CN107669449A - 一种帮扶机器人 - Google Patents
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Abstract
一种帮扶机器人，它涉及一种机器人。本发明为了解决现有的轮椅与电动轮椅由于其自身的特点，致使使用者需要长期坐在轮椅上，导致使用者血液不流通，存在易引发压疮、骨质疏松等并发症的问题。本发明脚踏机构(2)安装在全向底盘(1)上的后部，升降机构(5)安装在全向底盘(1)上的前部，护膝板机构(6)和自动座椅(4)由上至下依次安装在升降机构(5)上，护膝板机构(6)和自动座椅(4)在升降机构(5)的带动下实现升降调节，控制系统(3)安装在升降机构(5)的前端并控制全向底盘(1)、自动座椅(4)、升降机构(5)和护膝板机构(6)的动作。本发明用于医院和家庭中老年人、残疾人、瘫痪患者等行动不便者的助行机器人。
Description
技术领域
本发明涉及一种医院和家庭中老年人、残疾人、瘫痪患者等行动不便者的助行机器人，具体涉及一种帮扶机器人，属于理疗与康复护理技术领域。
背景技术
目前大部分行动不便的老年人、残疾人、瘫痪患者日常生活中一般需要专门的人员进行看护，无法自理正常的生活起居。市面上常见的助行设备一般有轮椅与电动轮椅，虽然很大程度上帮助了出行，但是长期坐轮椅会导致血液不流通，引发压疮、骨质疏松等并发症对健康造成极大的影响，并且坐轮椅在入便、在空间狭小处移动等日常生活中还有其不便之处。
综上所述，现有的轮椅与电动轮椅由于其自身的特点，致使使用者需要长期坐在轮椅上，导致使用者血液不流通，存在易引发压疮、骨质疏松等并发症的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的轮椅与电动轮椅由于其自身的特点，致使使用者需要长期坐在轮椅上，导致使用者血液不流通，存在易引发压疮、骨质疏松等并发症的问题。进而提供一种帮扶机器人。
本发明的技术方案是：一种帮扶机器人，它包括全向底盘、脚踏机构、控制系统、自动座椅、升降机构和护膝板机构，脚踏机构安装在全向底盘上的后部，升降机构安装在全向底盘上的前部，护膝板机构和自动座椅由上至下依次安装在升降机构上，控制系统安装在升降机构的前端并控制全向底盘、自动座椅、升降机构和护膝板机构的动作。
进一步地，全向底盘包括驱动机构框架和四组结构相同的移动组件，四组结构相同的移动组件分别安装在驱动机构框架下端的四角位置处。
进一步地，移动组件包括底盘电机减速器、驱动机构安装板、齿轮固定架、底盘小齿轮、底盘大齿轮、底盘转轴、驱动轮固定支架和驱动轮，驱动机构安装板安装在驱动机构框架的下端，齿轮固定架安装在驱动机构安装板的下端，底盘电机减速器安装在驱动机构安装板上，底盘电机减速器的输出轴穿过驱动机构安装板与转动安装在齿轮固定架上的底盘小齿轮连接，底盘大齿轮通过底盘转轴安装在驱动机构安装板的下端，且底盘小齿轮和底盘大齿轮相啮合，驱动轮固定支架安装在底盘大齿轮的下部，驱动轮安装在驱动轮固定支架上。
进一步地，脚踏机构包括踏板、脚挡调节块、两个前脚挡和两个后脚挡，踏板安装在驱动机构框架上，两个前脚挡并排安装在踏板上，脚挡调节块安装在两个前脚挡的中部，两个后脚挡安装在两个前脚挡相对一侧的踏板上，且两个后脚挡与脚挡调节块制成一体，脚挡调节块上开设长条形孔，脚挡调节块和两个后脚挡的位置通过螺栓调节。
进一步地，控制系统包括传感器探头、控制箱、安装支柱、摄像头、探照灯和摄像头安装板，传感器探头安装在驱动机构框架的外侧端面上，控制箱安装在驱动机构框架的前端面上，安装支柱安装在位于驱动机构框架内侧的控制箱外侧壁上，摄像头安装板安装在安装支柱上，摄像头和探照灯均安装在摄像头安装板上。
