CN106176142A - 一种下肢助力与训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下肢助力与训练装置，包括大腿运动机构和小腿运动机构，所述大腿运动机构为两自由度空间运动机构；所述大腿运动机构上设有大腿支撑与固定部件，所述小腿运动机构上设有小腿支撑与固定部件。本发明结构简单、便于嫁接到其它康复和健身训练器械、座椅、按摩椅和轮椅上。本发明应用范围广，可用于下肢在三维空间实现康复训练和锻炼。本发明也是一种助力装置，可以带动腿部运动，起到助力的作用。本发明康复训练模式多样，使用过程中把两对装置对称布置于左/右腿旁，可以实现同步/异步训练。

Description

一种下肢助力与训练装置
技术领域
本发明涉及康健医疗和运动健身器械领域，具体地说涉及一种下肢助力与训练装置。
背景技术
社会老龄化程度日益加深、脑卒中、脊髓损伤等原因导致肢体功能运动降低，甚至全部丧失，严重影响了生活质量。康复治疗是恢复运动功能的有效途径，传统物理治疗师与病人一对一的康复治疗方式存在劳动强度大、治疗费用高等不足，因此，康复训练设备解决这一矛盾的有效途径。
从上世纪中叶以来在康复训练设备上取得了诸多成果，如单自由度式、外骨骼、悬吊式等。但它们存在着以下不足：操作复杂、运动形式单一、难以模拟人体三维运动等，研制一款能够实现人体下肢三维运动康复训练及具有助力作用的装置具有一定现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、应用范围广泛、可嫁接到其他康复和健身器械上、能应用在下肢的康复和健身训练的下肢助力与训练装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种下肢助力与训练装置，包括大腿运动机构和小腿运动机构，所述大腿运动机构为两自由度空间运动机构；
所述大腿运动机构上设有大腿支撑与固定部件，所述小腿运动机构上设有小腿支撑与固定部件。
进一步地，还包括脚部运动机构，所述脚部运动机构也为两自由度空间运动机构，所述脚部运动机构上设有脚部支撑与固定部件。
进一步地，所述两自由度空间运动机构包括支撑板、主连接杆、副伸缩杆和转轴，所述转轴转动安装在支撑板上，所述主连接杆和副伸缩杆的一端分别铰接在转轴上，所述副伸缩杆的另一端铰接在主连接杆的中部。
进一步地，所述两自由度空间运动机构还包括第一驱动结构，所述第一驱动结构包括第一驱动轴以及用于带动第一驱动轴转动的第一电机，所述第一驱动轴上设有第一主动齿轮，所述转轴上设有第一从动齿轮，所述第一主动齿轮与第一从动齿轮相互啮合。
进一步地，所述小腿运动机构包括连接块、支撑杆和推动伸缩杆，所述支撑杆和推动伸缩杆的一端分别铰接在连接块上，所述推动伸缩杆的另一端铰接在支撑杆的中部。
进一步地，所述大腿支撑与固定部件包括大腿托盘，所述连接块通过连接轴铰接在大腿托盘上。
进一步地，所述大腿托盘上还设有用于带动连接块转动的第二驱动结构，所述第二驱动结构包括第二驱动轴以及用于带动第二驱动轴转动的第二电机，所述第二驱动轴上设有第二主动齿轮，所述连接块与连接轴转动配合，所述连接块上设有齿牙，所述第二主动齿轮与齿牙相互啮合。
进一步地，所述脚部运动机构通过连接杆滑动套接在支撑杆的另一端。
进一步地，所述小腿支撑与固定部件包括小腿托盘以及设于所述小腿托盘上的小腿绑带。
进一步地，所述脚部支撑与固定部件包括脚踏以及设于脚踏上的脚部绑带。
本发明的有益效果为：
本发明结构简单、便于嫁接到其它康复和健身训练器械、座椅、按摩椅和轮椅上。
本发明应用范围广，可用于下肢在三维空间实现康复训练和锻炼。
本发明也是一种助力装置，可以带动腿部运动，起到助力的作用。
本发明康复训练模式多样，使用过程中把两对装置对称布置于左/右腿旁，可以实现同步/异步训练。
本发明结构紧凑灵活，可以自由收放，不使用时可以折叠，占用空间小。
本发明具有可调节性，大腿、小腿和脚部三部分可实现串联组合也可以拆开进行分别对骻、膝、踝关节的康复训练。
本发明实现不同轨迹、不同幅度的运动训练，使其既能适应同一位训练者在不同的康复期和训练状态的锻炼的情况，又能满足不同身高的训练者进行康复和健身锻炼的需求。
附图说明
图1是本发明一实施例的立体结构示意图。
图2是本发明一实施例的左视图。
图3是图2的右视图。
图4是图2的俯视图。
附图中各部件的标记为：001支撑板、002主连接杆、003副伸缩杆、004转轴、005第一电机、006第一主动齿轮、007第一从动齿轮、10大腿运动机构、11大腿支撑与固定部件、111大腿托盘、112大腿绑带、20小腿运动机构、201连接块、2011齿牙、202支撑杆、203推动伸缩杆、204连接轴、205第二电机、206第二主动齿轮、207固定块、208连接杆、21小腿支撑与固定部件、211小腿托盘、212小腿绑带、30脚部运动机构、31脚部支撑与固定部件、311脚踏、312脚部绑带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
