CN107583194B - 一种可穿戴式下肢训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴式下肢训练装置，包括腿板，腿板包括凹槽形的腿板本体和外部连接头，外部连接头与腿板本体可转动连接；腿板的两侧均连接有滑块机构，滑块机构包括滑槽，滑槽内设有滑块，滑块通过弹簧与液压阻尼器连接，液压阻尼器的端部与滑槽固定连接；还包括外骨骼机械臂，外骨骼机械臂包括相互连接的机械大臂和机械小臂，机械大臂与滑槽的外壁连接，机械小臂与滑块转动连接；两侧的外骨骼机械臂之间安装有若干个肌肉刺激机构；两侧的滑块之间安装有脚踏板。解决了现有技术中下肢康复训练器械进行康复训练时姿态单一、训练地点不灵活、受较大空间局限的问题。本发明可以兼容多姿态，能够帮助病人进行训练，完成下肢运动功能，加快康复进程。

Description

一种可穿戴式下肢训练装置

技术领域

本发明属于康复器械技术领域，尤其涉及一种可穿戴式下肢训练装置。

背景技术

由于现代社会中人们生活压力的增加，饮食结构和作息时间不合理以及各种交通事故和自然灾害的发生等原因，神经损伤和肢体损伤患者的数量呈逐年上升趋势。对于上述患者，除了必要的手术和药物治疗之外，科学有效的康复训练对患者肢体机能的恢复起着重要作用。

目前，下肢康复训练器械已经有很多种类，根据姿态，分为坐姿、睡姿、站姿；根据下肢康复训练器械结合载体，分为与护理床设计成一体化、与轮椅设计成一体化、与单车设计成一体化；根据训练者下肢训练需求，分为单腿和双腿训练。

但是，一种下肢训练机构可同时兼容适应多种姿态训练，并且能够和床、椅、车等多种载体结合还鲜有使用。国内外对此类下肢训练机构的研究也鲜有报道，到现在为止还没有成型的此类训练机构。现在市面上有的绝大多数都还是单一姿态的训练机构，并且结构复杂，价格高昂，往往只能在室内固定的位置进行康复训练，并不能灵活的选择训练地点实现康复训练，不能较大程度上满足训练者的生理要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可穿戴式下肢训练装置，解决了现有技术中下肢康复训练器械进行康复训练时姿态单一、训练地点不灵活的问题。本发明可以兼容多姿态，能够帮助病人进行训练，完成下肢运动功能，加快康复进程。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种可穿戴式下肢训练装置，包括腿板，腿板包括腿板本体和用于与外部载体连接的外部连接头，外部连接头与腿板本体可转动连接；腿板本体的两侧均连接有滑块机构，滑块机构包括滑槽，滑槽内设有能够沿滑槽移动的滑块，滑块通过弹簧与液压阻尼器连接，液压阻尼器的端部与滑槽固定连接；每一组滑块机构均连接有一组外骨骼机械臂，外骨骼机械臂包括机械大臂和机械小臂，机械大臂的一端与机械小臂的一端转动连接，机械大臂的另一端与滑槽的外壁连接，机械小臂的另一端与滑块转动连接；两侧的外骨骼机械臂之间安装有若干个提供下肢放入的肌肉刺激机构；两侧的滑块之间安装有脚踏板。

更进一步地，本发明的特点还在于：

腿板本体包括可折叠的基座，基座的两侧设有腿侧板，基座的底部连接有腿底板，腿底板上设置有海绵块。

还包括可伸缩的电动推杆，电动推杆的一端与腿板本体连接，电动推杆的另一端与外部连接头连接，电动推杆能够推动外部连接头沿着腿板本体转动。

肌肉刺激机构包括提供下肢放入的电极贴片，电极贴片的两侧与弯曲连杆连接，弯曲连杆通过第一旋转构件与外骨骼机械臂连接。

还包括用于控制电极贴片微电流大小的无线遥控器。

肌肉刺激机构的数量为三个，分别对应人的大腿部分、小腿部分和膝盖部分。

机械大臂包括内筒和外筒，内筒和外筒上均设有若干个通孔，若干个通孔沿内筒和外筒的长度方向设置，内筒和外筒之间的通孔通过螺栓连接；

机械小臂与机械大臂的结构相同。

机械大臂和机械小臂通过第二旋转构件连接。

滑块通过第三旋转构件与机械小臂连接。

脚踏板包括方形脚板和直型连杆，其中方形脚板和直型连杆通过第四旋转构件连接，直型连杆的另一端与滑块连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种可穿戴式下肢训练装置，通过肌肉刺激机构刺激训练者的腿部肌肉，让训练者的腿部运动；随着腿部带动外骨骼机械臂运动，使得滑块也在滑槽内来回运动；同时，脚踏板的运动也可带动滑块来回运动，实现对脚踝关节的训练；再者，通过液压阻尼器控制训练的阻力大小，满足训练者不同恢复阶段的训练；从而实现下肢康复训练的效果。同时，外部连接头与腿板本体可转动连接，实现了外部连接头与腿板本体的多角度连接，使得外部连接头的角度可满足与床、椅、车等多种不同训练载体的结合，实现多种训练姿态变换，大大的提升普遍适用性，降低了下肢训练者的训练成本。本发明适用于单腿训练，根据训练者的实际情况，可以实现左右腿训练的转换，具有结构原理简单、占用空间小、成本较低的优点。

