CN108096794B - 平衡康复训练机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了平衡康复训练机器人，包括控制面板装置、悬吊投影装置和平衡训练装置，平衡训练装置包括两套左、右脚独立或者协同训练的平衡训练平台装置，每一套训练平台装置均包括伸缩平台、以及设置在伸缩平台底部的滑移机构，伸缩平台包括护膝装置、脚踏板装置、三个伸缩装置、中柱装置以及底部固定板，中柱装置、伸缩装置设置于底部固定板上，脚踏板装置设置于中柱装置和伸缩装置的上方，护膝装置设置于脚踏板装置的上方，患者站立于脚踏板装置上方，通过自主或者他主运动实现多种模式康复训练。本发明可单独运动或两两组合运动，可达到二、三十种不同的训练模式，满足各种训练的要求，操作简单,实用性强,投影仪投影实现场景互动，趣味十足。

Description

平衡康复训练机器人
技术领域
本发明涉及平衡康复训练机器人，该平衡康复训练机器人适用于中枢性瘫痪(如脑损伤或病变、脊髓损伤或病变)或其他神经疾患(如外周神经损伤或病变)所致感觉、运动功能受损或前庭器官病变引起的平衡功能障碍；下肢骨折、软组织损伤或手术后有平衡功能障碍的患者等。
背景技术
平衡功能是人体神经、运动系统的一项重要功能。许多神经系统疾病均表现出不同程度的平衡功能障碍。对于这种平衡功能障碍现今医学康复中心采取康复的模式是让患者站立于一体式可转动的平台上锻炼患者的平衡能力，但是这种平台的运动模式为整体式且运动模式非常单一，对患者的平衡能力没有多方面训练，使得康复的效果不是非常明显。
而且，康复过程或者加强平衡的过程是一个缓慢并枯燥的过程，如何使患者能有更好的体验感受是当今领域需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、快捷，可解决上述技术问题的平衡康复训练机器人。
本发明通过以下技术方案实现：
平衡康复训练机器人，包括控制面板装置、悬吊投影装置和平衡训练装置，平衡训练装置设置于悬吊投影装置内，平衡训练装置包括两套左、右脚独立或者协同训练的平衡训练平台装置，每一套训练平台装置均包括伸缩平台、以及设置在伸缩平台底部的滑移机构，伸缩平台包括护膝装置、脚踏板装置、三个伸缩装置、中柱装置以及底部固定板，中柱装置、伸缩装置设置于底部固定板上，脚踏板装置设置于中柱装置和伸缩装置的上方，护膝装置设置于脚踏板装置的上方，患者站立于脚踏板装置上方，通过自主或者他主运动实现多种模式康复训练。
进一步地，所述伸缩平台还包括气弹簧装置，气弹簧装置包括四个气弹簧和八个气弹簧连接件，每一个气弹簧两端均通过气弹簧连接件分别与所述脚踏板装置、所述底部固定板连接。
进一步地，所述滑移机构包括位移传感器、电机、电机固定板、联轴器、轴承座一、丝杆、垫板、滑块、丝杆螺母、丝母固定块、直线导轨和轴承座二。
进一步地，所述伸缩装置还包括有直线位移检测装置。
进一步地，所述伸缩装置包括万向连接套、球头杆、滑动杆、滑动套杆、旋转连接装置、固定套、电机、卷筒、支座、钢丝绳、滑轮和滑轮固定座，电机与设置于支座上的卷筒连接，钢丝绳绕于卷筒上，并通过滑轮换向后使钢丝绳两端与滑动杆上下端连接，球头杆上端穿过万向连接套与所述脚踏板装置底部连接，下端与滑动杆上端连接，滑动杆下端套设于滑动套杆内，滑动套杆下端通过旋转连接装置与所述底部固定板连接，固定套设置于滑动套杆上并与支座可拆卸连接。
进一步地，所述旋转连接装置包括旋转块、滚轮轴、轴承和滚轮座，滚轮轴穿过旋转块的下端，滚轮轴的两端通过轴承一设置于滚轮座内，旋转块的上端与所述滑动套杆的底部连接。
