CN103536400B - 下肢康复训练轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到的下肢康复训练轮椅，是一种通过连杆机构串接实现在可动平面内的固定运动轨迹的装置，该装置由动力机构驱动，固定安装在轮椅下方，可用于残疾人及老年人的下肢康复以及训练活动。由第一曲、第一连杆、第二曲柄、摇杆组成曲柄摇杆机构、由第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆组成平行四边形机构、由脚踏板旋转件、脚踏板组成脚踏板旋转机构和固定在固定件上的步进电机1组成。本发明通过简单的曲柄摇杆等串接机构，能帮助病人进行康复训练，完成下肢运动功能，加快康复进程。装置结构简单实用，具有运动平稳、刚度高等特点，成本较低，功能的实现主要依靠电机驱动，具有较高的使用性能和推广价值。

Description

下肢康复训练轮椅

技术领域

本发明涉及康复器械技术领域，具体地说是一种下肢康复训练轮椅。通过连杆机构实现在XOY平面内能实现固定运动轨迹的装置，该装置由动力机构驱动，固定在轮椅下方，可用于残疾人及老年人的下肢康复以及训练活动。

背景技术

一些疾病的康复训练对身体功能的恢复很重要。目前，下肢康复训练仪器已有很多种类型，根据复杂程度有单独一个运动机构的、有与床设计为一体的；根据运动原理与结构构想有齿轮齿条的；根据姿态有睡姿的，有站姿的。但是把腿部康复训练机构用于轮椅的坐姿训练鲜有使用。国内外对连杆机构下肢康复训练器与轮椅相结合的研究鲜有报道，现在还没有成型的装有连杆机构下肢康复训练轮椅。现有的下肢康复器只能实现站姿和睡姿，结构复杂，只能在室内固定的位置进行康复训练，并不能到室外以及坐姿实现康复训练，甚至给参与康复训练的病人带来附加的伤害和痛苦。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的是提供一种带有连杆机构的下肢康复训练轮椅，该下肢康复训练轮椅能够实现以坐姿并能够在室内和室外进行康复训练。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明采用连杆机构串联装置，包括曲柄摇杆机构、平行四边形机构、脚踏板旋转机构等。步进电机固定在铝合金板上，曲柄摇杆机构的一端通过铰链和联轴器与步进电机相连，另一端通过复合铰链与平行四边形机构相连。脚踏板用间隙配合的方式连接在平行四边形杆末端。

其中：步进电机应与轮椅后支架铝合金板固定，并与曲柄摇杆机构连接，曲柄摇杆机构通过与平行四边形机构串联最终实现放大的运动轨迹；铰链的轴上有轴承，通过轴肩固定轴向位移，确保整个机构及各个杆件不发生沿Z方向上的移动，防止运动不稳定引起的干涉；平行四边形机构与坐垫通过铰链连接，铰链中使用轴承，增大了转动的灵活性；脚踏板旋转件的轴线应与腿部支撑杆末端的轴线保持重合，脚踏板通过螺栓与脚踏板旋转件固定，并由定位销确定旋转角度。

其中连杆的尺寸是通过运动学设计出来的，并经过反复试验，可以实现步态训练曲线，使大腿、小腿，以及脚裸在一定范围内运动，达到训练的目的。

本发明的优点和积极效果：

连杆机构下肢训练康复轮椅，能够让参与训练的残疾人或是老年人实现以坐姿姿态，在室内或室外进行常规的康复训练，脚踏板还能够实现对脚踝关节的训练，脚踏板90°侧向翻转还能使训练者更加方便出入。具有结构简单实用、运动平稳、高刚度等特点，成本较低，功能的实现主要依靠电机控制技术，具有较高的使用性能和推广价值。

附图说明

图1、为本发明下肢康复训练轮椅的主视图（半剖视图）。

图2、为本发明下肢康复训练轮椅的后视图。

图3为本发明下肢康复训练轮椅的仰视图。

图4为为本发明下肢康复训练轮椅的立体结构示意图。

其中，1步进电机、2曲柄、3第一连杆、4摇杆固定角铁、5摇杆、6第二连杆、7第三连杆、8坐垫支撑件、9腿部支撑杆、10复合铰链、11脚踏板旋转件、12脚踏板、13步进电机固定件、14后支架铝合金板、15交叉杆、16坐垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详述。

如图所示，本发明包括由曲柄2、摇杆固定角铁4、摇杆5组成曲柄摇杆机构；第二连杆6、第三连杆7、坐垫16、腿部支撑杆9组成平行四边形机构；由脚踏板旋转件11、脚踏板12组成脚踏板旋转机构和固定在固定件13上的步进电机1组成。

