CN106667729B - 一种多功能肢体助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能肢体助力装置，包括机架、滚动轮、电机、上肢支撑机构、臀部支撑机构以及连杆机构，滚动轮设置于机架底部，上肢支撑机构与机架顶部相连接，连杆机构为一对，对称设置于机架的左右两侧边；连杆机构包括摇杆、连架杆、同源杆、连杆和曲柄，摇杆和曲柄的一端分别铰接于机架前侧上部和后侧下部，连架杆的两端分别与摇杆和曲柄的另一端铰接，同源杆的两端分别与连架杆中部铰接、臀部支撑机构相连接，连杆的两端分别与同源杆的中部和曲柄的中部铰接，电机铰接于机架上，位于曲柄的下方且其输出轴与曲柄相连接。该助力装置可同时实现助起/坐和行走功能，具有质量小、可靠性高、成本低的优点，极具应用前景。

Description

一种多功能肢体助力装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种多功能肢体助力装置。

背景技术

针对下肢功能障碍的用户，常见的辅助和康复产品往往只具备辅助用户站起/坐下或下肢康复训练的某一项，而不能很好的将两者结合，因而具有很大的使用局限性。并且，现在多数产品仍需要其他人辅助进行操作，其存在携带性差、效率低、使用寿命短、质量大、成本高、舒适性差的缺陷，因此，设计一款集助起/坐和行走功能于一体且用户可以完全独立操作的助力装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种轻便易于携带的多功能肢体助力装置，该助力装置，集助起/坐和行走功能于一体，用户可完全独立进行操作。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多功能肢体助力装置，包括机架、滚动轮、电机、上肢支撑机构、臀部支撑机构以及连杆机构，所述滚动轮设置于机架底部，上肢支撑机构与机架顶部相连接，所述连杆机构为一对，对称设置于机架的左右两侧边；

所述连杆机构包括摇杆、连架杆、同源杆、连杆和曲柄，所述摇杆和曲柄的一端分别铰接于机架前侧上部和后侧下部，所述连架杆的两端分别与摇杆和曲柄的另一端铰接，所述同源杆的两端分别与连架杆中部铰接、臀部支撑机构相连接，所述连杆的两端分别与同源杆的中部和曲柄的中部铰接，所述电机铰接于机架上，位于曲柄的下方且其输出轴与曲柄相连接。

优选地，所述臀部支撑机构包括一对对称设置的臀部支撑组件，分别与设置于机架左右两侧边的连杆机构相连接，所述臀部支撑组件包括连接盘、座板架、连接轴和座板，所述连接盘安装于座板架外侧面且与同源杆的一端相连接，所述连接轴安装于座板架内侧的轴套上，且其上套设有连接卡，所述座板与连接卡相连接。

优选地，所述连接盘上还设有限位销，用于限制连接盘的相对转动角度。

优选地，所述连接盘的内轴套和连接轴上分别安装有盘簧一和盘簧二，分别用于实现座板前倾转动的复位动作和沿垂直于连接轴的方向折叠收起的动作。

优选地，所述上肢支撑机构包括一对左右对称设置于机架顶部的上肢支撑组件，所述上肢支撑组件包括由下及上依次连接的连接件、弹簧轴套、支撑件，所述连接件与机架顶部相连接。

优选地，所述支撑件为弧形结构。

优选地，所述机架包括两个对称设置的框架、设置于左右两个框架之间连接对杆以及折叠单元，所述框架包括通过折叠单元相连接的框架上体和框架下体，所述连接对杆包括通过折叠单元相连接的左连接杆和右连接杆。