进一步地，所述直线位移检测装置包括电位器连接块、直线电位器、传感器固定块一和传感器固定块二，直线电位器通过传感器固定块一和传感器固定块二固定连接，电位器连接块一端滑动设置于直线电位器内，另一端设置于滑动套杆的滑槽内与所述滑动杆连接。
进一步地，所述旋转连接装置上端对应所述滑动杆的下端设置有缓冲垫，所述固定套设置有限位缓冲垫。
进一步地，所述中柱装置包括万向连接套一、球头杆一、中柱和中柱固定块，球头杆一上端穿过万向连接套一与所述脚踏板装置底部连接，球头杆一下端与中柱上端连接，中柱下端穿套于中柱固定块内，中柱固定块与所述底部固定板连接。
进一步地，所述脚踏板装置设置有压力传感器和陀螺仪，脚踏板装置包括压板和脚支撑板，压力传感器设置于脚支撑板上部，陀螺仪设置于脚支撑板下部，压板通过连接锁紧板设置于脚支撑板上，所述护膝装置设置于压板上。
本发明的有益效果：平衡康复训练机器人，包括控制面板装置、悬吊投影装置和平衡训练装置，平衡训练装置设置于悬吊投影装置内，平衡训练装置包括两套左、右脚独立或者协同训练的平衡训练平台装置，每一套训练平台装置均包括伸缩平台、以及设置在伸缩平台底部的滑移机构，伸缩平台包括护膝装置、脚踏板装置、三个伸缩装置、中柱装置以及底部固定板，中柱装置、伸缩装置设置于底部固定板上，脚踏板装置设置于中柱装置和伸缩装置的上方，护膝装置设置于脚踏板装置的上方，患者站立于脚踏板装置上方，通过自主或者他主运动实现多种模式康复训练。本发明采用两套训练平台装置，左右脚独立分开，每只脚单独一个系统，可以单独运动，也可以相互配合运动，底部通过滑移机构增加前后滑动功能，两侧及前端增加投影幕，投影仪投影实现场景互动。本发明平衡康复训练系统单独运动或两两组合，可达到二、三十种不同的训练模式，能够满足各种训练的要求，操作简单，实用性强,且趣味十足，平衡康复效果显著。
附图说明
图1为本发明平衡康复训练机器人结构示意图；
图2为本发明平衡康复训练机器人的训练平台装置结构示意图；
图3为本发明平衡康复训练机器人的伸缩平台结构示意图；
图4为本发明平衡康复训练机器人的伸缩装置爆炸结构示意图；
图5为本发明平衡康复训练机器人的伸缩装置装配结构示意图；
图6为本发明平衡康复训练机器人的滑移机构结构示意图。
其中：1-控制面板装置，2-扶手，3-训练平台装置，30-伸缩平台，31-护膝装置,32-脚踏板装置,321-压板，322-脚支撑板，33-伸缩装置,331-万向连接套，332-球头杆，333-上盖，334-塑料轴套，335-滑轮固定柱，336-L型块，337-固定套，338-滑动杆，339-限位缓冲垫，3310-滑动套杆，3311-滚动套，3312-电位器连接块，3313-传感器固定块一，3314-直线电位器，3315-塑料轴套固定管，3316-缓冲垫，3317-传感器固定块二，3318-滚轮轴拉紧垫，3319-旋转块，3320-滚轮座，3321-限位垫圈，3322-轴承一，3323-卡簧一，3324-滚轮轴，3325-电机，3326-水平垫块，3327-六角螺栓，3328-固定套一，3329-滑轮，3330-滑轮固定座，3331-卡簧二，3332-钢丝绳拉紧块，3333-轴承二，3334-卷筒，3335-钢丝绳，3336-轴承三，3337-固定套二，3338-限位块，3339-轴承顶圈，34-中柱装置,341-万向连接套一，342-球头杆一，343-中柱，344-中柱固定块，35-底部固定板,36-气弹簧装置,361-气弹簧,362-气弹簧连接件,37-滑移机构，371-位移传感器，372-电机，373-电机固定板，374-联轴器，375-轴承座一，376-丝杆，377-垫板，378-滑块，379-丝杆螺母，3710-丝母固定块，3711-直线导轨，3712-轴承座二，38-感应片，4-风琴罩，5-机架，6-投影架，7-悬吊架，8-压力传感器，9-陀螺仪。