进一步地，自动座椅包括座椅组件、座椅抬起组件和座椅伸出组件，座椅组件包括座椅、伸缩杆、伸缩头、支架转轴和座椅支架，座椅支架安装在驱动机构框架的前端上部，座椅支架与伸缩头之间通过支架转轴连接，伸缩杆的一端安装在伸缩头上，座椅安装在伸缩杆的另一端；座椅抬起组件包括座椅支撑电机减速器、座椅支撑支架、扇形齿支架、扇形齿轮、扇形齿轮轴、固定块、座椅支撑齿轮、第一摆臂、第二摆臂和摆臂转轴，座椅支撑支架安装在驱动机构框架的前端下部，座椅支撑电机减速器安装在座椅支撑支架上，扇形齿支架安装在座椅支撑支架上，座椅支撑电机减速器的输出端与座椅支撑齿轮连接，扇形齿轮通过扇形齿轮轴安装在扇形齿支架上，且扇形齿轮与座椅支撑齿轮相啮合，固定块的一端与伸缩杆连接，固定块的另一端与第一摆臂的一端转动连接，第一摆臂的另一端与第二摆臂的一端之间通过摆臂转轴转动连接，第二摆臂的另一端与扇形齿轮连接；座椅伸出组件包括钢丝绳、转盘、座椅伸出电机减速器和座椅伸出支架，座椅伸出支架安装在驱动机构框架上，座椅伸出电机减速器安装在座椅伸出支架上，转盘安装在座椅伸出电机减速器的输出轴上，钢丝绳的一端缠绕在转盘上，钢丝绳的另一端与伸缩杆连接。
进一步地，升降机构包括护胸板、两个把手、把手转轴、升降摆臂、升降摆臂转轴、电缸、电缸支架和升降支架，升降支架安装在安装支柱上端，升降摆臂的一端与升降支架转动连接，升降摆臂的另一端通过升降摆臂转轴与护胸板连接，两个把手通过把手转轴安装在护胸板上，且两个把手位于升降摆臂的两侧，电缸支架安装在升降摆臂的下端，电缸安装在驱动机构框架上，电缸支架与电缸的上端连接。
更进一步地，护胸板的两侧带有向使用者一侧弯曲的防护板。
进一步地，护膝板机构包括两个护膝组件，两个护膝组件并排安装在驱动机构框架上，且两个护膝组件位于自动座椅的上方。
进一步地，每个护膝组件均包括护膝板、滑槽、安装杆和滑杆，安装杆竖直安装在驱动机构框架上，滑槽安装在安装杆的上端，滑杆的一端滑动穿设在滑槽内，滑杆的另一端与护膝板连接。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明用于医院和家庭中老年人、残疾人、瘫痪患者等行动不便者的助行，理疗与康复护理。本发明在使用时共存在两种使用状态，一个是能够保证使用者安全的站立姿势；另一个是能够满足使用者的坐姿；这两种使用状态均能够在移动状态下实现；当使用者实现以站立姿态进行移动时，就能够改善长期坐轮椅而引起的并发症，避免使用者由于长期坐在轮椅上，导致的血液不流通，存在易引发压疮、骨质疏松等并发症的问题。
2、本发明采用了四驱实现全方位无死角移动，可原地转向，满足使用者在更多狭窄场景下的使用需求。
3、本发明能够为使用者提供座椅，以坐立的姿态进行移动，便于休息。
4、本发明能够切换到训练模式(助行模式与康复模式切换：脚踏板去掉，使用者直接站立与地面，跟随设备向前、后、左、右移动，胸部与设备绑定，行走时不必担心会有摔倒的风险，同时锻炼了下肢，促进康复；助行模式，即将脚踏板安装上，人直接站立在脚踏板上，胸部与设备固定，完成日常移动功能，协助使用者进行站立)，使用者跟随发明进行移动，进行行走训练。本发明可以帮助瘫痪的使用者自行如便、出入社会场合，操作更加简单，真正做到融入使用者的日常生活中,尤其是胸部固定的结构与升降机构协作可以帮助使用者自行进行如厕。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；图2是全向底盘的结构示意图；图3是脚踏机构的结构示意图；图4是控制系统的结构示意图；图5是自动座椅的主视图；图6是图5的轴测图；图7是升降机构的结构示意图；图8是护膝板机构的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式的一种帮扶机器人，它包括全向底盘1、脚踏机构2、控制系统3、自动座椅4、升降机构5和护膝板机构6，脚踏机构2安装在全向底盘1上的后部，升降机构5安装在全向底盘1上的前部，护膝板机构6和自动座椅4由上至下依次安装在升降机构5上，且护膝板机构6和自动座椅4可通过人工实现升降调节，控制系统3安装在升降机构5的前端并控制全向底盘1、自动座椅4、升降机构5和护膝板机构6的动作。