部为螺纹和锥方柱结构，连杆的端部为沉头锥方孔结构，两者配合连接，通过螺母紧固。

中轴上设置有两个轴端定位部，所述轴端定位部由锁紧挡圈和旋入锁紧挡圈的紧定螺钉组成。

左右套筒通过轴承与中轴连接，轴承位于套筒两端，其中用于定位左套筒的左轴承轴向内圈由轴端定位部定位，外圈由套筒内台阶定位；用于定位左套筒的右轴承轴向内圈由中轴台阶定位，外圈由套筒内台阶定位。右套筒与中轴的连接定位方式与左套筒与中轴的连接定位方式相同。

左套筒中间、右套筒中间、下轴两轴端均设置有用于定位整个装置的定位轴承。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1.本发明装置采用轴中间固定连接传动轮、传动轮两侧活动链接两套筒，两套筒两端分别固定连接输入传动机构和输出传动机构的机构形式，绕同一个中心线实现了膝髋关节运动和脚踝关节运动的传动，实现了患者下肢六个关节的主被动康复训练，结构紧凑，空间利用充分，控制准确。

2.本发明装置85%以上的零件为标准件，易于实现装置的模块化、批量生产、更新升级，降低了成本。

附图说明

图1是本发明脚踏式下肢康复训练装置的立体示意图；

图2是本发明踏板轴和连杆连接部的全剖视图；

图3是本发明套筒和中轴连接部的半剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，脚踏式下肢康复训练装置包括踏板转动机构、膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构。

踏板转动机构包括：踏板9和踏板轴10。踏板轴10一端通过平键15、紧定螺钉16与踏板9连接，平键15对该连接起径向定位，紧定螺钉16对该连接起轴向定位，踏板轴10另一端与膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接。本装置中踏板转动机构为两组。

膝髋关节运动机构包括：中轴1、传动轮2和两个连杆8。传动轮2固定设置在中轴1的中间位置，连杆8的一端19与中轴1的端部18固定连接，连杆8的另一端有一端孔，踏板轴10穿过端孔通过轴承17与连杆8活动连接(如图2所示)，两个连杆8结构和连接方式相同，相对中轴的中心点对称布置，传动轮2由输入带动。

中轴的端部18为螺纹和锥方柱结构，连杆8的端部19为沉头锥方孔结构，两者配合连接，通过螺母紧固。

中轴1上设置有两个轴端定位部14，所述轴端定位部14由锁紧挡圈141和旋入锁紧挡圈141的紧定螺钉142组成。

脚踝关节运动机构包括：左套筒31、右套筒32、左传动机构、右传动机构、输入传动机构、两组输出传动机构。如图3所示，左套筒31、右套筒32套于中轴1两端，通过轴承与中轴1连接，轴承位于套筒两端。其中用于定位左套筒31的左轴承131轴向内圈由轴端定位部14定位，外圈由套筒内台阶定位。用于定位左套筒31的右轴承132轴向内圈由中轴1台阶定位，外圈由套筒内台阶定位。右套筒32与中轴1的连接定位方式与左套筒31与中轴1的连接定位方式相同。

左传动机构由相互外啮合的从动齿轮41和主动齿轮42组成。右传动机构由与同步带53相互啮合的从动同步带轮51和主动同步带轮52组成。输入传动机构由相互啮合的蜗轮11和蜗杆12组成。

其中，从动齿轮41与左套筒31右端固定连接，从动同步带轮51与右套筒32左端固定连接，主动齿轮42、主动同步带轮52和蜗轮11固定连接在同一根下轴6上，主动齿轮42、主动同步带轮52分别位于蜗轮11两侧，蜗杆12由电机驱动，电机每转180°反向。

左传动机构的传动比和右传动机构的传动比均为1.5:1。所述输入传动机构的蜗轮蜗杆为非自锁蜗轮蜗杆。

输出传动机构由与同步带73相互啮合的主动同步带轮71和从动同步带轮72组成，输出传动机构的传动比为1:1，两组输出传动机构的两主动同步带轮71分别与左套筒31左端和右套筒32右端固定连接，从动同步带轮72与踏板轴10轴端固定连接。

其中左传动机构的齿轮传动可由链轮传动、带轮传动、蜗轮蜗杆传动等传动代替，相应的右传动机构的带轮传动可由齿轮传动、齿轮传动、链轮传动等传动代替，输入传动机构的蜗轮蜗杆传动可由直齿轮传动、锥齿轮传动、链轮传动或各种减速传动等代替，输出传动机构的带轮传动可由齿轮传动或链轮传动代替。

本发明所述的脚踏式下肢康复训练装置可通过位于左套筒31中间、右套筒32中间、下轴6两轴端的定位轴承定位整个装置。

本实施例以传动轮2为链轮，链轮连接链传动电机，蜗杆12连接另一电机、整个装置通过左套筒31中间、右套筒32中间、下轴6两轴端的定位轴承安放在支架上，患者坐在轮椅或者病床上，脚置于踏板9上为例，说明脚踏式下肢康复训练装置实现患者下肢六个关节的被主动训练。

