CN108392782B - 一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，包括腰托、承重铰、推杆、电动缸、伸缩电机、延伸臂、固定臂、底座、滑台、导轨电机、承重盒、倾斜电机等几部分；底座可以延机器人竖直方向导轨上下运动，实现骨盆在竖直方向上的移动自由度；承重板与滑台固定，导轨电机带动滑台移动的同时实现骨盆左右方向的移动自由度；倾斜电机带动固定臂实现骨盆的倾斜运动；推杆前后伸缩可以实现骨盆的扭转运动；腰托可以延承重铰转动，实现骨盆的俯仰运动。本发明可以主动帮助训练者完成骨盆自然步态所需要的姿态，减少对训练者自由度的束缚，提升患者训练舒适感的同时，提高患者下肢行过程中的平衡控制能力，提升下肢康复训练的效果。

Description

一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构

技术领域

本发明涉及一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，属于康复医疗器械领域。

背景技术

随着人口老龄化趋势日加严峻，老年人口数量逐渐增加，因为老年人的骨骼、韧带韧性、关节活动等人体机能伴随着年龄增大而逐渐衰退，导致其肌肉力量、行走速度及平衡能力下降等肢体运动功能障碍。除此之外，中老年群体中还有大量偏瘫及脑卒中等神经系统疾病患者，因肢体运动功能障碍使病情加剧甚至终身残疾。临床医学证明，疾病和伤害导致的肢体运动功能障碍病人通过手术及药物治疗后，病情基本可以控制，但肢体运动能力并不能恢复到健康时的状态，要经过科学的训练才能得到改善和恢复。

人体的骨盆是脊柱与下肢的桥梁，身体上身的重量通过骨盆传递给下肢，下肢行走过程中产生的震动通过骨盆可以传递给脊柱。骨盆运动姿态对人体的重心及下肢关节的运动都产生重要影响。正常人体在行走过程中骨盆会有六个方向的自由度，分别为骨盆的前后、上下、左右平移，扭转、倾斜、俯仰转动。骨盆对人体重心平衡的控制对人类在行走过程中具有重要作用，可以使人类重心运动轨迹尽可能减小，轨迹平滑过渡，从而减低人类体能的消耗，使人在日常生活中活动更加舒适。研究已经证实，中枢神经系统具有可塑性和功能重组特性，使用神经促通技术能够在中枢神经系统中建立新的神经通路，通过不断正常的对骨盆的运动姿态控制训练促进大脑发生功能可塑性，提高患者平衡控制能力，从而可以使患者恢复正常的运动功能。目前，大部分下肢康复机器人没有骨盆主动控制机构，辅助骨盆运动，忽略了对患者的平衡训练，患者在训练过程中由于机器人不能解除下肢的冗余自由度，会使患者训练过程中产生不舒适感。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，是种具有主动辅助骨盆完成上下、前后、左右、扭转、倾斜运动，还具有骨盆做俯仰运动的机构，解除对患者骨盆的束缚。可实现帮助患者主动完成骨盆运动姿态，提高患者平衡控制能力，使患者走行训练达到更好的训练效果。

本发明的目的是这样实现的：包括底座、设置在底座上的导轨电机、与导轨电机输出端连接的滑台结构、与滑台结构端面固连的承重盒、安装在承重盒上端的倾斜电机、安装在倾斜电机输出轴上的齿轮一、设置在承重盒内的轴、安装在轴上的齿轮二，所述滑台设置在底座上，所述齿轮一和齿轮二啮合，所述轴的两侧对称设置有固定臂，每个固定臂穿过承重盒且其内设置有可伸缩的延伸臂，延伸臂的端部固连有一电动缸，每个电动缸上设置有一伸缩电机，且每个电动缸的推杆的端部固连有承重铰，每个承重铰上铰接有一腰托，且两个腰托相对设置。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述固定臂有四个，两两对称设置在轴的两侧，所述承重盒相对的两侧面分别设置有一对凹槽，固定臂穿过对应的凹槽。

