CN102551988B - 一种外骨骼型台式下肢体康复练习机 - Google Patents
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Abstract
本发明的公开了一种外骨骼型台式下肢体康复练习机，包括：主体框架、配重盘、减负悬吊机构、走步台以及机械腿。采用电机经由传统齿轮减速器直接驱动、从训练设备后部送入训练者、使训练者不承受机械腿丝毫重量的配重结构以及弹簧式减负悬吊机构的外骨骼型台式下肢体康复练习机。从而克服了人腿不能反向带动机械腿运动、需要繁重的开关门的操作、不能完全消除训练者承受机械腿的重量以及不能完全适应不同体重以及恢复程度不同的训练者的问题。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种外骨骼型台式下肢体康复练习机。
背景技术
减重步行训练(partial body weight support training，PBWST)是20世纪80年代后期出现的康复训练方法。瑞士HOCOMA医疗器械公司与瑞士苏黎士Balgrist医学院康复中心合作于1999年研制成功LOKOMAT减重步行训练康复机器人。
现有的减重步行康复训练设备具有以下不足之处：1)当切断电机电源或意外断电后会发生自锁，即人腿不能反向带动机械腿运动；2)训练者从训练设备前部被送入，需要繁重的开关门的操作；3)现有的配重机构笨重并且制造复杂，不能完全消除训练者承受机械腿的重量；4)体重减负器不能灵活调节，不能完全适应不同体重以及恢复程度不同的训练者。为了解决这个问题，本发明提出了采用电机经由传统齿轮减速器直接驱动、从训练设备后部送入训练者、使训练者不承受机械腿丝毫重量的配重结构以及弹簧式减负悬吊机构的外骨骼型台式下肢体康复练习机。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种具有反向驱动性、操作简便、使训练者不承受机械腿丝毫重量以及适应不同训练者的外骨骼型台式下肢体康复练习机。
为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种外骨骼型台式下肢体康复练习机，包括：主体框架、配重盘、减负悬吊机构、走步台以及机械腿；其中，主体框架包括底盘、安装在底盘上的立柱、安装在立柱内的滑车、固定在立柱顶面上的弯管以及安装在立柱和弯管上的导向滑轮；减负悬吊机构包括安装在主体框架底盘上的箱体，箱体内设置有弹簧，弹簧的一端通过拉力传感器连接至箱体，另一端连接至悬吊绳，悬吊绳通过安装在箱体内的导向滑车以及箱体内、立柱、弯管上的导向滑轮与吊杆连接，吊杆下部装有安全带且通过箱体内导向滑车的位置变化可控制悬吊绳的长度和牵引力进而可调节安全带的高度及对训练者的减负量；配重盘包括空心轴、平衡杆、C型架以及实心轴，配重盘通过空心轴安装至立柱内的滑车上，平衡杆用于安装机械腿并分别可沿空心轴左右移动，C型架以及实心轴用于调节平衡杆的平衡，使训练者不承受机械腿丝毫重量；机械腿包括大腿、小腿、绑腿组件、连接大腿和小腿的膝关节、髋关节减速电机以及膝关节减速电机，所述髋关节减速电机以及膝关节减速电机均经由齿轮减速器减速后带动训练者的腿部进行摆动。
其中，所述主体框架进一步包括：安装在底盘上的双杠、装饰盖以及走步台承托座，安装在立柱上的控制箱，用于封闭立柱的后盖板，安装在立柱内的滑车轨道、滑车锁定螺母、电动推杆；电动推杆可以使滑车沿滑车轨道上下滑动，根据训练者的身高调节配重盘的高度，进而调节机械腿的高度。
其中，所述配重盘还包括：用于将空心轴套接在C型架开口端的阻尼片基座、阻尼片以及铜套，实心轴固定座用于将实心轴固定在C型架的封闭端，滚珠丝杠的一端安装有电机，另一端穿过平衡杆固定在C型架上，平衡杆分别通过小直线轴承、小直线轴承座和大直线轴承、大直线轴承座套接在实心轴和空心轴上，穿线孔形成在空心轴上；电机可以驱动滚珠丝杠从而根据训练者的身体宽度分别带动平衡杆左右移动。
其中，所述机械腿还包括：用于将髋关节减速电机和膝关节减速电机固定在机械腿上的减速电机固定组件、用于调节机械腿长度的调节孔、弹珠。
其中，所述走步台的走行速度和机械腿的走行速度一致，均通过控制箱进行控制。