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的全向底盘1包括驱动机构框架16和四组结构相同的移动组件，四组结构相同的移动组件分别安装在驱动机构框架16下端的四角位置处。如此设置，在驱动机构框架16下端设有四个移动组件，这四个移动组件在实际使用时，通过对四个移动组件分别进行控制，能够实现全方位无死角移动，可原地转向，使用更加灵活，人性化，适用于患者使用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的移动组件包括底盘电机减速器15、驱动机构安装板17、齿轮固定架13、底盘小齿轮14、底盘大齿轮18、底盘转轴19、驱动轮固定支架12和驱动轮11，驱动机构安装板17安装在驱动机构框架16的下端，齿轮固定架13安装在驱动机构安装板17的下端，底盘电机减速器15安装在驱动机构安装板17上，底盘电机减速器15的输出轴穿过驱动机构安装板17与转动安装在齿轮固定架13上的底盘小齿轮14连接，底盘大齿轮18通过底盘转轴19安装在驱动机构安装板17的下端，且底盘小齿轮14和底盘大齿轮18相啮合，驱动轮固定支架12安装在底盘大齿轮18的下部，驱动轮11安装在驱动轮固定支架12上。如此设置，使用和操作更加简单。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的脚踏机构2包括踏板22、脚挡调节块23、两个前脚挡21和两个后脚挡25，踏板22安装在驱动机构框架16上，两个前脚挡21并排安装在踏板22上，脚挡调节块23安装在两个前脚挡21的中部，两个后脚挡25安装在两个前脚挡21相对一侧的踏板22上，且两个后脚挡25与脚挡调节块23制成一体，脚挡调节块23上开设长条形孔，脚挡调节块23和两个后脚挡25的位置通过螺栓24调节。如此设置，通过调整脚挡调节块23上的长条形孔在螺栓处的位置，从而实现两个前脚挡21和两个后脚挡25之间的距离，便于适用于不同脚大小的患者。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
本实施方式的两个前脚挡21和两个后脚挡25均为弧形脚挡，一个前脚挡21和一个后脚挡25相对设置，能够形成长条形的半围合区域，便于使用者站在长条形的半围合区域内，高于踏板22水平面的脚挡能够防止使用者在站立或移动时，脚移位，保证使用者的安全。
具体实施方式五：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式的控制系统3包括传感器探头31、控制箱32、安装支柱33、摄像头34、探照灯35和摄像头安装板36，传感器探头31安装在驱动机构框架16的外侧端面上，控制箱32安装在驱动机构框架16的前端面上，安装支柱33安装在位于驱动机构框架16内侧的控制箱32外侧壁上，摄像头安装板36安装在安装支柱33上，摄像头34和探照灯35均安装在摄像头安装板36上。如此设置，探照灯在换进光线不足时能够为使用者提供照明，控制箱接收遥控器指令，控制探照灯开启；摄像头采集设备前方场景信息，传递给控制箱，控制箱判断是否为障碍，如果前方有障碍，控制箱控制车轮停转，设备停止前进；传感器探头采集车辆侧面信息，如果存在障碍物时返回给控制箱障碍信息，控制箱接受信息后，判断设备停止，不再进行平移或转向。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。具体实施方式六：结合图1、图5和图6说明本实施方式，本实施方式的自动座椅4包括座椅组件、座椅抬起组件和座椅伸出组件，