2.每个承重铰上铰接有一腰托具体是：每个承重铰通过轴承设置有一竖直转轴，每个竖直转轴通过轴承连接有一水平转轴，每个水平转轴与对应的腰托连接。

3.导轨电机、倾斜电机、伸缩电机的工作分别控制患者骨盆重心的左右移动、倾斜转动、扭转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的有突出实质特点和技术创新：将腰托与患者腰部固定，在患者步行训练过程中，导轨电机、倾斜电机、伸缩电机相互协调工作，主动控制患者骨盆重心的左右移动、倾斜转动、扭转，将机构与移动平台固定，可以实现患者骨盆主动的前后及上下移动，腰托可以绕承重铰俯仰及扭转转动解除患者的冗余自由度，使患者在步行训练时也进行着腰部平衡控制能力的训练。本发明功能全，结构简单易于实现，患者操作、穿戴方便，可根据患者的康复程度控制各个电机辅助力的大小，增强患者自主的平衡控制能力，让患者更加积极主动的投入到康复训练中，提升康复训练效果。目前的多数康复训练机器人大部分没有骨盆控制机构，而具有骨盆主动提供辅助动力，使患者感受不到腰部自由度的约束，帮助患者更好的完成平衡训练的机构更是相对较少。

附图说明

图1是本发明一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构的三维示意图。

图2是本发明一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构骨盆姿态控制机构A-A向剖视图。

图3是本发明一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构轴承座与滑台及承重盒固定单元三维示意图。

图4是本发明一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构腰托与承重铰连接单元三维示意图。

图5是本发明一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构工作时与患者固定位置三维示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明的一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构包括两个腰托1、两个承重铰2、两个推杆3、两个电动缸4、两个伸缩电机5、四个延伸臂6、四个固定臂7、一个底座8、一个滑台结构9、一个导轨电机10、一个承重盒11、一个倾斜电机12；所述腰托1与所述承重铰2铰连，所述承重铰2与所述推杆3固定连接，所述固定臂7位于所述承重盒11下方与承重盒11转动连接，固定臂7的两侧各有两根可调长短的延伸臂6，该延伸臂6与电动缸4固定连接，倾斜电机12与承重盒11固定连接，伸缩电机5与电动缸4固定连接，滑台结构9与承重盒11固定连接；底座9与机器人移动平台固定，可以做上下及前后方向运动，完成骨盆在垂直方向上及水平方向的移动自由度；承重盒11通过与滑台9固定，带动患者骨盆完成左右方向的移动自由度；倾斜电机12带动固定臂7，固定臂7可绕承重盒11转动完成骨盆倾斜运动；伸缩电机5通过电动缸4带动推杆3，推杆3通过与称重铰2固定带动腰脱运动，完成骨盆扭转运动；腰托1可绕称重铰2水平及垂直转动，完成骨盆的俯仰运动；

所述固定臂7与所述承重盒11和所述倾斜电机12的连接结构是：所述固定臂7由两个螺钉19与轴15固定，轴15两端通过两个轴承14与轴承座13固定，轴承座13由螺钉与承重盒11固定连接，轴15上齿轮二16与倾斜电机输出轴上的齿轮一17啮合，齿轮16由套筒18轴向固定，轴15可在轴承座13内通过轴承14转动，倾斜电机12通过齿轮17和齿轮16带动轴15倾斜转动从而带动固定臂7倾斜转动，实现骨盆的倾斜运动，采用两个平行布置的固定臂7，提升了机构的稳定性及机构的承载能力；固定臂7与承重盒11之间有一定的间隙，用于机械限位，防止固定臂7倾斜范围过大对患者造成伤害。

所述延伸臂6插在固定臂7两侧的孔内，延伸臂6通过螺栓与固定臂7固定，延伸臂7另一端通过螺钉与电动缸4固定，延伸臂7可向外延长适应不同患者体型，延长后由螺栓与固定臂7固定防止滑动。