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1至6所示，平衡康复训练机器人，包括控制面板装置1、悬吊投影装置和平衡训练装置，悬吊投影装置设置有投影架6和悬吊架7，平衡训练装置包括两套扶手2、两套左、右脚独立或者协同训练的平衡训练平台装置3、风琴罩4和机架5，每一套训练平台装置3均包括伸缩平台30、以及设置在伸缩平台30底部的滑移机构37，伸缩平台30底部设置有感应片38，伸缩平台30包括护膝装置31、脚踏板装置32、三个伸缩装置33、中柱装置34以及底部固定板35，三个伸缩装置33、中柱装置34设置于底部固定板35上，且中柱装置34设置于底部固定板35中部，三个伸缩装置33围绕中柱装置34呈三角形分布，脚踏板装置32分别与伸缩装置33、中柱装置34的上端连接，护膝装置31与脚踏板装置32的上端连接，患者站立于脚踏板装置32上方，通过自主或者他主运动实现多种模式康复训练，平衡康复效果好。
本实施例中，伸缩平台30还包括气弹簧装置36，气弹簧装置36包括四个气弹簧361和八个气弹簧连接件362，每一个气弹簧361两端均通过气弹簧连接件362分别与脚踏板装置32、底部固定板35连接。
本实施例中，脚踏板装置32设置有压力传感器8和陀螺仪9，单腿的四个压力传感器8用于检测脚踩在板上时各力的分布，陀螺仪9用于检测单脚的重心(用于静态时评估平衡患者平衡状况)，脚踏板装置32包括压板321和脚支撑板322，压力传感器8设置于脚支撑板322上部，陀螺仪9设置于脚支撑板322下部，压板321通过连接锁紧板设置于脚支撑板322上，护膝装置31设置于压板321上。
本实施例中，伸缩装置33包括万向连接套331、球头杆332、固定套337、滑动杆338、滑动套杆3310、旋转连接装置、电机3325、卷筒3334、支座、钢丝绳3335、滑轮3329和滑轮固定座3330，滑轮3329通过轴承二3333、卡簧二3331设置于滑轮固定座3330上，电机3325与设置于支座上的卷筒3334连接，钢丝绳3335绕于卷筒3334上，并通过滑轮3329换向后使钢丝绳3335两端与滑动杆338上下端连接，塑料轴套334安装在滑动套杆3310上，上盖333固定在滑动套杆3310上，球头杆332上端穿过万向连接套331与脚踏板装置32底部连接，下端与滑动杆338上端连接，滑动杆338下端通过塑料轴套固定管3315套设于滑动套杆3310内，滑动套杆3310下端通过旋转连接装置与底部固定板35连接，固定套337设置于滑动套杆3310上并与支座可拆卸连接。
本实施例中，伸缩装置33还包括有直线位移检测装置。直线位移检测装置包括电位器连接块3312、直线电位器3314、传感器固定块一3313和传感器固定块二3317，电位器连接块3312一端滑动设置于直线电位器3314内，另一端设置于滑动套杆3310的滑槽内，并通过滚动套3311与滑动杆338连接，传感器固定块一3313一端与直线电位器3314上端连接，另一端与支座连接，传感器固定块二3317一端与直线电位器3314下端连接，另一端与旋转连接装置连接。
本实施例中，旋转连接装置包括滚轮轴拉紧垫3318、旋转块3319、滚轮座3320、限位垫圈3321、轴承一3322、卡簧一3323和滚轮轴3324，滚轮轴3324穿过旋转块3319的下端，滚轮轴3324的两端通过轴承一3322、卡簧一3323设置于滚轮座3320内，旋转块3319的上端与滑动套杆3310的底部连接。限位垫圈3321、滚轮轴拉紧垫3318设置在滚轮轴3324上用于限位。