座椅组件包括座椅41、伸缩杆42、伸缩头44、支架转轴43和座椅支架45，座椅支架45安装在驱动机构框架16的前端上部，座椅支架45与伸缩头44之间通过支架转轴43连接，伸缩杆42的一端安装在伸缩头44上，座椅41安装在伸缩杆42的另一端；
座椅抬起组件包括座椅支撑电机减速器406、座椅支撑支架409、扇形齿支架408、扇形齿轮405、扇形齿轮轴407、固定块410、座椅支撑齿轮411、第一摆臂48、第二摆臂49和摆臂转轴47，座椅支撑支架409安装在驱动机构框架16的前端下部，座椅支撑电机减速器406安装在座椅支撑支架409上，扇形齿支架408安装在座椅支撑支架409上，座椅支撑电机减速器406的输出端与座椅支撑齿轮411连接，扇形齿轮405通过扇形齿轮轴407安装在扇形齿支架408上，且扇形齿轮405与座椅支撑齿轮411相啮合，固定块410的一端与伸缩杆42连接，固定块410的另一端与第一摆臂48的一端转动连接，第一摆臂48的另一端与第二摆臂49的一端之间通过摆臂转轴47转动连接，第二摆臂49的另一端与扇形齿轮405连接；
座椅伸出组件包括钢丝绳46、转盘401、座椅伸出电机减速器403和座椅伸出支架402，座椅伸出支架402安装在驱动机构框架16上，座椅伸出电机减速器403安装在座椅伸出支架402上，转盘401安装在座椅伸出电机减速器403的输出轴上，钢丝绳46的一端缠绕在转盘401上，钢丝绳46的另一端与伸缩杆42连接。如此设置，便于实现座椅的自动伸出。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
本实施方式的自动座椅4在实际使用时，如果需要座椅抬起时，座椅伸出组件的座椅支撑电机减速器406转动，带动座椅支撑齿轮411转动，座椅支撑齿轮411带动扇形齿轮405转动，扇形齿轮405带动第一摆臂48、第二摆臂49和固定块410，进而带动伸缩杆42向上抬起伸出带动第一摆臂48、第二摆臂49运动至同一条直线时停止，伸缩杆形成自锁。
具体实施方式七：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式升降机构5包括护胸板53、两个把手55、把手转轴54、升降摆臂56、升降摆臂转轴52、电缸51、电缸支架58和升降支架501，
升降支架501安装在安装支柱33上端，升降摆臂56的一端与升降支架501转动连接，升降摆臂56的另一端通过升降摆臂转轴52与护胸板53连接，两个把手55通过把手转轴54安装在护胸板53上，且两个把手55位于升降摆臂56的两侧，电缸支架58安装在升降摆臂56的下端，电缸51安装在驱动机构框架16上，电缸支架58与电缸51的上端连接。如此设置，升降更加灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
本实施方式的升降机构通过电缸的升降来带动升降摆臂56和护胸板53的升降。
本实施方式的护胸板53内侧还包括防护棉垫，防护棉垫安装在护胸板53上；能够防止使用者出现前胸碰撞，更好的保护使用者的安全。
具体实施方式八：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式的护胸板53的两侧带有向使用者一侧弯曲的防护板。如此设置，防止使用者在失去平衡时，向左或右进行晃动时，而造成的人身危险。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图1和图8说明本实施方式，本实施方式的护膝板机构6包括两个护膝组件，两个护膝组件并排安装在驱动机构框架16上，且两个护膝组件位于自动座椅4的上方。如此设置，保护使用者的膝盖防止收到伤害。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