参见图1、图2、图3和图4。
本发明一实施例的下肢助力与训练装置，包括依次串联的大腿运动机构10、小腿运动机构20和脚部运动机构30，所述大腿运动机构10以及脚部运动机构30均为两自由度空间运动机构；
所述大腿运动机构10上设有大腿支撑与固定部件11，所述小腿运动机构20上设有小腿支撑与固定部件21，脚部运动机构30上设有脚部支撑与固定部件31。
本实施例中，所述两自由度空间运动机构包括支撑板001、主连接杆002、副伸缩杆003和转轴004，所述转轴004的两端分别通过轴承转动安装在支撑板001上，所述主连接杆002和副伸缩杆003的后端分别铰接在转轴004上，所述副伸缩杆003的前端铰接在主连接杆002的中部；具体实施中，为方便使用者在坐姿下进行训练，转轴004竖直布置，主连接杆002水平布置，副伸缩杆003位于主连接杆002的下方。
本实施例中，所述大腿支撑与固定部件11包括大腿托盘111以及设于所述大腿托盘111上的大腿绑带112，所述大腿托盘111固定在大腿运动机构10中的主连接杆002的前端；所述脚部支撑与固定部件31包括脚踏311以及设于脚踏311上的脚部绑带312，所述脚踏311固定在脚部运动机构30中的主连接杆的前端。
为简洁描述起见，附图中只在大腿运动机构10部分的两自由度空间运动机构进行标注，脚部运动机构30部分的两自由度空间运动机构在整体上比大腿运动机构10部分的两自由度空间运动机构的尺寸要小，这样设计符合人体下肢结构。
进行训练时，将大腿和脚部分别搭放在大腿运动机构10和脚部运动机构30上，并分别通过大腿支撑与固定部件11和脚部支撑与固定部件31固定，来回转动转轴004，主连接杆002和副伸缩杆003左右往复转动，即可带动大腿和脚部左右摆动，主连接杆002也采用伸缩杆结构，伸缩主连接杆002，可带动大腿和脚部前后伸展，伸缩副伸缩杆003，可带动主连接杆002上下往复转动，从而带动大腿和脚部抬起和落下，可以看出，采用两自由度空间运动机构的大腿运动机构10和脚部运动机构30能够实现大腿和脚部的全方位运动，具有非常好的锻炼效果。
本实施例中，所述两自由度空间运动机构还包括第一驱动结构，所述第一驱动结构包括第一驱动轴以及用于带动第一驱动轴转动的第一电机005，第一驱动轴和第一电机005也安装在支撑板001上，所述第一驱动轴上设有第一主动齿轮006，所述转轴004上设有第一从动齿轮007，所述第一主动齿轮006与第一从动齿轮007相互啮合。设置第一驱动结构，可提高装置的自动控制性，这种驱动方式，简单易行，通过第一主动齿轮006与第一从动齿轮007的传动作用，第一电机005即可带动转轴004在水平面内转动。为进一步简化结构，第一电机005的输出轴用作第一驱动轴，第一主动齿轮006直接一体成型在第一驱动轴上。
本实施例中，所述小腿运动机构20包括连接块201、支撑杆202和推动伸缩杆203，所述支撑杆202和推动伸缩杆203的上端分别铰接在连接块201上，所述推动伸缩杆203的下端铰接在支撑杆202的中部；所述小腿支撑与固定部件21包括小腿托盘211以及设于所述小腿托盘211上的小腿绑带212。
进行训练时，将小腿搭放在小腿运动机构20上，并通过小腿支撑与固定部件21固定，伸缩推动伸缩杆203，可带动支撑杆202上下往复转动，从而带动小腿抬起和落下，得到锻炼。
为方便成型和安装，小腿支撑与固定部件21通过固定块207固定在支撑杆202上，推动伸缩杆203的下端铰接在该固定块207上。
本实施例中，大腿托盘111和小腿托盘211大体上呈U形块状，分别通过相应的绑带围合形成限定空间，从而束缚住大腿或小腿。
本实施例中，所述连接块201的顶部通过连接轴204铰接在大腿托盘111上，连接轴204平行于主连接杆002，较为符合下肢运动规律，所述大腿托盘111上还设有用于带动连接块201转动的第二驱动结构。小腿运动机构20通过上述结构与大腿运动机构10连接，可以进步增强小腿的锻炼，在进行锻炼时，通过第二驱动结构带动连接块201转动，即可带动支撑杆202和推动伸缩杆203左右往复晃动，从而带动小腿左右摆动，得到锻炼。
本实施例中，所述第二驱动结构包括第二驱动轴以及用于带动第二驱动轴转动的第二电机205，所述第二驱动轴上设有第二主动齿轮206，所述连接块201通过轴承与连接轴204转动配合，所述连接块201上设有齿牙2011，所述第二主动齿轮206与齿牙2011相互啮合。这种驱动方式，简单易行，可提高装置的自动控制性。
本实施例中，所述脚部运动机构30通过连接杆208滑动套接在支撑杆202的另一端。这样设计，方便拆装，而且可以调节小腿长度适用不同人群。上面所述的各伸缩杆可以是电动直线推杆、液压推杆甚至是涡轮蜗杆副等，只要能伸缩、长度可调即可。