附图说明
图1是本发明实施例的一种外骨骼型台式下肢体康复练习机的主视图；
图2A是本发明实施例的一种主体框架的主视图；
图2B是本发明实施例的一种主体框架的顶视图；
图3是本发明实施例的一种配重盘的示意图；
图4是本发明实施例的一种减负悬吊机构的示意图；
图5是本发明实施例的一种走步台的示意图；
图6A是本发明实施例的一种机械腿的主视图；
图6B是本发明实施例的一种机械腿的侧视图；
图6C是本发明实施例的一种机械腿的绑腿组件的示意图；
图6D是本发明实施例的一种机械腿的减速电机固定组件的示意图；
其中：101、主体框架；102、配重盘；103、减负悬吊机构；104、走步台；105、机械腿；201、导向滑轮一；202、导向滑轮二；203、弯管；204、立柱；205、导向滑轮三；206、后盖板；207、滑车轨道；208、滑车；209、滑车锁定螺母；210、电动推杆；211、控制箱；212、装饰盖；213、底盘；214、走步台承托座；215、双杠；301、平衡杆；302、空心轴；303、阻尼片基座；304、阻尼片；305、铜套；306、C型架；307、实心轴固定座；308、实心轴；309、电机一；310、电机固定架；311、小直线轴承座；312、小直线轴承；313、滚珠丝杠一；314、电机二；315、大直线轴承座；316、大直线轴承；317、穿线孔；318、滚珠丝杠二；401、箱体；402、电动拉杆；403、导向滑车；404、下轨道；405、弹簧；406、拉力传感器；407、弹簧固定件；408、导向滑轮；409、悬吊绳；410、上轨道；411、箱体固定件；412、电动拉杆固定件；413、吊杆；414、安全带；501、走步带；502、走步板；503、减振橡胶板；504、同步带张紧力调节杆；505、主动轴；506、架体；507、架体固定孔；508、电机承托杆固定件；509、电机承托杆；510、同步带；511、主动轴承托架；512、位置调节挡板；513、走步板承托杆；514、走步板承托杆固定孔；515、从动轴；516、从动轴导向槽；517、从动轴调节螺栓；601、脚腕部绑腿组件；602、小腿下部；603、小腿部绑腿组件；604、小腿上部；605、小腿下部调节孔；606、膝关节减速电机；607、膝关节减速电机固定组件；608、大腿下部；609、大腿部绑腿组件；610、髋关节减速电机；611、髋关节减速电机固定组件；612、大腿下部调节孔；613、大腿部阻尼片；614、大腿部弹珠；615、大腿下部锁紧组件；616、小腿部阻尼片；617、小腿部弹珠；618、小腿下部锁紧组件；619、大腿上部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参考图1所示，本发明的外骨骼型台式下肢体康复练习机主要包括主体框架101、配重盘102、减负悬吊机构103、走步台104以及机械腿105。在使用时，训练者被转运车推至练习机的吊杆下，伸长悬吊绳的长度并将安全带绑缚在训练者上身，收紧悬吊绳并将训练者提升至合适高度。将机械腿105固定在训练者的大腿和小腿上，通过走步台104的电机带动走步带进行步行康复训练，或者在恢复到一定程度之后，不需机械腿驱动，人腿反向直接带动机械腿于走步带上进行训练。
训练者的身体完全通过悬吊绳和双杠支撑调整身体的位置和平衡，不需要背部和臀部的支撑部件。另外，转运车直接将训练者推至训练设备上，不需要传统的开关门的操作，所以，操作简便。
参考图2A-2B所示，主体框架101用于安装外骨骼型台式下肢体康复练习机的其它所有组件。其中，双杠215安装在底盘213上，用于支撑训练者以保持身体平衡。立柱204采用中空管材，安装在底盘213上，其上形成有开口，内部安装有电动推杆210、滑车208以及滑车轨道207。滑车轨道207安装在立柱204的内壁上，配重盘通过锁定螺母209与滑车固定。电动推杆210可以使滑车208沿滑车轨道207上下滑动，根据训练者的身高调节配重盘的高度，进而调节机械腿的高度。立柱204上还设置有后盖板206以封闭形成在立柱204上的开口。控制箱211安装在立柱上，底盘213上还设置有装饰盖212。弯管203固定在立柱204顶面，。导向滑轮一201和导向滑轮二202安装在弯管203上，导向滑轮三205固定在立柱204内侧。另外，底盘213上还设置有走步台承托座214以安装走步台。