具体实施方式十：结合图1和图8说明本实施方式，本实施方式的每个护膝组件均包括护膝板61、滑槽62、安装杆63和滑杆64，安装杆63竖直安装在驱动机构框架16上，滑槽62安装在安装杆63的上端，滑杆64的一端滑动穿设在滑槽62内，滑杆64的另一端与护膝板61连接。如此设置，调整护膝板的位置方便、灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
本实施方式的护膝板61为弧形护膝板，与人体的膝盖部位形状更加贴合。更好的保护使用者的安全。
本发明实际使用时，
本发明可实现使用者从床上直接到发明上进行移动。使用者于床边坐好，用遥控器遥控本发明到床边，将双脚放在脚托(指本发明的脚挡半围合区域)内，穿戴好绑带，放置好遥控器，可控制本发明进行站立，在站立过程中把好把手，站立后调节帮带到舒适的松紧程度，可遥控本发明进行全方位移动。
使用者在使用本发明中如果感到疲备可以切换到座椅模式，本发明会伸出座椅，降低托胸护板让使用者坐到座椅上；或者使用者可以操作本发明移动到希望坐下的座椅前，降低座椅的托胸护板坐到座椅上。
使用者在使用本发明时可以自行解决入厕问题。使用者可以操作本发明进入卫生间，由于本发明可以进行全方位移动，即使是卫生间的狭小的地方也可以自如进出，进去卫生间之后，使用者操作本发明移动到马桶上方，可通过升降托胸护板实现坐上和离开马桶。
使用者可使用本发明进行康复训练。如果使用者需要必要的康复训练，可以拆去本发明的脚底托板，跟随本发明进行移动实现康复训练，同时本发明可以为使用者提供必要的防护。
Claims (10)
1.一种帮扶机器人，其特征在于：它包括全向底盘(1)、脚踏机构(2)、控制系统(3)、自动座椅(4)、升降机构(5)和护膝板机构(6)，脚踏机构(2)安装在全向底盘(1)上的后部，升降机构(5)安装在全向底盘(1)上的前部，护膝板机构(6)和自动座椅(4)由上至下依次安装在升降机构(5)上，控制系统(3)安装在升降机构(5)的前端并控制全向底盘(1)、自动座椅(4)、升降机构(5)和护膝板机构(6)的动作。
2.根据权利要求1所述的一种帮扶机器人，其特征在于：全向底盘(1)包括驱动机构框架(16)和四组结构相同的移动组件，四组结构相同的移动组件分别安装在驱动机构框架(16)下端的四角位置处。
3.根据权利要求2所述的一种帮扶机器人，其特征在于：移动组件包括底盘电机减速器(15)、驱动机构安装板(17)、齿轮固定架(13)、底盘小齿轮(14)、底盘大齿轮(18)、底盘转轴(19)、驱动轮固定支架(12)和驱动轮(11)，
驱动机构安装板(17)安装在驱动机构框架(16)的下端，齿轮固定架(13)安装在驱动机构安装板(17)的下端，底盘电机减速器(15)安装在驱动机构安装板(17)上，底盘电机减速器(15)的输出轴穿过驱动机构安装板(17)与转动安装在齿轮固定架(13)上的底盘小齿轮(14)连接，底盘大齿轮(18)通过底盘转轴(19)安装在驱动机构安装板(17)的下端，且底盘小齿轮(14)和底盘大齿轮(18)相啮合，驱动轮固定支架(12)安装在底盘大齿轮(18)的下部，驱动轮(11)安装在驱动轮固定支架(12)上。
4.根据权利要求3所述的一种帮扶机器人，其特征在于：脚踏机构(2)包括踏板(22)、脚挡调节块(23)、两个前脚挡(21)和两个后脚挡(25)，踏板(22)安装在驱动机构框架(16)上，两个前脚挡(21)并排安装在踏板(22)上，脚挡调节块(23)安装在两个前脚挡(21)的中部，两个后脚挡(25)安装在两个前脚挡(21)相对一侧的踏板(22)上，且两个后脚挡(25)与脚挡调节块(23)制成一体，脚挡调节块(23)上开设长条形孔，脚挡调节块(23)和两个后脚挡(25)的位置通过螺栓(24)调节。