结合图2、图3，所述滑台结构9包括与导轨电机输出短连接的丝杠，设置在丝杠上的滑台，所述丝杠设置在底座间，所述承重盒和与滑台固连，因此导轨电机10通过丝杆带动所述滑台左右移动，滑台与所述承重盒11固定连接结构是：所述的承重盒11两端各有一个轴承座13，轴承座13端面上有螺纹口用于和承重盒11固定连接，轴承座13用于放轴承14的主面上有螺纹孔用于和滑台固定连接。

结合图4，所述腰托1与水平转轴20固定，水平转轴20通过轴承与垂直转轴21固定，垂直转轴21通过轴承与绕称重铰2固定，这样腰托1可以围绕承重铰2水平及垂直转动，完成骨盆的俯仰运动。

结合图1至图5，一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构的工作原理是这样的：进行辅助步行康复训练时，治疗师帮助患者将腰托1与患者的腰部固定，调节四个延伸臂6使其适应患者的体型，根据患者所处的康复阶段的康复需要，选择减重走行、起坐、下蹲、上台阶等不同的训练模式，骨盆的六个自由度均可自由活动，患者可以自由活动腰部；通过控制伸缩电机5、倾斜电机12、导轨电机10的参数控制骨盆辅助力的大小及运动轨迹，主动帮助患者完成康复训练，根据患者的需求不同，选择主动或被动训练模式，各个电机根据传感器参数，进行不同强度的力控，使患者根据自己的意愿完成训练，提高患者的主动性；患者在辅助步行训练的同时，也进行了骨盆的平衡控制训练，对于患者的康复有很大的促进作用。

综上，本发明的目的在于提供一种辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，它主要是主动帮助患者完成骨盆运动轨迹，提升平衡控制能力，完成患者的减重走行、起坐、下蹲、上台阶等不同训练，提高患者的康复效果。本发明提供了一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构。该机构由腰托、承重铰、推杆、电动缸、伸缩电机、延伸臂、固定臂、底座、滑台、导轨电机、承重盒、倾斜电机等几部分组成；底座可以延机器人竖直方向导轨上下运动，实现骨盆在竖直方向上的移动自由度；承重板与滑台固定，导轨电机带动滑台移动的同时实现骨盆左右方向的移动自由度；倾斜电机带动固定臂实现骨盆的倾斜运动；推杆前后伸缩可以实现骨盆的扭转运动；腰托可以延承重铰转动，实现骨盆的俯仰运动。本发明可以主动帮助训练者完成骨盆自然步态所需要的姿态，减少对训练者自由度的束缚，提升患者训练舒适感的同时，提高患者下肢行过程中的平衡控制能力，提升下肢康复训练的效果。

Claims (3)

1.一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，其特征在于：包括底座、设置在底座上的导轨电机、与导轨电机输出端连接的滑台结构、与滑台结构端面固连的承重盒、安装在承重盒上端的倾斜电机、安装在倾斜电机输出轴上的齿轮一、设置在承重盒内的轴、安装在轴上的齿轮二，所述滑台设置在底座上，所述齿轮一和齿轮二啮合，所述轴的两侧对称设置有固定臂，每个固定臂穿过承重盒且其内设置有可伸缩的延伸臂，延伸臂的端部固连有一电动缸，每个电动缸上设置有一伸缩电机，且每个电动缸的推杆的端部固连有承重铰，每个承重铰上铰接有一腰托，且两个腰托相对设置，导轨电机、倾斜电机、伸缩电机的工作分别控制患者骨盆重心的左右移动、倾斜转动、扭转。

2.根据权利要求1所述的一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，其特征在于：所述固定臂有四个，两两对称设置在轴的两侧，所述承重盒相对的两侧面分别设置有一对凹槽，固定臂穿过对应的凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构，其特征在于：每个承重铰上铰接有一腰托具体是：每个承重铰通过轴承设置有一竖直转轴，每个竖直转轴通过轴承连接有一水平转轴，每个水平转轴与对应的腰托连接。