CN104587636A - 一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人 - Google Patents

一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人 Download PDF

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一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，它涉及一种康复训练用医疗器械，以解决现有下肢康复机器人只能提供单一的坐姿状态的腿部训练，不能使全身肌群进行有机结合的锻炼，而且穿戴和操作时繁琐不方便，需要在医护人员的帮助下进行康复训练的问题，它包括支撑架、电动升降旋转座椅、牵拉装置、电动跑步机和控制系统；支撑架包括底座、框架和两套扶手；控制系统包括触控屏和手持控制器；牵拉装置包括胸带和四套牵拉机构，四套牵拉机构呈矩形阵列排布在框架的上端；每套牵拉机构包括直流电机、减速器、力矩传感器、绕线轴和柔性索，直流电机固装在框架上，框架安装在底座上。本发明用于下肢康复训练。

Description

一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人
技术领域
本发明涉及一种康复训练用医疗器械，具体涉及一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人。
背景技术
近年由于脑卒中、脊髓损伤、外伤、脊髓性肌萎缩、多发性硬化症等疾病使患者出现偏瘫的人数不断增多。医学理论和临床医学实践证明，患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外。正确的、科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高具有非常重要的作用。因此设计一种下肢康复训练机器人有着比较重要的意义。
一般传统意义的下肢康复机器人只能提供单一的坐姿状态的腿部训练，不能使全身肌群进行有机结合的锻炼。而且传统意义的康复机器人，在穿戴、进出、操作时繁琐不方便，需要在医护人员的帮助下进行康复训练。
发明内容
本发明是为解决现有下肢康复机器人只能提供单一的坐姿状态的腿部训练，不能使全身肌群进行有机结合的锻炼，而且穿戴和操作时繁琐不方便，需要在医护人员的帮助下进行康复训练的问题，进而提供一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人包括支撑架、电动升降旋转座椅、牵拉装置、电动跑步机和控制系统；
支撑架包括底座、框架和两套扶手；控制系统包括触控屏和手持控制器；
牵拉装置包括胸带和四套牵拉机构，四套牵拉机构呈矩形阵列排布在框架的上端；每套牵拉机构包括直流电机、减速器、力矩传感器、绕线轴和柔性索；直流电机的轴向水平布置，直流电机固装在框架上，直流电机的输出端安装有减速器，减速器安装在力矩传感器的输入轴上，力矩传感器的输出轴与绕线轴连接，绕线轴上缠绕有柔性索；
框架安装在底座上，框架内安装有平行设置的两套扶手，位于两套扶手内的底座上安装有电动跑步机，电动升降旋转座椅安装在底座上，电动跑步机位于电动升降旋转座椅的前方设置，位于两套扶手内的框架上安装有触控屏，触控屏和电动升降旋转座椅之间的框架上滑动安装有手持控制器；胸带布置在框架内，四根柔性索连接在胸带上；
触控屏用于控制电动跑步机的运行速度以及四套牵拉机构的直流电机的运转方向和转速；手持控制器用于控制电动升降旋转座椅的升降高度、控制电动跑步机的运行速度以及四套牵拉机构的直流电机的运转方向和转速。
本发明有益效果是：一、本发明设置有胸带，减少穿戴难度，设置主控制器触控屏以及副控制器手持控制器，直流驱动电机通过减速器传递驱动力给力矩传感器，力矩传感器与绕线轴相连使绕线轴在水平面旋转，带动柔性索，并牵引胸带运动。手持式控制器可根据患者坐、立方式的不同调节到最适位置。通过触控屏和手持控制器的控制，调节康复训练模式，进行下肢康复训练。过手持控制器控制电动升降旋转座椅的升降高度，使椅身达到合适高度，患者进行低重力行走运动下肢康复训练。手持控制器随患者位置可以滑动，降低操作难度，手持控制器可内置多种训练程序，适合不同患者进行康复训练。
二、本发明的牵拉式多功能下肢康复机器人牵拉方式采用的是柔性索牵拉，其结构不同于刚性结构，柔性索可以实现不对患者造成外力伤害；在驱动方面通过力矩传感器反馈的数据来调节电机转速，当力矩突变超出阈值时，控制系统会及时切断电源。本发明可以实现结合全身肌群进行下肢康复训练，更加贴合日常生活中多种劳作姿势，使全身肌群进行有机结合的锻炼。
三、本发明具有自主训练功能，能够根据不同状况进行不同模式和强度的康复训练教程。