优选地，所述连接对杆的数量为两个，分别设置于两个框架上体的上部之间以及框架上体和框架下体的折叠关节连接处之间。

优选地，所述折叠单元包括若干个折叠关节。

优选地，所述滚动轮为电动滚动轮。

本发明的有益效果是：本发明提供的多功能肢体助力装置，既能很好的帮助用户实现起立/坐下的动作，同时能辅助用户行走，真正意义上实现独立操作，实现下肢障碍者的生活自理。通过采集臀部参照点在起立/坐下过程中的运动轨迹，利用同源机构原理设计的六杆机构作为执行机构，不仅能很好的拟合人体臀部运动轨迹，使用户在使用过程中感到更舒适，且采用同源机构原理可以有效的生成平行轨迹，使得机构在运转过程中不会发生相对运动，从而具有更高的稳定性和适应性。进一步的，体积相对较小，在小范围内即可实现灵活转向等作用，对各种活动环境的实用性强。整体而言，该助力装置具有质量小、可靠性高、成本低的优点，具有推广性和普及性，极具应用前景。

附图说明

图1是本发明多功能肢体助力机构的主视图；

图2是本发明多功能肢体助力机构的立体结构示意图；

图3是本发明中六杆机构简视图；

图4是本发明中机架折叠前和折叠后的结构示意图。

附图标记说明：1、机架；101、左连接杆；102、框架上体；103、右连接杆；104、折叠关节；105、框架下体；2、摇杆；3、连架杆；4、同源杆；5、左连接盘；6、座板架；7、连杆；8、曲柄；9、滚动轮；10、电机；11、折叠单元；12、连接件；13、连接杆；14、右连接盘；15、座板；16、连接轴；17、弹簧轴套；18、支撑件；19、臀部运动轨迹。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1-2所示，本发明的一种多功能肢体助力装置，包括机架1、滚动轮9、电机10、上肢支撑机构、臀部支撑机构以及连杆7机构。滚动轮9设置于机架1底部，上肢支撑机构与机架1顶部相连接，连杆7机构为一对，对称设置于机架1的左右两侧边，臀部支撑机构连杆7机构相连接。

在本实施例中，如图4所示，机架1由框架、连接对杆和折叠单元11组成。折叠单元11包括若干个折叠关节104。框架由框架上体102和框架下体105组成，框架上体102和框架下体105通过折叠关节104连接，使框架下体105可以向上翻折。框架整体从侧面形成一个直角梯形结构，其数量为两个，左右对称设置。框架采用直角梯形结构可以在保证整个机架1稳定性的同时使整体结构也尽量紧凑。连接对杆由左连接杆101和右连接杆103组成，左连接杆101和右连接杆103通过折叠关节104相连接，使左右两边的框架可以由两侧向中间收拢折叠。连接对杆的数量为两个，分别平行设置于两个框架上体102的上部之间以及框架上体102和框架下体105的折叠关节104连接处之间。值得说明的是，机架1主要是用于为其它机构提供安装位置和支撑强度，并保证用户在站起或坐下的过程中在合理的范围内不会反生后翻，同时实现辅助用户进行行走训练的功能。因而在满足上述目的和功能的基础上，对于机架1整体及局部具体采用何种结构以及具体的尺寸，并没有特殊的限制，如左右两侧的框体还可以采用等腰梯形等。进一步的，连接杆13件的数量也不限于两个，在保证机构支撑强度的基础上，可以增加或减少相应的数量。

滚动轮9设置于左右两边框架的底部，数量为四个，分别位于框架的四角处。在本实施例中，滚动轮9采用万向轮，使用户在行走中可以灵活实现小范围转向，后置的两个万向轮上还安装有锁止装置。基于模块化的设计理念，滚动轮9为模块化处理的具有便于小车行走的功能模块，显然可以替换为麦克纳姆轮等其它行走轮子，或其它增强户外能力的大轮、履带等。进一步的，滚动轮9还可采用电动滚动轮，如在机架1的前区增加一个电机和高地位转速的开关，实现装置的自动行进，低位转速可以辅助用户进行下肢恢复锻炼，高位转速可以在用户疲累的时候，实现代步功能。显然，电动滚动轮的具体设计可以采用本领域中其它任意常规电动滚动轮的实施方式。

