CN107411940B - 一种可穿戴式医疗康复助行装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可穿戴式医疗康复助行装置，包括围系于人体腰部的腰套，还包括由上至下依次连接所述腰套的第一支杆、位于髋关节外侧的两自由度旋转机构、第二支杆、设置有吊环的大腿套、第三支杆、位于膝关节外侧的转盘、第四支杆、位于小腿处的小腿承力机构，所述腰套的前方和腰侧各设置有一个电动绕线机构，所述的转盘内设置有发条弹簧组件，所述的吊环和转盘通过拉线分别与两个电动绕线机构相连接。本发明利用旋转卡盘的配合匹配行走时人体髋关节的自由度，使用电动机驱动拉线为偏瘫病人提供主动力帮助其髋关节和膝关节的屈伸，协助病人康复行走。

Description

一种可穿戴式医疗康复助行装置
技术领域
本发明涉及医疗康复设备领域，具体涉及一种偏瘫病人运动再学习的可穿戴式医疗康复助行装置。
背景技术
偏瘫是急性脑血管病的一个常见症状，常表现为患者无法移动身体一侧的多个肢体。随着科学水平的不断提高，人们对偏瘫患者偏瘫后的康复行走训练寄予了更高的期望。目前，小部分偏瘫病人利用拐杖作为助行装置，在专业康复人员的帮助下进行康复行走训练。而大多数偏瘫病人使用的可穿戴式康复助行装置为被动型助行器，用来辅助康复行走。但是现有的助行器多结构复杂，装置笨重。其次，其对髋关节仅保留一个屈伸的自由度，与人体康复行走步态下髋关节的自由度不匹配，不具有良好的可穿戴性，不利于偏瘫病人康复。同时，现有的被动型助行器无法为偏瘫病人提供主动力帮助病人的髋关节和膝关节的屈伸，当病人在康复行走中下肢肌肉力量不够时，无法帮助病人康复行走，对病人的助行效果不明显。因此，有必要寻找一种装置，简单轻便，可以匹配行走时人体髋关节的自由度，保证人体的舒适便捷，也可以为偏瘫病人提供主动力帮助其髋关节和膝关节的屈伸，协助病人康复行走。根据网络查新，目前还没有与本发明类似的方法或装置用于辅助偏瘫病人康复行走训练。
发明内容
为解决所述问题，提出了一种可穿戴式医疗康复助行装置，它简单轻便，可以匹配行走时人体髋关节的自由度，保证人体的舒适便捷，同时还可以为行走时髋关节和膝关节的屈伸提供主动力。
本发明通过如下技术方案实现：
一种可穿戴式医疗康复助行装置，包括围系于人体腰部的腰套，还包括由上至下依次连接所述腰套的第一支杆、位于髋关节外侧的两自由度旋转机构、第二支杆、设置有吊环的大腿套、第三支杆、位于膝关节外侧的转盘、第四支杆、位于小腿处的小腿承力机构，所述腰套的前方和腰侧各设置有一个电动绕线机构，所述的转盘内设置有发条弹簧组件，所述的吊环和转盘通过拉线分别与两个电动绕线机构相连接。
进一步地，所述的两自由度旋转机构包括依次连接的第一转动副、第二转动副，所述第一转动副的转轴与髋关节的转轴重合，所述第二转动副的转轴与大腿轴线平行。
进一步地，所述第一转动副包括相互铰接的第一旋转卡盘和第二旋转卡盘，铰轴轴线与髋关节的转轴重合，所述第一旋转卡盘的另一端与第一支杆固定连接，所述第二旋转卡盘的另一端与第二转动副固定连接。
进一步地，所述的第一旋转卡盘上对称设置有两个圆弧槽口，所述第二旋转卡盘上对称设置有两个螺纹孔，所述螺纹孔内连接设置有嵌于圆弧槽口的螺栓。
进一步地，所述的第二转动副包括相互铰接的第三旋转卡盘、第四旋转卡盘，铰轴轴线与大腿轴线平行，所述的第三旋转卡盘的另一端通过第一连接块与第二旋转卡盘固定连接，所述第四旋转卡盘的另一端通过第二连接块与第二支杆固定连接。