参考图3所示，配重盘102通过空心轴302和锁定螺母209安装至立柱204内的滑车208上，平衡杆301用于安装机械腿并分别可沿空心轴302左右移动，C型架306以及实心轴308用于调节平衡杆301的平衡，使训练者不承受机械腿丝毫重量。另外，配重盘102还包括用于将空心轴302套接在C型架306开口端的阻尼片基座303、阻尼片304以及铜套305，实心轴固定座307用于将实心轴308固定在C型架306的封闭端，电机一309和电机二314固定于电机固定架310上，电机固定架310安装在C型架306上，滚珠丝杠一313和滚珠丝杠二318的一端与电机连接，另一端穿过平衡杆301且将滚珠丝杠的螺母固定在平衡杆301上，平衡杆301分别通过小直线轴承312、小直线轴承座311和大直线轴承316、大直线轴承座315套接在实心轴和空心轴上，穿线孔317形成在空心轴302上；电机一309和电机二314可以驱动滚珠丝杠一313和滚珠丝杠二318从而根据训练者的身体宽度分别带动平衡杆301左右移动。
参考图4所示，减负悬吊机构103包括通过箱体固定件411安装在主体框架底盘213上的箱体401，箱体401内设置有弹簧405，弹簧405的一端通过拉力传感器406以及弹簧固定件407安装在箱体401的一端，另一端连接至悬吊绳409，拉力传感器406可以检测出弹簧的拉力，传送至控制箱，从而可以调整减负悬吊机构的减负量。悬吊绳409的一端通过箱体401内部导向滑车的导向滑轮与弹簧405相连，其另一端通过立柱204内和弯管203上的导向滑轮最终与吊杆413相连，电动拉杆402的一端通过电动拉杆固定件412安装在箱体401的另一端，另一端连接至导向滑车403，电动拉杆402可以拉动导向滑车403沿上轨道410和下轨道404左右移动从而调整悬吊绳409的长度和牵引力，吊杆413连接安全带414，安全带414绑缚在训练者身上，在训练时使训练者不承受或部分承受身体重量。
参考图5A-5B所示，走步台104包括一长方形架体506，通过架体固定孔507固定在走步台承托座上。主动轴505设置在主动轴承托架511上，主动轴承托架511和从动轴导向槽516相隔一定距离固定在架体506上，从动轴515安装在从动轴导向槽516内，并可通过从动轴调节螺栓517调节从动轴515沿从动轴导向槽516移动，从而可以根据走步带501的长度调整从动轴515和主动轴505之间的距离。电机通过电机承托杆509、电机承托杆固定件508安装在架体506上，电机通过同步带510驱动主动轴505，同步带张力调节杆504以及位置调节挡板512可以调节同步带510的张力，主动轴505带动走步带501运动。多个走步板承托杆513通过走步板承托杆固定孔514固定在架体506上，走步板502安装在走步板承托杆513上，减振橡胶板503安装在走步板502上，走步带501环绕主动轴505和从动轴515设置。控制箱控制机械腿和走步带的走行速度，使其走行速度保持一致，避免训练者跌倒。
参考图6A-6B所示，机械腿105通过髋关节减速电机固定组件611的一端安装在配重盘102的平衡杆上，分为大腿部和小腿部，大腿部和小腿部分别由相互套接在一起的大腿上部619、大腿下部608、小腿上部604和小腿下部602构成，大腿部上部619的上端连接至髋关节减速电机固定组件611的另一端，大腿下部608的下端和小腿上部604的上端通过膝关节减速电机固定组件607相连接。大腿上部619和小腿上部604的下端分别设置有大腿部绑腿组件609和小腿部绑腿组件603，用于将机械腿固定到训练者的大腿和小腿上，小腿下部602的下端部设置有脚腕部绑腿组件601，用于将机械腿固定到训练者的脚腕部。大腿上部619和小腿上部604分别设置有大腿下部调节孔612和小腿下部调节孔605，当大腿和小腿需要根据训练者的身高调节长度时，按下大腿部弹珠614或小腿部弹珠617，使大腿下部608或小腿下部602在大腿上部619或小腿上部604内伸缩，当调整至适当长度时，大腿部弹珠614或小腿部弹珠617弹起，顶住大腿下部调节孔612和小腿下部调节孔605，同时采用大腿下部锁紧组件615和小腿下部锁紧组件618锁紧，使大腿和小腿长度不再变化。