本实施例中，旋转连接装置上端对应滑动杆338的下端设置有缓冲垫3316，固定套337上设置有限位缓冲垫339。
本实施例中，支座包括L型块336、水平垫块3326、固定套一3328、钢丝绳拉紧块3332、固定套二3337、限位块3338。
固定套一3328设置于L型块336上，钢丝绳拉紧块3332下端设置于固定套一3328上，钢丝绳拉紧块3332上端通过限位块3338与固定套二3337连接，钢丝绳拉紧块3332侧端与L型块336侧端通过六角螺栓3327连接，并通过调节六角螺栓3327调节钢丝绳3335的松紧；固定套337上下两端分别与固定套二3337、固定套一3328连接，滑轮固定柱335穿过水平垫块3326、固定套337与滑轮固定座3330连接。卷筒3334两端设置有轴承三3336，其上端的轴承三3336通过轴承顶圈3339固定。
本实施例中，中柱装置34包括万向连接套一341、球头杆一342、中柱343和中柱固定块344，球头杆一342上端穿过万向连接套一341与脚踏板装置32底部连接，球头杆一342下端与中柱343上端连接，中柱343下端穿套于中柱固定块344内，中柱固定块344与底部固定板35连接。
本实施例中，滑移机构37包括位移传感器371、电机372、电机固定板373、联轴器374、轴承座一375、丝杆376、垫板377、滑块378、丝杆螺母379、丝母固定块3710、直线导轨3711和轴承座二3712。
本发明工作原理：电机3325带动卷筒3334转动，卷筒3334上的钢丝绳3335经过滑轮3329的换向使钢丝绳3335两端连接在滑动杆338的上下两端；通过电机3325的正反转正好使滑动杆338可以上下伸缩。直线电位器3314与电位器连接块3312连接，滑动杆338的伸缩带动直线电位器3314移动，检测滑动杆338的位移量。
本发明可实现静态、动态以及投影装置相结合的康复训练，其中动态康复训练包括多种康复模式相结合的自动态和他动态康复训练。
本发明的有益效果：
1、伸缩平台通过电机3325的正反转，带动电磁离合器和卷筒3334的旋转，卷筒3334带动钢丝绳3335的旋转，实现滑动杆338的直线运动，然后3个伸缩装置33相互配合，使得伸缩平台中的压板321与水平面的角度为0-8°。
2、电机372通过联轴器374带动丝杆376的旋转，通过丝杆螺母379与丝母固定块3710连接，丝母固定块3710和直线导轨3711连接底部固定板35，将底部固定板35转换成直线运动，带动伸缩平台做前后的直线运功，运动距离为0-200MM。位移传感器371与感应片38配合对伸缩平台直线运动距离进行限位。
3、左右两脚的康复运动模式是分开的，可以单独运动，也可以相互配合运动。单独运动模式如下：
滑移机构37不动，伸缩平台30左右脚的单独运动模式：伸缩平台左/右脚的左、右、前、后的倾斜；
滑移机构37不动，伸缩平台30左右脚的组合运动模式：伸缩平台左右脚同时左、右、前、后的倾斜，同向旋转；
滑移机构37左/右电机的单独动，伸缩平台左右脚的不动模式：左/右脚的前、后移动；
滑移机构37左/右电机同动，伸缩平台30左右脚的不动模式：左右脚的前、后、左前右后、右前左后移动；
滑移机构37左电机动，伸缩平台30左脚动：左前倾，左后倾；
滑移机构37右电机动，伸缩平台30右脚动：右前倾，右后倾；
滑移机构37左右电机同动，伸缩平台30右脚动：前前倾，后后倾，前左倾，后左倾，前右倾，后右倾。