5.根据权利要求4所述的一种帮扶机器人，其特征在于：控制系统(3)包括传感器探头(31)、控制箱(32)、安装支柱(33)、摄像头(34)、探照灯(35)和摄像头安装板(36)，传感器探头(31)安装在驱动机构框架(16)的外侧端面上，控制箱(32)安装在驱动机构框架(16)的前端面上，安装支柱(33)安装在位于驱动机构框架(16)内侧的控制箱(32)外侧壁上，摄像头安装板(36)安装在安装支柱(33)上，摄像头(34)和探照灯(35)均安装在摄像头安装板(36)上。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种帮扶机器人，其特征在于：自动座椅(4)包括座椅组件、座椅抬起组件和座椅伸出组件，
座椅组件包括座椅(41)、伸缩杆(42)、伸缩头(44)、支架转轴(43)和座椅支架(45)，座椅支架(45)安装在驱动机构框架(16)的前端上部，座椅支架(45)与伸缩头(44)之间通过支架转轴(43)连接，伸缩杆(42)的一端安装在伸缩头(44)上，座椅(41)安装在伸缩杆(42)的另一端；
座椅抬起组件包括座椅支撑电机减速器(406)、座椅支撑支架(409)、扇形齿支架(408)、扇形齿轮(405)、扇形齿轮轴(407)、固定块(410)、座椅支撑齿轮(411)、第一摆臂(48)、第二摆臂(49)和摆臂转轴(47)，座椅支撑支架(409)安装在驱动机构框架(16)的前端下部，座椅支撑电机减速器(406)安装在座椅支撑支架(409)上，扇形齿支架(408)安装在座椅支撑支架(409)上，座椅支撑电机减速器(406)的输出端与座椅支撑齿轮(411)连接，扇形齿轮(405)通过扇形齿轮轴(407)安装在扇形齿支架(408)上，且扇形齿轮(405)与座椅支撑齿轮(411)相啮合，固定块(410)的一端与伸缩杆(42)连接，固定块(410)的另一端与第一摆臂(48)的一端转动连接，第一摆臂(48)的另一端与第二摆臂(49)的一端之间通过摆臂转轴()47转动连接，第二摆臂(49)的另一端与扇形齿轮(405)连接；
座椅伸出组件包括钢丝绳(46)、转盘(401)、座椅伸出电机减速器(403)和座椅伸出支架(402)，座椅伸出支架(402)安装在驱动机构框架(16)上，座椅伸出电机减速器(403)安装在座椅伸出支架(402)上，转盘(401)安装在座椅伸出电机减速器(403)的输出轴上，钢丝绳(46)的一端缠绕在转盘(401)上，钢丝绳(46)的另一端与伸缩杆(42)连接。
7.根据权利要求6所述的一种帮扶机器人，其特征在于：升降机构(5)包括护胸板(53)、两个把手(55)、把手转轴(54)、升降摆臂(56)、升降摆臂转轴(52)、电缸(51)、电缸支架(58)和升降支架(501)，
升降支架(501)安装在安装支柱(33)上端，升降摆臂(56)的一端与升降支架(501)转动连接，升降摆臂(56)的另一端通过升降摆臂转轴(52)与护胸板(53)连接，两个把手(55)通过把手转轴(54)安装在护胸板(53)上，且两个把手(55)位于升降摆臂(56)的两侧，电缸支架(58)安装在升降摆臂(56)的下端，电缸(51)安装在驱动机构框架(16)上，电缸支架(58)与电缸(51)的上端连接。
8.根据权利要求7所述的一种帮扶机器人，其特征在于：护胸板(53)的两侧带有向使用者一侧弯曲的防护板。
9.根据权利要求8所述的一种帮扶机器人，其特征在于：护膝板机构(6)包括两个护膝组件，两个护膝组件并排安装在驱动机构框架(16)上，且两个护膝组件位于自动座椅(4)的上方。
10.根据权利要求9所述的一种帮扶机器人，其特征在于：每个护膝组件均包括护膝板(61)、滑槽(62)、安装杆(63)和滑杆(64)，安装杆(63)竖直安装在驱动机构框架(16)上，滑槽(62)安装在安装杆(63)的上端，滑杆(64)的一端滑动穿设在滑槽(62)内，滑杆(64)的另一端与护膝板(61)连接。
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