附图说明
图1是本发明去掉胸带的立体结构示意图，图2是坐姿状态时的本发明立体结构示意图，图3是站姿状态时的本发明立体结构示意图，图4是图2的俯视图，图5是图3的俯视图，图6是图2的B向视图，图7是图3的C向视图，图8是图5的D处放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图8说明，本实施方式的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人包括支撑架、电动升降旋转座椅2、牵拉装置、电动跑步机13和控制系统；
支撑架包括底座1、框架4和两套扶手11；控制系统包括触控屏7和手持控制器9；
牵拉装置包括胸带10和四套牵拉机构A，四套牵拉机构A呈矩形阵列排布在框架4的上端；每套牵拉机构A包括直流电机5、减速器16、力矩传感器14、绕线轴15和柔性索3；直流电机5的轴向水平布置，直流电机5固装在框架4上，直流电机5的输出端安装有减速器16，减速器16安装在力矩传感器14的输入轴上，力矩传感器14的输出轴与绕线轴15连接，绕线轴15上缠绕有柔性索3；
框架4安装在底座1上，框架4内安装有平行设置的两套扶手11，位于两套扶手11内的底座1上安装有电动跑步机13，电动升降旋转座椅2安装在底座1上，电动跑步机13位于电动升降旋转座椅2的前方设置，位于两套扶手11内的框架4上安装有触控屏7，触控屏7和电动升降旋转座椅2之间的框架4上滑动安装有手持控制器9；胸带10布置在框架4内，四条柔性索3连接在胸带10上；
触控屏7用于控制电动跑步机13的运行速度以及四套牵拉机构A的直流电机5的运转方向和转速；手持控制器9用于控制电动升降旋转座椅2的升降高度、控制电动跑步机13的运行速度以及四套牵拉机构A的直流电机5的运转方向和转速。
本实施方式的触控屏7和手持控制器9通过控制线与电动跑步机13、电动升降旋转座椅2及直流电机5连接。手持控制器9通过绳索及滑块连接在框架4上。直流电机5、减速器16、力矩传感器14和绕线轴15四者同轴设置。
本实施方式的手持控制器9和触控屏7为现有技术，手持控制器9可采用芜湖同驰机电有限公司生产的科蒂斯1313-4401工厂级手持式编程器，可兼容各类型CURTIS控制器；触控屏7可选用成都朗睿德科技有限公司生产的型号为K320的多功能触摸板，额定电压为DC12(伏)；或者触控屏7选用上海凡昶信息科技有限公司生产的ET1739L的液晶LCD触摸屏，它支持混批；电动跑步机13采用现有技术的电动跑步机；电动升降旋转座椅采用现有技术的座椅，座椅可手动旋转。
具体实施方式二：结合图1和图8说明，本实施方式的每套牵拉机构A的直流电机5为无刷直流电机。如此设置，启动转矩大，质轻出力大，效率高，可靠性好。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明，本实施方式的电动升降座椅2的升降结构为电动升降柱2-1。如此设置，结构紧凑，便于调节升降高度，使椅身达到合适高度，患者能实现低重力行走运动下肢康复训练。本实施方式的电动升降柱采用现有技术实现。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式的框架4为由八根连接杆4-1组成的长方体形结构，框架4上部的四根连接杆4-1中相对的两根连接杆4-1上呈矩形阵列安装有四套牵拉机构A，手持控制器9滑动安装在框架4上部的四个连接杆中与直流电机5相邻的一个连接杆4-1上。如此设置，手持控制器随患者位置可以任意滑动，降低操作难度，适合不同患者进行康复训练。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式的每套扶手11包括第一连杆11-1和第二连杆11-2，第一连杆11-1倾斜布置，第二连杆11-2竖向布置，第一连杆11-1的一端与竖向设置的连接杆4-1连接，第一连杆11-1的另一端与第二连杆11-2的上端连接，第二连杆11-2的下端与底座1连接。如此设置，适合不同患者的扶持使用，便于座或站立式康复训练。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式的支撑架还包括固定架12，固定架12安装在竖向设置的两个连接杆4-1之间，触控屏7安装在固定架12上。如此设置，触控屏单独固定，稳定可靠，便于使用。其它与具体实施方式一或五相同。
工作过程
将支撑架、电动升降旋转座椅2、牵拉装置、电动跑步机13和控制系统组装好，患者18座在电动升降旋转座椅2上，手持控制器移动至患者处，根据实际训练的需要，通过触控屏7和手持控制器9的控制，调节康复训练模式，进行坐姿或站姿状态的下肢康复训练。过手持控制器控制电动升降旋转座椅的升降高度，使椅身达到合适高度，患者进行低重力至电动跑步机进行行走运动的下肢康复训练。