进一步地，本发明通过电动推杆的推动，使外部连接头与腿板本体呈不同角度的连接，使得外部连接头的角度可满足与多种不同训练载体的结合，实现多种训练姿态变换。

进一步地，通过电极贴片包围人的大腿部分、小腿部分以及膝盖部分，保护腿部的同时实现了穿戴式功能，无线控制器可控制电极贴片里微电流的有无和大小，微电流刺激训练者的腿部肌肉，让训练者的腿部运动。

进一步地，训练者可以根据自己的腿长调节外骨骼机械臂的长短，机械臂的可调范围长度完全符合亚洲青少年、成年人的平均腿长。

进一步地，本发明腿板可折叠，具有运动平稳，高刚度，轻巧便携、的优点，适合广大人群使用，使用者可根据实际需要选择在室内或者室外训练，具有较高的使用性能和推广价值。

进一步地，方形脚板和直型连杆通过第四旋转构件连接，使得脚踏板可90°侧向翻转，使训练者更加方便出入。

附图说明

图1本发明所提供的可穿戴式下肢训练装置的整体结构示意图；

图2为本发明所提供的肌肉刺激机构的结构示意图；

图3(a)和图3(b)为本发明所提供的外骨骼机械臂的结构示意图；

图4为本发明所提供的滑块机构的结构示意图；

图5为本发明所提供的脚踏板的结构示意图；

图6(a)和图6(b)为本发明所提供的腿板的结构示意图。

图中标号代表为：1、肌肉刺激机构；2、外骨骼机械臂；3、滑块机构；4、脚踏板；5、腿板；6、电极贴片；7、弯曲连杆；8、第一旋转构件；9、机械大臂；10、机械小臂；11、第二旋转构件；12、内筒；13、外筒；14、通孔；15、螺栓；16、滑块；17、液压阻尼器；18、弹簧；19、第三旋转构件；20、方形脚板；21、直型连杆；22、第四旋转构件；23、腿侧板；24、基座；25、海绵块；26、外部连接头；27、电动推杆；28、腿底板；29、衔接件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明提供了一种可穿戴式下肢训练装置，包括腿板5，腿板5包括凹槽形的腿板本体和用于与外部载体连接的外部连接头26，外部连接头26的端部与腿板本体可转动连接。参见图4，腿板本体的两侧均连接有滑块机构3，滑块机构3包括滑槽，滑槽内设有能够沿滑槽移动的滑块16，滑块16通过弹簧18与液压阻尼器17连接，液压阻尼器17的端部与滑槽固定连接；每一组滑块机构3均连接有一组外骨骼机械臂2，外骨骼机械臂2包括机械大臂9和机械小臂10，机械大臂9的一端与机械小臂10的一端转动连接，机械大臂9的另一端与滑槽的外壁连接，机械小臂10的另一端与滑块16转动连接；两侧的外骨骼机械臂2之间安装有若干个提供下肢放入的肌肉刺激机构1；两侧的滑块16之间安装有脚踏板4。

在这里，通过液压阻尼器17调节好阻力大小后，随着腿部屈伸带动滑块16在滑槽内来回移动。

需要说明的是，外部连接头26与腿板本体可转动连接，实现了外部连接头26与腿板本体的多角度连接，例如：电动推杆27推动外部连接头26与腿板本体呈垂直连接，此时，外部连接头26能够较好的与轮椅结合。或者，电动推杆27推动外部连接头26与腿板本体呈水平连接，此时，外部连接头26能够较好的与床结合。实现了多种训练姿态变换，通过外部连接头26可实现与床、椅、车等多种训练载体结合，大大的提升普遍适用性，降低了下肢训练者的训练成本。

参见图6(a)和图6(b)，腿板本体包括可折叠的基座24，基座24的两侧设有腿侧板23，基座24的底部连接有腿底板28，腿底板28上设置有海绵块25。还包括可伸缩的电动推杆27，电动推杆27的一端与腿板本体连接，电动推杆27的另一端与外部连接头26连接，电动推杆27能够推动外部连接头26沿着腿板本体转动。具体地，电动推杆27通过衔接件29分别与外部连接头26以及腿板本体连接。

在不训练时可以将腿侧板23和腿底板28折叠收拢，所占空间较小，训练者根据所选的结合载体，也可以打开腿板5将腿放在海绵块25上，舒适而惬意。

参见图2，肌肉刺激机构1包括提供下肢放入的电极贴片6，电极贴片6的两侧与弯曲连杆7连接，弯曲连杆7通过第一旋转构件8与外骨骼机械臂2连接。还包括用于控制电极贴片6微电流大小的无线遥控器。

