CN105477830A - 上下肢可变轨迹减重康复机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上下肢可变轨迹减重康复机器人,其包括机架、上肢训练机构以及下肢训练机构;上肢训练机构包括:第二连杆的上端与支撑杆构成转动副,下端与第三连杆的首端构成转动副,顶端设有把手的第一连杆插入第二连杆内构成移动副和转动副,下肢训练机构包括:脚踏安装于脚踏板上,脚踏板的前端与曲柄的前端连接构成转动副,曲柄的后端与动力机构的输出轴垂直固联,脚踏板的中部与第三连杆的末端连接构成转动副,后端与脚踏板支撑架连接构成移动副和转动副;脚踏板支撑架的首端与直线致动器的上端连接构成转动副,末端连接在机架上构成转动副,直线致动器的下端铰接在机架上。本发明可以上下肢协同训练,训练时的轨迹可调节。
Description
技术领域:
本发明涉及一种上下肢可变轨迹减重康复机器人,属于康复医疗器械领域。
背景技术:
《2010年度中国老龄事业发展统计公报》指出,全国60岁及以上老年人口己达1.7765亿,占总人口的比重达13.26%,与2000年第五次全国人口普查相比,上升了2.93个百分点,可见我国老龄化程度正在继续加深;随着社会的发展,交通事故、地震等受伤的人员被救活的成功率大大增加,但这部分幸存的人中大部分伴随着肢体瘫痪;由于人们生活水平的增高,人们饮食条件得到了很大的改善,也因为营养过剩引起了一系列疾病如高血压、脑血栓等,这类疾病一般都会伴随着肢体疾病。老年病的预防和康复、残疾人的训练和康复、各类疾病引发的肢体症状的训练和康复是当今社会面临的严重问题。近年来康复器械的研究也有了诸多成功,特别是减重式康复机器人是当今康复器械研究的重点,也是被人们普遍认可的一种训练方式,但是这类机器人存在着以下不足:训练器械结构复杂、只可训练下肢、运动形式及轨迹单一、价格昂贵,所以不具有普遍适用性,难以满足不同人群、不同个体的康复训练要求。
发明内容:
为克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种上下肢可变轨迹减重康复机器人,康复者可以上下肢协同训练,训练时的轨迹可调节,可以适用于不同的个体,具有普遍适用性。
本发明解决技术问题采用如下技术方案:
上下肢可变轨迹减重康复机器人,其包括机架、上肢训练机构以及下肢训练机构;
所述上肢训练机构包括:支撑杆、第一连杆、第二连杆及第三连杆;所述支撑杆自所述机架的侧部横向延伸出来,所述第二连杆的上端与所述支撑杆的自由端构成转动副,第二连杆的下端与所述第三连杆的首端构成转动副,所述第一连杆插入第二连杆内构成移动副和转动副,并在第一连杆的顶端设有把手;
所述下肢训练机构包括:
脚踏、脚踏板、脚踏板支撑架、直线致动器、曲柄以及动力机构,所述脚踏安装于所述脚踏板上,脚踏板的前端与所述曲柄的前端连接构成转动副,曲柄的后端与动力机构的输出轴垂直固联,脚踏板的中部与所述第三连杆的末端连接构成转动副,脚踏板的后端与所述脚踏板支撑架连接构成移动副和转动副;脚踏板支撑架的首端与所述直线致动器的上端连接构成转动副,脚踏板支撑架的末端连接在机架上构成转动副,直线致动器的下端铰接在机架上。
所述第二连杆的上端为管状结构,所述第一连杆的下端插入在第二连杆内,并在第二连杆的侧部设有径向锁紧螺栓锁紧第一连杆。
所述脚踏在脚踏板的安装位置可调,以改变脚踏的类步态运动轨迹。