其中，大腿部阻尼片613和小腿部阻尼片616可以调整大腿下部608和小腿下部602滑动的润滑度。髋关节减速电机固定组件611和膝关节减速电机固定组件607分别安装到上述轴承连接件上，髋关节减速电机610和膝关节减速电机606分别安装到髋关节减速电机固定组件611和膝关节减速电机固定组件607上。另外，绑腿组件包括L型方棍以及安装在L型方棍两侧的压板和锁紧扭，一个用于将绑腿组件固定在机械腿上，另一个用于安装绑腿板和绑腿带。其中，小腿部绑腿组件上还可安装有脚腕保护带，以保护训练者的脚腕不受伤害。髋关节减速电机固定于电机固定座上，电机固定座通过两侧的滚动轴承和轴承座连接件1、轴承座连接件2相连，电机的输出轴通过法兰盘与轴承座连接件2相连，电机固定座与配重盘的平衡杆相连，轴承座连接件1、轴承座连接件2均连接至大腿上部顶端；膝关节减速电机固定于电机固定座上，电机固定座通过两侧的滚动轴承和轴承座连接件1、轴承座连接件2相连，电机的输出轴通过法兰盘与轴承座连接件2相连，电机固定座与大腿下部的下端相连，轴承座连接件1、轴承座连接件2均连接至小腿上部顶端。
本发明的核心构思在于，训练者从训练设备的后部送入，无需对训练者进行转向，还没有繁琐的开关门操作，因此，操作简便；采用电机经由传统齿轮减速器直接驱动机械腿的关节，使其具有反向驱动性，最大限度地保护训练者；配重盘使训练者不承受机械腿丝毫重量；减负悬吊机构可实现减负量的无级调节，适应不同训练者的减重步行康复训练。
尽管已参照示范性的实施例详细示出和说明了本发明，但是本领域技术人员应理解，可在不背离本发明的精神和范围的前提下，从形式和细节上对本发明作出各种改动。
Claims (5)
1.一种外骨骼型台式下肢体康复练习机，包括：主体框架、配重盘、减负悬吊机构、走步台以及机械腿；其中，主体框架包括底盘、安装在底盘上的立柱、安装在立柱内的滑车、固定在立柱顶面上的弯管以及安装在立柱和弯管上的导向滑轮；减负悬吊机构包括安装在主体框架底盘上的箱体，箱体内设置有弹簧，弹簧的一端通过拉力传感器连接至箱体，另一端连接至悬吊绳，悬吊绳通过安装在箱体内的导向滑车以及箱体内、立柱、弯管上的导向滑轮与吊杆连接，吊杆下部装有安全带且通过箱体内导向滑车的位置变化可控制悬吊绳的长度和牵引力进而可调节安全带的高度及对训练者的减负量，其特征在于：配重盘包括空心轴、平衡杆、C型架以及实心轴，配重盘通过空心轴安装至立柱内的滑车上，平衡杆用于安装机械腿并分别可沿空心轴左右移动，C型架以及实心轴用于调节平衡杆的平衡，使训练者不承受机械腿丝毫重量；机械腿包括大腿、小腿、绑腿组件、连接大腿和小腿的膝关节、髋关节减速电机以及膝关节减速电机，所述髋关节减速电机以及膝关节减速电机均经由齿轮减速器减速后带动训练者的腿部进行摆动。
2.根据权利要求1所述的外骨骼型台式下肢体康复练习机，所述主体框架进一步包括：安装在底盘上的双杠、装饰盖以及走步台承托座，安装在立柱上的控制箱，用于封闭立柱的后盖板，安装在立柱内的滑车轨道、滑车锁定螺母、电动推杆；电动推杆可以使滑车沿滑车轨道上下滑动，根据训练者的身高调节配重盘的高度，进而调节机械腿的高度。
3.根据权利要求2所述的外骨骼型台式下肢体康复练习机，所述配重盘还包括：用于将空心轴套接在C型架开口端的阻尼片基座、阻尼片以及铜套，实心轴固定座用于将实心轴固定在C型架的封闭端，滚珠丝杠的一端安装有电机，另一端穿过平衡杆固定在C型架上，平衡杆分别通过小直线轴承、小直线轴承座和大直线轴承、大直线轴承座套接在实心轴和空心轴上，穿线孔形成在空心轴上；电机可以驱动滚珠丝杠从而根据训练者的身体宽度分别带动平衡杆左右移动。
4.根据权利要求3所述的外骨骼型台式下肢体康复练习机，所述机械腿还包括：用于将髋关节减速电机和膝关节减速电机固定在机械腿上的减速电机固定组件，以及用于调节机械腿长度的调节孔和弹珠。
5.根据权利要求4所述的外骨骼型台式下肢体康复练习机，所述走步台的走行速度和机械腿的走行速度一致，均通过控制箱进行控制。
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