进一步地，所述的第三旋转卡盘上对称设置有两个圆弧槽口，所述第四旋转卡盘上对称设置有两个螺纹孔，所述螺纹孔内连接设置有嵌于所述圆弧槽口的螺栓。
进一步地，所述的电动绕线机构包括固定在腰套上的电机底座、固定在所述电机底座上的电动机、连接设置在所述电动机输出轴上的滚轮，所述滚轮与对应的拉线固定缠绕。
进一步地，所述发条弹簧组件包括固定在转盘上的弹簧壳、设置在所述弹簧壳内的发条弹簧，所述发条弹簧的外圈通过弹簧壳固定在转盘上，所述发条弹簧的内圈固定在所述转盘的中心轴上。
进一步地，所述的小腿承力机构包括与小腿紧密贴合的承力板、连接于所述承力板与第四支杆之间的转接。承力板使装置与小腿的接触面积增大，避免了力的集中导致装置的使用寿命短和佩戴的不舒适，增加了装置的稳定性和可靠性。
进一步地，所述的第二支杆上还固定设置有导向器，所述导向器的中心设置有供拉线穿过的圆形通孔。导向器使拉线按照制定的路径运动，对转盘输出力矩恒定，同时避免第二拉线在人体行走过程中与人体或装置的其他部件发生干涉。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、装置简单轻便，可以匹配行走时人体髋关节的自由度，具有良好的可穿戴性，保证人体的舒适便捷，便于病人的康复。
2、当病人在康复行走中下肢肌肉力量不够时，装置通过电机驱动拉线的方式为髋关节和膝关节的屈曲运动提供主动力；在膝关节进行伸展运动时，发条弹簧通过转盘驱动膝关节伸展运动，为膝关节提供主动力，对病人的助行效果明显。
附图说明
图1是本发明装置在矢状面的结构示意图。
图2是本发明装置在额状面的结构示意图。
图3 是本发明第二拉线与第二滚轮、转盘连接示意图。
图4是本发明两自由度旋转机构的结构示意图。
图5是本发明转盘的结构示意图。
图6是本发明的电动绕线机构的结构示意图。
图中示出：
1-背带；2-第二电动机；3-第一电动机；4-腰套；5-第一支杆；6-第一旋转卡盘；7-第二旋转卡盘；8-第一连接块；9-第三旋转卡盘；10-第四旋转卡盘；11-第二连接块；12-导向器；13-第二支杆；14-第二拉线；15-第一拉线；16-大腿套；17-吊环；18-第三支杆；19-发条弹簧；20-转盘；21-第四支杆；22-承力板；23-转接板；24-第一电动机座；25-弹簧壳；26-中心轴；27-第二电动机座；28-第二滚轮；29-第一滚轮。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
如图1至图6所示，一种可穿戴式医疗康复助行装置，包括围系于人体腰部的腰套4，并使用背带1连接，所述腰套使用背带连接，使人体背部和腰部共同承受装置的力，避免了因腰部承受整个装置的力而引起的人体不舒适的和装置佩戴不稳的情况；还包括由上至下依次连接所述腰套4的第一支杆5、位于髋关节外侧的两自由度旋转机构、第二支杆13、设置有吊环17的大腿套16、第三支杆18、位于膝关节外侧的转盘20、第四支杆21、位于小腿处的小腿承力机构，所述腰套4的前方和腰侧各设置有一个电动绕线机构，所述的转盘20内设置有发条弹簧组件，所述的吊环17和转盘20通过拉线分别与两个电动绕线机构相连接。本实施例中所述转盘20与第三支杆18一端连接并可与第三支杆18相对旋转，所述第三支杆18的另一端连接于大腿套16。
所述的两自由度旋转机构包括依次连接的第一转动副、第二转动副，所述第一转动副的转轴与髋关节的转轴重合，所述第二转动副的转轴与大腿轴线平行。