Claims (6)

1.一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，其特征在于：它包括支撑架、电动升降旋转座椅(2)、牵拉装置、电动跑步机(13)和控制系统；支撑架包括底座(1)、框架(4)和两套扶手(11)；控制系统包括触控屏(7)和手持控制器(9)；牵拉装置包括胸带(10)和四套牵拉机构(A)，四套牵拉机构(A)呈矩形阵列排布在框架(4)的上端；每套牵拉机构(A)包括直流电机(5)、减速器(16)、力矩传感器(14)、绕线轴(15)和柔性索(3)；直流电机(5)的轴向水平布置，直流电机(5)固装在框架(4)上，直流电机(5)的输出端安装有减速器(16)，减速器(16)安装在力矩传感器(14)的输入轴上，力矩传感器(14)的输出轴与绕线轴(15)连接，绕线轴(15)上缠绕有柔性索(3)；框架(4)安装在底座(1)上，框架(4)内安装有平行设置的两套扶手(11)，位于两套扶手(11)内的底座(1)上安装有电动跑步机(13)，电动升降旋转座椅(2)安装在底座(1)上，电动跑步机(13)位于电动升降旋转座椅(2)的前方设置，位于两套扶手(11)内的框架(4)上安装有触控屏(7)，触控屏(7)和电动升降旋转座椅(2)之间的框架(4)上滑动安装有手持控制器(9)；胸带(10)布置在框架(4)内，四条柔性索(3)连接在胸带(10)上；
触控屏(7)用于控制电动跑步机(13)的运行速度以及四套牵拉机构(A)的直流电机(5)的运转方向和转速；手持控制器(9)用于控制电动升降旋转座椅(2)的升降高度、控制电动跑步机(13)的运行速度以及四套牵拉机构(A)的直流电机(5)的运转方向和转速。
2.根据权利要求1所述的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，其特征在于：每套牵拉机构(A)的直流电机(5)为无刷直流电机。
3.根据权利要求1或2所述的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，其特征在于：电动升降座椅(2)的升降结构为电动升降柱(2-1)。
4.根据权利要求3所述的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，其特征在于：框架(4)为由八根连接杆(4-1)组成的长方体形结构，框架(4)上部的四根连接杆(4-1)中相对的两根连接杆(4-1)上呈矩形阵列安装有四套牵拉机构(A)，手持控制器(9)滑动安装在框架(4)上部的四个连接杆中与直流电机(5)相邻的一个连接杆(4-1)上。
5.根据权利要求4所述的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，其特征在于：每套扶手(11)包括第一连杆(11-1)和第二连杆(11-2)，第一连杆(11-1)倾斜布置，第二连杆(11-2)竖向布置，第一连杆(11-1)的一端与竖向设置的连接杆(4-1)连接，第一连杆(11-1)的另一端与第二连杆(11-2)的上端连接，第二连杆(11-2)的下端与底座(1)连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种牵拉式多功能下肢康复训练机器人，其特征在于：支撑架还包括固定架(12)，固定架(12)安装在竖向设置的两个连接杆(4-1)之间，触控屏(7)安装在固定架(12)上。
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