如图3所示，本装置根据人体臀部运动的轨迹，采用了模拟人体运动轨迹的六杆机构作为本装置的执行机构。如图1-2所示，连杆7机构数量为一对，对称设置于机架1的左右两侧边，是由摇杆2、连架杆3、同源杆4、连杆7和曲柄8组成的六杆机构。摇杆2的一端铰接于框架上体102的前侧上部，曲柄8的一端铰接于框架上体102的后侧下部，两者与机架1的连接处倾斜对应。为加强装置结构的稳定性，在前述摇杆2和曲柄8与机架1的两个连接处之间还固定设定连接板。连接杆13的两端分别与摇杆2和曲柄8的另一端铰接。同源杆4的一端与连架杆3中部铰接。连杆7的两端分别与同源杆4的中部和曲柄8的中部铰接。臀部支撑机构连接与同源杆4的另一端。电机10安装于框架下体105上，位于曲柄8的下方且其输出轴与曲柄8通过来销轴连接。电机10主要选择直线电机，也可采用旋转电机。通过采集臀部参照点在起立/坐下过程中的运动轨迹，利用同源机构原理设计出来的六杆机构，不仅能很好的拟合人体臀部运动轨迹19使用户在该过程中感到更舒服，且采用同源机构原理可以有效的生成平行轨迹，使得机构在运转过程中不会发生相对转动，从而具有更高的稳定性和适用性。

如图2所示，臀部支撑机构包括一对对称设置的臀部支撑组件组成，分别与设置于机架1左右两侧边的连杆7机构相连接。臀部支撑组件由连接盘、座板架6、连接轴16和座板15组成。连接盘通过螺纹连接在座板架6外侧面上，且与同源杆4的一端相连接。连接盘由螺纹连接的左连接盘5和右连接盘14组成。为进一步提高安全性能，连接盘上还设有限位销，用于限制连接盘的相对转动角度(只能前倾，不能后仰)。连接轴16安装于座板架6内侧的轴套上，且其上套设有连接卡，座板15通过螺纹连接于与连接卡。此外，连接盘的内轴套安装有盘簧一，用于实现座板15前倾转动的复位动作，自然状态下，连接轴16呈水平状。连接轴16上安装有盘簧二，用于实现座板15沿垂直于连接轴16的方向自动向两侧折叠收起的动作，自然状态下，座板15呈向两侧折叠收起状。

在起立的过程中，盘簧一在人体重力的作用下进行前倾旋转，使得上升过程的柔性更高，也使得人离开座板15站在地面上的过程变的更加方便，在用户需要的时候，可以手动将座板15放下，在不需要的时候亦即当用户离开座板15的时候，座板15在盘簧二的作用下自动折叠收拢，使之能够有效的避免干涉的问题。臀部支撑机构与前述执行机构相结合，实现臀部的运动轨迹。

如图1-2所示，上肢支撑机构包括一对上肢支撑组件，对称设置于左右两边的框架上体102顶部。上肢支撑组件由连接件12、弹簧轴套17、支撑件18。连接件12通过螺栓与框架上体102的顶部相连接。弹簧轴套17与连接件12通过螺纹连接，弹簧轴套17的预紧力可调，弹簧轴套17与连接件12的相对高度也可调。支撑件18与弹簧轴套17固定连接。根据人体工程学支撑件优选采用拟合人体轮廓的弧形结构。在支撑件18上还可进一步安装柔性外包材料，提高使用舒适度。

以下对本发明的工作过程做进一步的说明，以进一步展示本发明的工作原理和优点：

准备阶段：用户坐在其它椅子上，将座板15置于用户的两侧，用户先侧身放下其中一侧的座板15，将相应侧臀部移至上面，再放下另一侧座板15，此时完成完整坐在本装置上面的动作。

站起阶段：用户打开电机10开关，电机10工作，电机10带动曲柄8进行旋转，通过六杆机构带动臀部座板15按照人体运动轨迹进行向上起立运动至预设终点，电机10停机，站起动作完成。