如图4所示，所述第一转动副包括相互铰接的第一旋转卡盘6和第二旋转卡盘7，铰轴轴线与髋关节的转轴重合，所述第一旋转卡盘6的另一端与第一支杆5固定连接，所述第二旋转卡盘7的另一端与第二转动副固定连接。
具体而言，所述的第一旋转卡盘6上对称设置有两个角度为90度的圆弧槽口，槽口宽为3.5mm，所述第二旋转卡盘7上对称设置有两个直径为3mm的螺纹孔，所述螺纹孔内连接设置有嵌于圆弧槽口的螺栓，即可用于限制第一旋转卡盘6和第二旋转卡盘7相对旋转角度，髋关节屈伸的角度限制为屈曲45度、伸展45度。
所述的第二转动副包括相互铰接的第三旋转卡盘9、第四旋转卡盘10，铰轴轴线与大腿轴线平行，所述的第三旋转卡盘9的另一端通过第一连接块8与第二旋转卡盘7固定连接，所述第四旋转卡盘10的另一端通过第二连接块11与第二支杆13固定连接。
所述的第三旋转卡盘9上对称设置有两个角度为20度的圆弧槽口，槽口宽为3.5mm所述第四旋转卡盘10上对称设置有两个直径为3mm螺纹孔，所述螺纹孔内连接设置有嵌于所述圆弧槽口的螺栓。即可用于限制第三旋转卡盘9和第四旋转卡盘10相对旋转角度，使髋关节旋内和旋外的角度限制为内旋10度、外旋10度。
当偏瘫病人进行康复行走训练时，髋关节与膝关节屈伸的自由度和髋关节旋转的自由度被匹配，具有很好的可穿戴性，满足了偏瘫病人康复行走的需求，便于病人的康复。
另外，所述的第二支杆13上还固定设置有导向器12，所述导向器12的中心设置有供拉线穿过的圆形通孔。导向器12使拉线按照制定的路径运动，对转盘输出力矩恒定，同时避免第二拉线14在人体行走过程中与人体或装置的其他部件发生干涉。
如图6所示，所述的电动绕线机构包括固定在腰套4上的电机底座、固定在所述电机底座上的电动机、连接设置在所述电动机输出轴上的滚轮，所述滚轮与对应的拉线固定缠绕。
本实施例中包括有两套电动绕线机构，其中，位于所述腰套4的前方的电动绕线机构包括固定在腰套4上的第二电动机座27、固定在所述第二电动机座27上的第一电动机3、连接设置在所述第一电动机3输出轴上的第一滚轮29，所述的第一滚轮29和吊环17之间通过第一拉线15相连接，当偏瘫病人佩戴下肢康复助行装置侧的髋关节屈曲时，第一电动机3上的第一滚轮29可以旋转并通过第一拉线15拉起吊环17，为髋关节的屈曲提供主动力。
位于所述腰套4的腰侧的电动绕线机构包括固定在腰套4上的第一电动机座24、固定在所述第一电动机座24上的第二电动机2、连接设置在所述第二电动机2输出轴上的第二滚轮28，转盘20上缠绕第二拉线14，第二拉线14通过导向器12的圆形通孔导向后缠绕于第二滚轮28上(见图3)，导向器12连接于第二支杆13上，内壁开设有圆形通孔，可允许第二拉线14通过。第二电动机2上的第二滚轮28可以旋转并通过第二拉线14驱动转盘旋转，为膝关节屈曲提供主动力。
如图1和图5所示，所述发条弹簧组件包括固定在转盘20上的弹簧壳25、设置在所述弹簧壳25内的发条弹簧19，所述发条弹簧19的外圈通过弹簧壳25固定在转盘20上，所述发条弹簧19的内圈固定在所述转盘20的中心轴上。当膝关节进行屈曲运动时，发条弹簧19在与之固连的转盘20驱动下发生扭转变形，把动能转化为弹性势能储存起来；当膝关节进行伸展运动时，发条弹簧19释放弹性势能，驱动转盘20旋转，为膝关节伸展提供主动力。
所述的小腿承力机构包括与小腿紧密贴合的承力板22、连接于所述承力板22与第四支杆21之间的转接板23。承力板22使装置与小腿的接触面积增大，避免了力的集中导致装置的使用寿命短和佩戴的不舒适，增加了装置的稳定性和可靠性。