本实施例的各级运动机构是相互连动的，上级机构的动作会带动下级机构的动作，比如，大腿运动机构10的动作，会带动小腿运动机构20、脚部运动机构30的动作，以此类推。当然，上述各级运动机构也可以是相互独立，同样能够实现有效锻炼的目的。
本发明下肢助力与训练装置可以嫁接到训练椅上，具体可将大腿运动机构10中的支撑板001固定在训练椅上。主动训练时，通过调节电机自身的控制电流可阻力环节，能够实现主动训练，不仅可以作为康复锻炼器使用来康复肢体，而且能够作为健身器械使用来增强体质。
本发明下肢助力与训练装置可应用于下肢运动功能下降或丧失人群的康健训练及助力行走，帮助患者实现三维空间下运动轨迹的康健训练，能够使患者下肢完成更加复杂的空间运动，有效锻炼各关节和肌肉。对于轻度患者，能够使轻度患者在该装置的助力下行走。对于下肢体功能健全的普通人群来说，也可以进行健康训练，帮助其增强身体运动能力，应用范围广，具有非常大的产业化应用前景。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种下肢助力与训练装置，其特征在于：包括大腿运动机构(10)和小腿运动机构(20)，所述大腿运动机构(10)为两自由度空间运动机构；
所述大腿运动机构(10)上设有大腿支撑与固定部件(11)，所述小腿运动机构(20)上设有小腿支撑与固定部件(21)。
2.如权利要求1所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：还包括脚部运动机构(30)，所述脚部运动机构(30)也为两自由度空间运动机构，所述脚部运动机构(30)上设有脚部支撑与固定部件(31)。
3.如权利要求1或2所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述两自由度空间运动机构包括支撑板(001)、主连接杆(002)、副伸缩杆(003)和转轴(004)，所述转轴(004)转动安装在支撑板(001)上，所述主连接杆(002)和副伸缩杆(003)的一端分别铰接在转轴(004)上，所述副伸缩杆(003)的另一端铰接在主连接杆(002)的中部。
4.如权利要求3所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述两自由度空间运动机构还包括第一驱动结构，所述第一驱动结构包括第一驱动轴以及用于带动第一驱动轴转动的第一电机(005)，所述第一驱动轴上设有第一主动齿轮(006)，所述转轴(004)上设有第一从动齿轮(007)，所述第一主动齿轮(006)与第一从动齿轮(007)相互啮合。
5.如权利要求1或2所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述小腿运动机构(20)包括连接块(201)、支撑杆(202)和推动伸缩杆(203)，所述支撑杆(202)和推动伸缩杆(203)的一端分别铰接在连接块(201)上，所述推动伸缩杆(203)的另一端铰接在支撑杆(202)的中部。
6.如权利要求5所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述大腿支撑与固定部件(11)包括大腿托盘(111)，所述连接块(201)通过连接轴(204)铰接在大腿托盘(111)上。
7.如权利要求6所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述大腿托盘(111)上还设有用于带动连接块(201)转动的第二驱动结构，所述第二驱动结构包括第二驱动轴以及用于带动第二驱动轴转动的第二电机(205)，所述第二驱动轴上设有第二主动齿轮(206)，所述连接块(201)与连接轴(204)转动配合，所述连接块(201)上设有齿牙(2011)，所述第二主动齿轮(206)与齿牙(2011)相互啮合。
8.如权利要求5所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述脚部运动机构(30)通过连接杆(208)滑动套接在支撑杆(202)的另一端。
9.如权利要求1或2所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述小腿支撑与固定部件(21)包括小腿托盘(211)以及设于所述小腿托盘(211)上的小腿绑带(212)。
10.如权利要求1或2所述的下肢助力与训练装置，其特征在于：所述脚部支撑与固定部件(31)包括脚踏(311)以及设于脚踏(311)上的脚部绑带(312)。
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