行走阶段：座板15收起，为臀部后方提供空间，用户通过上肢支撑组件以及双手扶着框架上体102保证站立稳定，推动装置进行行走。当用户行走疲惫时，放下座板15，可进行休息。

坐下阶段：用户行至椅子前，背对椅子，打开电机10反向开关，机构回落至椅子上，电机10停机，用户收起座板15，坐下动作完成。

本发明提供的多功能肢体助力装置，其特点在于既能实现助起/坐的功能，同时又能辅助训练行走，以真正意义上实现独立操作，实现用户生活上的自理。其执行机构的运动拟合人体的运动轨迹，舒适性好；纯机械式的连杆7结构，装置可靠性相对更高；只使用一组电机10实现多输出，质量小，成本低。整体体积相对较小，便于在空间狭小的环境中实现灵活转向，机架1还可进行折叠，便于携带，对各种活动环境都具有很强的实用性。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多功能肢体助力装置，其特征在于：包括机架(1)、滚动轮(9)、电机(10)、上肢支撑机构、臀部支撑机构以及连杆(7)机构，所述滚动轮(9)设置于机架(1)底部，上肢支撑机构与机架(1)顶部相连接，所述连杆(7)机构为一对，对称设置于机架(1)的左右两侧边；

所述连杆(7)机构包括摇杆(2)、连架杆(3)、同源杆(4)、连杆(7)和曲柄(8)，所述摇杆(2)和曲柄(8)的一端分别铰接于机架(1)前侧上部和后侧下部，所述摇杆(2)及曲柄(8)与机架(1)的连接处倾斜对应，所述摇杆(2)和曲柄(8)与机架(1)的两个连接处之间还固定设定连接板，所述连架杆(3)的两端分别与摇杆(2)和曲柄(8)的另一端铰接，所述同源杆(4)的两端分别与连架杆(3)中部铰接、臀部支撑机构相连接，所述连杆(7)的两端分别与同源杆(4)的中部和曲柄(8)的中部铰接，所述电机(10)铰接于机架(1)上，位于曲柄(8)的下方且其输出轴与曲柄(8)相连接；

所述臀部支撑机构包括一对对称设置的臀部支撑组件，分别与设置于机架(1)左右两侧边的连杆(7)机构相连接，所述臀部支撑组件包括连接盘、座板架(6)、连接轴(16)和座板(15)，所述连接盘安装于座板架(6)外侧面且与同源杆(4)的一端相连接，所述连接轴(16)安装于座板架(6)内侧的轴套上，且其上套设有连接卡，所述座板(15)与连接卡相连接。

2.根据权利要求1所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述连接盘上还设有限位销，用于限制连接盘的相对转动角度。

3.根据权利要求1所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述连接盘的内轴套和连接轴(16)上分别安装有盘簧一和盘簧二，分别用于实现座板(15)前倾转动的复位动作和沿垂直于连接轴(16)的方向折叠收起的动作。

4.根据权利要求1所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述上肢支撑机构包括一对左右对称设置于机架(1)顶部的上肢支撑组件，所述上肢支撑组件包括由下及上依次连接的连接件(12)、弹簧轴套(17)、支撑件(18)，所述连接件(12)与机架(1)顶部相连接。

5.根据权利要求4所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述支撑件为弧形结构。

6.根据权利要求1所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述机架(1)包括两个对称设置的框架、设置于左右两个框架之间连接对杆以及折叠单元(11)，所述框架包括通过折叠单元(11)相连接的框架上体(102)和框架下体(105)，所述连接对杆包括通过折叠单元(11)相连接的左连接杆(101)和右连接杆(103)。

7.根据权利要求6所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述连接对杆的数量为两个，分别设置于两个框架上体(102)的上部之间以及框架上体(102)和框架下体(105)的折叠关节(104)连接处之间。

8.根据权利要求6所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述折叠单元(11)包括若干个折叠关节(104)。

9.根据权利要求1-7任一所述的多功能肢体助力装置，其特征在于：所述滚动轮(9)为电动滚动轮。

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