穿戴好上述实施例的可穿戴式医疗康复助行装置后，当偏瘫病人的髋关节屈曲时，第一电动机3旋转并通过第一拉线15拉起吊环17，为髋关节的屈曲提供主动力；当偏瘫病人的膝关节屈曲时，第二电动机2旋转并通过第二拉线14驱动转盘20旋转，为膝关节的屈曲提供主动力，同时发条弹簧19在与之固连的转盘20驱动下发生扭转变形，把动能转化为弹性势能储存起来，当膝关节进行伸展运动时，发条弹簧19释放弹性势能，驱动转盘20旋转，为膝关节的伸展提供主动力。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可穿戴式医疗康复助行装置，包括围系于人体腰部的腰套(4)，其特征在于：还包括由上至下依次连接所述腰套(4)的第一支杆(5)、位于髋关节外侧的两自由度旋转机构、第二支杆(13)、设置有吊环(17)的大腿套(16)、第三支杆(18)、位于膝关节外侧的转盘(20)、第四支杆(21)、位于小腿处的小腿承力机构，所述腰套(4)的前方和腰侧各设置有一个电动绕线机构，所述的转盘(20)内设置有发条弹簧组件，所述的吊环(17)和转盘(20)通过拉线分别与两个电动绕线机构相连接；所述的两自由度旋转机构包括依次连接的第一转动副、第二转动副，所述第一转动副的转轴与髋关节的转轴重合，所述第二转动副的转轴与大腿轴线平行；所述第一转动副包括相互铰接的第一旋转卡盘(6)和第二旋转卡盘(7)，铰轴轴线与髋关节的转轴重合，所述第一旋转卡盘(6)的另一端与第一支杆(5)固定连接，所述第二旋转卡盘(7)的另一端与第二转动副固定连接；所述的第一旋转卡盘(6)上对称设置有两个圆弧槽口，所述第二旋转卡盘(7)上对称设置有两个螺纹孔，所述螺纹孔内连接设置有嵌于圆弧槽口的螺栓；所述的第二转动副包括相互铰接的第三旋转卡盘(9)、第四旋转卡盘(10)，铰轴轴线与大腿轴线平行，所述的第三旋转卡盘(9)的另一端通过第一连接块(8)与第二旋转卡盘(7)固定连接，所述第四旋转卡盘(10)的另一端通过第二连接块(11)与第二支杆(13)固定连接；所述发条弹簧组件包括固定在转盘(20)上的弹簧壳(25)、设置在所述弹簧壳(25)内的发条弹簧(19)，所述发条弹簧(19)的外圈通过弹簧壳(25)固定在转盘(20)上，所述发条弹簧(19)的内圈固定在所述转盘(20)的中心轴上。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式医疗康复助行装置，其特征在于：所述的第三旋转卡盘(9)上对称地设置有两个圆弧槽口，所述第四旋转卡盘(10)上对称设置有两个螺纹孔，所述螺纹孔内连接设置有嵌于所述圆弧槽口的螺栓。
3.根据权利要求1所述的可穿戴式医疗康复助行装置，其特征在于：所述的电动绕线机构包括固定在腰套(4)上的电机底座、固定在所述电机底座上的电动机、连接设置在所述电动机输出轴上的滚轮，所述滚轮与对应的拉线固定缠绕。
4.根据权利要求1所述的可穿戴式医疗康复助行装置，其特征在于：所述的小腿承力机构包括与小腿紧密贴合的承力板(22)、连接于所述承力板(22)与第四支杆(21)之间的转接板(23)。
5.根据权利要求1所述的可穿戴式医疗康复助行装置，其特征在于：所述的第二支杆(13)上还固定设置有导向器(12)，所述导向器(12)的中心设置有供拉线穿过的圆形通孔。
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