步进电机1的一端通过联轴器和铰链与曲柄摇杆机构的曲柄2相连，另一端通过步进电机固定件13与轮椅后支架铝合金板定位；摇杆5的固定端通过摇杆固定角铁4与轮椅下交叉杆15相连，另一端通过复合铰链10与第一连杆3连接在一起；第一连杆3一端通过复合铰链与曲柄连接，另一端又由复合铰链10与动平行四边形机构中第三连杆7连接在一起；平行四边形机构又与坐垫下面铰链定位；脚踏板则通过脚踏板旋转件11由间隙配合用定位销定位与腿部杆12末端连接，确保脚踏板的旋转角度为90o。

曲柄摇杆机构的各杆件长度通过尺度设计和运动仿真模拟，能实现固定曲线，平行四边形机构用于放大曲线范围，使小腿运动幅度在35o-55o范围内，达到训练的目的；脚踏板旋转机构既能适应脚的位置，又能方便人们从轮椅上的进出。

本发明的工作原理：

如附图所示，左右两套连杆机构各有一个步进电机驱动，当步进电机1转动，通过联轴器连接使曲柄转动，带动曲柄摇杆机构运动，实现步态运动轨迹。曲柄摇杆机构又通过复合铰链6与平行四边形机构连接，实现机构倒置并放大原来的步态曲线。脚踏板旋转机构通过定位销可以实现90°转动，使训练者出入方便。脚踏板还可以绕脚踏板中心轴自由转动。两套机构对称布置，驱动联动，运动时曲柄位置相差180o，可使左右腿模仿步行左右交替运动。

本发明还可以用于其它有需要同类型运动的下肢康复训练器或者其它机械装置。

Claims (4)

1.下肢康复训练轮椅，其特征在于：在轮椅下方装有下肢康复训练装置，该装置有由第一曲柄（2）、第一连杆（3）、摇杆固定角铁（4）、摇杆（5）组成曲柄摇杆机构；第二连杆（6）、第三连杆（7）、坐垫（16）、腿部支撑杆（9）组成平行四边形机构；由脚踏板旋转件（11）、脚踏板（12）组成脚踏板旋转机构和固定在固定件（13）上的步进电机（1）组成，其特征在于：各个运动构件在做动联接时均采用轴承，轴承通过轴肩固定，确保整个机构及各个杆件不发生沿Z方向上的移动，防止运动不稳定引起的干涉；平行四边形机构与坐垫通过铰链连接，铰链中也使用轴承，增大了转动的灵活性；脚踏板旋转件的轴线与腿部支撑杆末端的轴线保持重合，脚踏板通过螺栓与脚踏板旋转件固定，并由定位销确定旋转角度，步进电机（1）的一端通过联轴器与曲柄摇杆机构的第一曲柄（2）相连，另一端通过步进电机固定件（13）与轮椅后支架铝合金板定位；摇杆（5）的固定端通过摇杆固定角铁与轮椅下交叉杆（15）相连，另一端通过复合铰链（10）与第一连杆（3）铰接在一起；第一连杆（3）一端通过复合铰链（10）与第一曲柄（2）铰接，另一端由复合铰链（10）与平行四边形机构中第三连杆（7）和第二连杆（6）铰接在一起；平行四边形机构又与坐垫下面铰链定位；脚踏板则通过脚踏板旋转件（11）由间隙配合用定位销定位与腿部杆末端连接，确保脚踏板的旋转角度为90o。

2.根据权利要求1所述的下肢康复训练轮椅，其特征在于：曲柄摇杆机构的各杆件长度通过尺度设计和运动仿真模拟，能实现康复训练所需的固定曲线；平行四边形机构用于放大曲线范围，使腿部关节运动幅度在设定范围内，达到训练的目的；脚踏板旋转机构既能适应脚裸关节的位置，侧翻时又能方便人们从轮椅上的进出。

3.根据权利要求1所述的下肢康复训练轮椅，其特征在于：轮椅左右两侧各有一套连杆机构、各有一个步进电机驱动，两套机构对称布置，运动时曲柄位置相差180o，可使左右腿模仿步行左右交替运动。

4.根据权利要求1所述的下肢康复训练轮椅，其特征在于：当步进电机1转动，通过联轴器连接使曲柄转动，带动曲柄摇杆机构运动，实现步态运动轨迹，曲柄摇杆机构与平行四边形机构铰接，实现机构倒置并放大原来的步态曲线，脚踏板旋转机构通过定位销可以实现90°翻转，使训练者出入方便，脚踏板还可以绕脚踏板中心轴自由转动。