所述曲柄与脚踏板的连接位置可调,以改变脚踏板上脚踏的类步态运动轨迹。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
本发明的康复机器人,脚踏安装在脚踏板上,脚踏板与脚踏板支撑架连接构成移动副和转动副,脚踏板支撑架由线性制动器驱动摆动;脚踏板同时又与曲柄连接构成转动副,曲柄由动力机构驱动做圆周运动,这样可使脚踏板上的脚踏形成类椭圆的运动轨迹,康复者的脚部可固定在脚踏上,随着脚踏做类步态运动进行康复训练。
上肢训练机构的第三连杆与下肢训练机构的脚踏板构成转动副,促使康复者在进行下肢类步态训练的同时,协同上肢进行训练,模拟类步态行走及摆臂动作协同进行。
附图说明:
图1为本发明的结构示意图;图2为图1的A向截面示意图;图3为脚部训练机构的传动结构示意图;图4为图1的B向截面示意图(脚部训练机构—包含第三连杆、第二连杆的立体图)。
图中标号:1支撑杆,2机架,3把手,4第一连杆,5第二连杆,6第三连杆,7曲柄,8动力机构,9脚踏板,10脚踏,11脚踏板支撑架,12直线致动器。
以下通过具体实施方式,并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式:
实施例:参见附图,本实施例的上下肢可变轨迹减重康复机器人,其包括机架2、上肢训练机构以及下肢训练机构;
其中,上肢训练机构包括:支撑杆1、第一连杆4、第二连杆5及第三连杆6;支撑杆1自机架2的侧部横向延伸出来,第二连杆5的上端与支撑杆1的自由端构成转动副,第二连杆5的下端与第三连杆6的首端构成转动副,第一连杆4插入第二连杆5内构成移动副和转动副,并在第一连杆4的顶端设有把手3;具体结构为:第二连杆5的上端为管状结构,第一连杆4的下端插入在第二连杆5内,并在第二连杆5的侧部设有径向锁紧螺栓用于锁紧第一连杆4。
下肢训练机构包括:
脚踏10、脚踏板9、脚踏板支撑架11、直线致动器12、曲柄7以及动力机构8,脚踏10安装于脚踏板9上,脚踏板9的前端与曲柄7的前端连接构成转动副,曲柄7的后端与动力机构8的输出轴垂直固联,由动力机构8的输出轴带动曲柄7做整周运动,脚踏板9的中部与第三连杆6的末端连接构成转动副,脚踏板9的后端与脚踏板支撑架11连接构成移动副和转动副;脚踏板支撑架11的首端与直线致动器12的上端连接构成转动副,脚踏板支撑架11的末端连接在机架2上构成转动副,直线致动器12的下端铰接在机架2上。具体设置中,脚踏10在脚踏板9上的安装位置随调,以改变脚踏的类步态运行轨迹,脚踏板9的前端与曲柄7的前端侧面之间可通过类似销轴的部件相互连接构成转动副,脚踏板9中部与第三连杆6的末端侧面之间可通过类似销轴的部件相互连接构成转动副,脚踏板9的后端与脚踏板支撑架11之间的连接方式为:在脚踏板支撑架11的侧面设置沿长度方向设置导槽,并设置与所述导槽匹配的滑块,滑块上垂直固联有圆形杆件(类似于销轴),该圆形杆件插入在脚踏板后端侧面的圆孔中(间隙配合)。此时脚踏板9的后端与脚踏板支撑架11即构成移动副和转动副。上述曲柄7与脚踏板9的连接位置可调,以改变脚踏板上脚踏10的类步态运动轨迹。
具体设置中,机架2可由底座以及与底座为一体结构的支撑柱构成,直线致动器12的下端、脚踏板支撑架11的一端可以铰接在底座上,动力机构8安装在底座上,支撑杆1设置在支撑柱上。上肢训练机构、下肢训练机构在支撑柱的两侧对称设置。在支撑柱的顶部及背面设有定滑轮,绳索的一端固定在康复者上身,另一端绕过两个定滑轮拴着配重,可以减轻康复者的自重。