优选地，肌肉刺激机构1的数量为三个，分别包围人的大腿部分、小腿部分以及膝盖部分，在保护腿部的同时实现了穿戴式功能。

在这里，当训练者开始使用该训练机构时，单脚放于桶状的电极贴片6之中，通过无线遥控器控制微电流的大小，刺激腿部肌肉，让腿部开始屈伸运动。

参见图3(a)和图3(b)，机械大臂9包括内筒12和外筒13，内筒12和外筒13上均设有若干个通孔14，若干个通孔14沿内筒12和外筒13的长度方向设置，内筒12和外筒13之间的通孔14通过螺栓15连接；机械小臂10与机械大臂9的结构相同。机械大臂9和机械小臂10通过第二旋转构件11连接。

在这里，螺栓15嵌入对应的通孔14，从而将内筒12和外筒13相互固定，训练者开始使用该机构时，可根据自己的腿长调节机械臂，具体操作是拧松并拔出螺栓15，用手移动机械臂的内筒12让其长度适合自己的腿部，调节好长度后再向内拧紧螺栓15使机械臂内筒12、外筒13重新固定。

滑块16通过第三旋转构件19与机械小臂10连接。

参见图5，脚踏板4包括方形脚板20和直型连杆21，其中方形脚板20和直型连杆21通过第四旋转构件22连接，直型连杆21的另一端与滑块16连接。当使用时，训练者将自己的单只脚放入方形脚板20中，通过弹性绷带固定住脚，同时脚踏板4还可以实现90°翻转，使训练者出入方便。

本发明的工作原理是：

在使用本发明之前，先选择一个合适的可结合载体，通过外部连接头26与载体结合，通过电动推杆27调节好姿态；腿板5的基座24的上方有肌肉刺激机构1，当使用时将腿部放入电极贴片6中，实现穿戴功能；接着训练者可以根据自身腿长，通过螺栓15调节机械大臂9和机械小臂10的长短，调节好长度后通过无线遥控器控制电极贴片6中的微电流大小，刺激腿部做屈伸运动，随着腿部带动外骨骼机械臂2运动，滑块16也在滑槽内来回运动，从而实现下肢康复训练的效果。

Claims (8)

1.一种可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，包括腿板(5)，腿板(5)包括腿板本体和用于与外部载体连接的外部连接头(26)，外部连接头(26)与腿板本体可转动连接；腿板本体的两侧均连接有滑块机构(3)，滑块机构(3)包括滑槽，滑槽内设有能够沿滑槽移动的滑块(16)，滑块(16)通过弹簧(18)与液压阻尼器(17)连接，液压阻尼器(17)的端部与滑槽固定连接；每一组滑块机构(3)均连接有一组外骨骼机械臂(2)，外骨骼机械臂(2)包括机械大臂(9)和机械小臂(10)，机械大臂(9)的一端与机械小臂(10)的一端转动连接，机械大臂(9)的另一端与滑槽的外壁连接，机械小臂(10)的另一端与滑块(16)转动连接；两侧的外骨骼机械臂(2)之间安装有若干个提供下肢放入的肌肉刺激机构(1)；两侧的滑块(16)之间安装有脚踏板(4)；

肌肉刺激机构(1)包括提供下肢放入的电极贴片(6)，电极贴片(6)的两侧与弯曲连杆(7)连接，弯曲连杆(7)通过第一旋转构件(8)与外骨骼机械臂(2)连接。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，腿板本体包括可折叠的基座(24)，基座(24)的两侧设有腿侧板(23)，基座(24)的底部连接有腿底板(28)，腿底板(28)上设置有海绵块(25)。

3.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，还包括可伸缩的电动推杆(27)，电动推杆(27)的一端与腿板本体连接，电动推杆(27)的另一端与外部连接头(26)连接，电动推杆(27)能够推动外部连接头(26)沿着腿板本体转动。

4.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，还包括用于控制电极贴片(6)微电流大小的无线遥控器。

5.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，肌肉刺激机构(1)的数量为三个，分别对应人的大腿部分、小腿部分和膝盖部分。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，机械大臂(9)包括内筒(12)和外筒(13)，内筒(12)和外筒(13)上均设有若干个通孔(14)，若干个通孔(14)沿内筒(12)和外筒(13)的长度方向设置，内筒(12)和外筒(13)之间的通孔(14)通过螺栓(15)连接；

机械小臂(10)与机械大臂(9)的结构相同；

机械大臂(9)和机械小臂(10)通过第二旋转构件(11)连接。

7.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，滑块(16)通过第三旋转构件(19)与机械小臂(10)连接。

8.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢训练装置，其特征在于，脚踏板(4)包括方形脚板(20)和直型连杆(21)，其中方形脚板(20)和直型连杆(21)通过第四旋转构件(22)连接，直型连杆(21)的另一端与滑块(16)连接。

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