（1）被动训练模式

传动轮2连接的电机工作，带动传动轮2运动，然后通过中轴1带动连杆8作圆周运动，带动踏板9绕中轴1公转，实现腿的近步态运动，从而康复训练患者膝关节和髋关节。同时，蜗杆12连接的电机工作，通过输入传动机构、左传动机构、右传动机构、输出传动机构驱动踏板9和踏板轴10一起在连杆端孔内自转，由于齿轮41和齿轮42是外啮合，同步带轮51、同步带轮52与同步带53是内啮合，两个套筒转动方向正好相反，从而两个踏板9自转方向相反，电机每转180°反向，踏板9拟人脚踝关节运动的公转角和自转角通过两个电机实时控制，实现脚踝关节康复训练。

（2）主动训练模式

两电机掉电脱开，由于左传动机构、右传动机构、输出传动机构都可正反方向传动，输入传动机构的蜗轮蜗杆采用非自锁蜗轮蜗杆，输入传动机构也可以正反方向传动，踏板9处于自由转动状态，中轴1也处于自由转动状态，恢复到一定程度的患者人脚可置于踏板9上进行下肢主动康复训练。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：包括踏板转动机构、膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构，

所述踏板转动机构包括踏板（9）和踏板轴（10），踏板轴（10）一端与踏板（9）连接，另一端与膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接，所述踏板转动机构为两组；

所述膝髋关节运动机构包括中轴（1）、传动轮（2）和两个连杆（8），传动轮（2）固定设置在中轴（1）的中间位置，连杆（8）的一端（19）与中轴（1）的端部（18）固定连接，连杆（8）的另一端有一端孔，踏板轴（10）穿过端孔与连杆（8）活动连接，两个连杆（8）结构和连接方式相同，相对中轴（1）的中心点对称布置；

所述脚踝关节运动机构包括左套筒（31）、右套筒（32）、输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输出传动机构，左、右套筒（31、32）分别套于中轴（1）两端且能够绕中轴（1）转动，左套筒（31）右端与左传动机构的从动端连接，左套筒（31）左端与一组输出传动机构的主动端连接，右套筒（32）左端与右传动机构的从动端连接，右套筒（32）右端与另一组输出传动机构的主动端连接，所述左、右传动机构的传动方向相反，输入传动机构的从动端同时与左传动机构、右传动机构的主动端连接，所述输出传动机构的从动端与踏板轴（10）远离踏板（9）的轴端固定连接，所述输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输出传动机构都能够正反两个方向传动。

2.根据权利要求1所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：左传动机构由相互外啮合的从动齿轮（41）和主动齿轮（42）组成，右传动机构由与第一同步带（53）相互啮合的第一从动同步带轮（51）和第一主动同步带轮（52）组成，输入传动机构由相互啮合的蜗轮（11）和蜗杆（12）组成，主动齿轮（42）、第一主动同步带轮（52）和蜗轮（11）固定连接在同一根下轴（6）上，主动齿轮（42）、第一主动同步带轮（52）分别位于蜗轮（11）两侧，蜗杆（12）由电机驱动，电机每转180°反向。

3.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：左、右传动机构的传动比均为1.5:1。

4.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：输出传动机构由与第二同步带（73）相互啮合的第二主动同步带轮（71）和第二从动同步带轮（72）组成。

5.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：输出传动机构的传动比为1:1。

6.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：踏板轴（10）通过平键（15）、紧定螺钉（16）与踏板（9）连接，平键（15）对该连接起径向定位作用，紧定螺钉(16)对该连接起轴向定位作用。

7.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：所述中轴（1）的端部（18）为螺纹和锥方柱结构，连杆（8）的与中轴（1）的端部（18）固定连接的一端（19）为沉头锥方孔结构，两者配合连接，通过螺母紧固。

8.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：中轴（1）上设置有两个轴端定位部(14)，所述轴端定位部(14)由锁紧挡圈(141)和旋入锁紧挡圈(141)的紧定螺钉(142)组成。

9.根据权利要求8所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：左、右套筒（31、32）通过轴承与中轴（1）连接，轴承位于套筒两端，其中用于定位左套筒（31）的左轴承（131）轴向内圈由轴端定位部（14）定位，外圈由套筒内台阶定位；用于定位左套筒（31）的右轴承（132）轴向内圈由中轴（1）台阶定位，外圈由套筒内台阶定位；右套筒（32）与中轴（1）的连接定位方式与左套筒（31）与中轴（1）的连接定位方式相同。

10.根据权利要求2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于：所述左套筒(31)中间、右套筒(32)中间、下轴(6)两轴端均设置有用于定位整个装置的定位轴承。

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