康复训练时,康复者站在脚踏10,可调整脚踏10在脚踏板9上的位置,以便康复者得到舒适的训练姿势,康复者手部握紧把手3,同样,可调整第一连杆4插入第二连杆5内的深度,以适应不同身高的训练者,再转动第一连杆4,以使把手3转到合适的角度,然后再锁紧第一连杆4。曲柄7在动力机构8的驱动下做圆周运动,带动脚踏板9,从而带动脚踏10做类椭圆运动,即带动康复者腿部做类步态训练;而把手3的运动轨迹和脚踏10的运动轨迹异步进行,符合正常人行走的习惯。
而直线致动器12的驱动下脚踏板支撑架11相对于机架2转动,从而调节脚踏板9的运动轨迹,即改变康复者训练时的步态轨迹。
动力机构8上装有阻力装置,如磁控阻力、摩擦阻力等,可以控制阻力矩的大小,为主动训练提供阻力,实现在规定轨迹的主动运动中进行力量训练的目的;结合被动训练,从而可以满足主被动训练的需要。
使用中,根据康复者的身体参数和训练要求,直线致动器12驱动脚踏板支撑架11到合适的位置,并自锁,进行平地步态训练或者上下楼梯训练;
根据康复者的身体参数和训练要求,脚踏板9安装在曲柄7的不同位置处,调整康复者训练的强度,脚踏10安装在脚踏板9的不同位置适应于不同训练者的不同步态要求。
根据康复者的身体参数和训练要求,控制动力机构8,选择主动训练或者被动训练。
根据康复者的身体参数和训练要求,在辅助传动装置的作用下,通过减重系统调节康复者下肢承受的体重,使康复者在最好的状态下进行训练。
Claims (4)
1.上下肢可变轨迹减重康复机器人,其特征在于包括机架(2)、上肢训练机构以及下肢训练机构;
所述上肢训练机构包括:支撑杆(1)、第一连杆(4)、第二连杆(5)及第三连杆(6);所述支撑杆自所述机架(2)的侧部横向延伸出来,所述第二连杆(5)的上端与所述支撑杆的自由端构成转动副,第二连杆(5)的下端与所述第三连杆(6)的首端构成转动副,所述第一连杆(4)插入第二连杆(5)内构成移动副和转动副,并在第一连杆(4)的顶端设有把手(3);
所述下肢训练机构包括:
脚踏(10)、脚踏板(9)、脚踏板支撑架(11)、直线致动器(12)、曲柄(7)以及动力机构,所述脚踏(10)安装于所述脚踏板(9)上,脚踏板(9)的前端与所述曲柄(7)的前端连接构成转动副,曲柄(7)的后端与动力机构的输出轴垂直固联,脚踏板的中部与所述第三连杆(6)的末端连接构成转动副,脚踏板的后端与所述脚踏板支撑架(11)连接构成移动副和转动副;脚踏板支撑架(11)的首端与所述直线致动器(12)的上端连接构成转动副,脚踏板支撑架(11)的末端连接在机架(2)上构成转动副,直线致动器(12)的下端铰接在机架(2)上。
2.根据权利要求1所述的上下肢可变轨迹减重康复机器人,其特征在于,所述第二连杆(5)的上端为管状结构,所述第一连杆(4)的下端插入在第二连杆内,并在第二连杆的侧部设有径向锁紧螺栓锁紧第一连杆(4)。
3.根据权利要求1所述的上下肢可变轨迹减重康复机器人,其特征在于,所述脚踏(10)在脚踏板的安装位置可调,以改变脚踏(10)的类步态运动轨迹。
4.根据权利要求1所述的上下肢可变轨迹减重康复机器人,其特征在于,所述曲柄(7)与脚踏板(9)的连接位置可调,以改变脚踏板上脚踏(10)的类步态运动轨迹。
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