4、压力传感器8固定在脚支撑板322上，通过压力传感器8固定，压板321正好压在压力传感器8的感应端，当受到压力时传递力的大小，测量脚底受力位置；陀螺仪直接固定在脚支撑板，当训练时感应人体重心。
5、将投影仪安装在悬吊架/投影幕固定架上端，将影像投影在幕布上，实现场景互动，使其达到最优的训练效果。
对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，本发明的具体实施方式不拘泥于上述实例，在本发明的具体实施过程中，具体实施方式还可以做出若干推演或优化，这些推演或优化都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.平衡康复训练机器人，其特征在于：包括控制面板装置、悬吊投影装置和平衡训练装置，平衡训练装置设置于悬吊投影装置内，平衡训练装置包括两套左、右脚独立或者协同训练的平衡训练平台装置，每一套训练平台装置均包括伸缩平台、以及设置在伸缩平台底部的滑移机构，伸缩平台包括护膝装置、脚踏板装置、三个伸缩装置、中柱装置以及底部固定板，中柱装置、伸缩装置设置于底部固定板上，脚踏板装置设置于中柱装置和伸缩装置的上方，护膝装置设置于脚踏板装置的上方，患者站立于脚踏板装置上方，通过自主或者他主运动实现多种模式康复训练；所述伸缩装置包括万向连接套、球头杆、滑动杆、滑动套杆、旋转连接装置、固定套、电机、卷筒、支座、钢丝绳、滑轮和滑轮固定座，电机与设置于支座上的卷筒连接，钢丝绳绕于卷筒上，并通过滑轮换向后使钢丝绳两端与滑动杆上下端连接，球头杆上端穿过万向连接套与所述脚踏板装置底部连接，下端与滑动杆上端连接，滑动杆下端套设于滑动套杆内，滑动套杆下端通过旋转连接装置与所述底部固定板连接，固定套设置于滑动套杆上并与支座可拆卸连接；所述中柱装置包括万向连接套一、球头杆一、中柱和中柱固定块，球头杆一上端穿过万向连接套一与所述脚踏板装置底部连接，球头杆一下端与中柱上端连接，中柱下端穿套于中柱固定块内，中柱固定块与所述底部固定板连接；所述脚踏板装置设置有压力传感器和陀螺仪，脚踏板装置包括压板和脚支撑板，压力传感器设置于脚支撑板上部，陀螺仪设置于脚支撑板下部，压板通过连接锁紧板设置于脚支撑板上，所述护膝装置设置于压板上。
2.根据权利要求1所述的平衡康复训练机器人，其特征在于：所述伸缩平台还包括气弹簧装置，气弹簧装置包括四个气弹簧和八个气弹簧连接件，每一个气弹簧两端均通过气弹簧连接件分别与所述脚踏板装置、所述底部固定板连接。
3.根据权利要求1所述的平衡康复训练机器人，其特征在于：所述滑移机构包括限位传感器、电机、电机固定板、联轴器、轴承座一、丝杆、垫板、滑块、丝杆螺母、丝母固定块、直线导轨和轴承座二。
4.根据权利要求1所述的平衡康复训练机器人，其特征在于：所述伸缩装置还包括有直线位移检测装置。
5.根据权利要求4所述的平衡康复训练机器人，其特征在于：所述旋转连接装置包括旋转块、滚轮轴、轴承和滚轮座，滚轮轴穿过旋转块的下端，滚轮轴的两端通过轴承一设置于滚轮座内，旋转块的上端与所述滑动套杆的底部连接。
6.根据权利要求5所述的平衡康复训练机器人，其特征在于：所述直线位移检测装置包括电位器连接块、直线电位器、传感器固定块一和传感器固定块二，直线电位器通过传感器固定块一和传感器固定块二固定连接，电位器连接块一端滑动设置于直线电位器内，另一端设置于滑动套杆的滑槽内与所述滑动杆连接。
7.根据权利要求6所述的平衡康复训练机器人，其特征在于：所述旋转连接装置上端对应所述滑动杆的下端设置有缓冲垫，所述固定套设置有限位缓冲垫。
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