CN108652925B - 一种助行康复及步态矫正系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种本发明的助行康复及步态矫正系统，包括下肢助行器、支撑托架以及控制器；下肢助行器包括两个脚踏组件以及连接两个脚踏组件的支撑组件，支撑组件包括能可控地相对滑动的第一单元与第二单元；两个脚踏组件分别安装在第一单元以及第二单元上，且两个脚踏组件可分别相对于支撑组件可控转动；支撑托架包含架体，架体下端设有多个轮子，架体上设有托体以及绑手装置，绑手装置包含可与用户的大臂绑在一起的大臂杆，大臂杆与架体的铰接位置设置有角度检测装置。本发明的助行康复及步态矫正系统包含下肢助行器以及支撑托架，两者在控制器的作用下，可协调患者手脚的动作，使得在对患者的关节进行锻炼的同时最大程度还原患者的正常步态。

Description

一种助行康复及步态矫正系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种助行康复及步态矫正系统。

背景技术

据相关调查显示，我国每年有近十万新增肢体残疾脊髓损伤患者，对肢体残障者的康复训练是我国康复治疗的一项艰巨任务。针对这些患者除了进行手术治疗或者药物治疗外，科学合理的康复训练对于患者肢体运动功能的改善起着至关重要的作用。

目前对神经系统伤病所致肢体功能障碍的康复治疗主要依靠治疗师一对一徒手训练，治疗师的劳动强度大，患者训练强度、持续性难以保证；另外康复评价也多为主观评价，不能够实时监测治疗效果。为解决这些康复训练过程中出现的问题，需要安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术，康复医疗器械的出现从某种程度上解决了这一问题。

目前市面上的康复医疗器械大都只对患者的障碍关节起到活动作用，其作用模式过于简单，甚至有悖于人行走的正常步态，对于患者的康复后行走较为不利。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种步态精确，可使患者的下肢关节得到锻炼同时使患者按照正常步态行走，或对有行走能力的人进行步态矫正的助行康复及步态矫正系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明的助行康复及步态矫正系统，包括下肢助行器以及支撑托架；

所述下肢助行器包括两个脚踏组件以及连接两个脚踏组件的支撑组件，所述支撑组件包括能可控地相对滑动的第一单元与第二单元；两个所述脚踏组件分别安装在第一单元以及第二单元上，且两个所述脚踏组件可分别相对于所述支撑组件可控转动；

所述支撑托架包含架体，架体下端设有多个轮子，架体上设有两个用于托住用户腋窝部位的托体；所述架体还设置有绑手装置，所述绑手装置包含可与用户的大臂绑在一起的大臂杆，所述大臂杆与架体的铰接位置设置有角度检测装置；

还包括控制器，所述下肢助行器以及所述角度检测装置连接所述控制器。

进一步地，所述架体的前后两侧均设置有位置检测传感器，且所述架体的下端设置有两组主动轮组件以及至少一个从动轮；所述主动轮组件包含轮子、轮电机以及设置在轮电机与轮子之间的离合器，所述离合器建立或解除轮电机与轮子之间的连接关系；所述检测传感器、轮电机以及离合器均连接所述控制器。

进一步地，所述架体上设置有连接所述大臂杆的大臂电机，且所述大臂电机与所述大臂杆之间设置有第二离合器，所述大臂电机与所述第二离合器均电连接所述控制器。

进一步地，所述托体以及绑手装置均安装在升降座上，所述升降座与所述架体之间设置有弹簧。

进一步地，所述脚踏组件包括组件座，组件座具有驱动舱，驱动舱内固定有用于驱动所述脚踏组件与所述支撑组件之间相对转动的电机。

进一步地，所述第一单元以及第二单元上均安装有用于连接所述脚踏组件的转轴，所述电机通过齿轮或同步带与所述转轴建立动力传动关系。

进一步地，所述支撑组件包含Z字形座体，Z字形座体由两个主体部组成，两个主体部在长度方向上错开，使得Z字形座体具有两个空缺部分；每个主体部的朝外一侧均具有滑槽，所述第一单元以及第二单元分别设置在两个滑槽内，且每个滑槽内均设置有用于驱动第一单元或第二单元运动的丝杠，每个丝杠均由一个独立的直线电机驱动转动；两个直线电机分别安装在Z字形座体的两个空缺部分处。

有益效果：本发明的助行康复及步态矫正系统包含下肢助行器以及支撑托架，两者在控制器的作用下，可协调患者手脚的动作，使得在对患者的关节进行锻炼的同时最大程度还原患者的正常步态，同时起到锻炼与步态矫正的作用，对于患者的康复具有很大的益处。

附图说明

附图1为助行康复及步态矫正系统的立体图；

附图2为助行康复及步态矫正系统的侧视图；

附图3为助行康复及步态矫正系统的正视图；

附图4为下肢康复助行器的立体图；

附图5为下肢康复助行器的正视图；

附图6为脚踏组件的结构图；

附图7为链节的结构图；

附图8为支撑组件的正视图；

附图9为支撑组件的立体图；

附图10（a）-附图10（f）为下肢康复助行器的运动流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示的助行康复及步态矫正系统，包括下肢助行器、支撑托架3以及控制器4；所述支撑托架3包含架体31，架体31下端设有多个轮子，架体31上设有两个用于托住用户腋窝部位的托体32；所述下肢助行器连接所述控制器4。

由于下肢助行器与支持托架3相对独立，为了将下肢助行器限制在一定的区域内，放置用户倾斜过多，所述架体31的前后两侧均设置有位置检测传感器5，且所述架体31的下端设置有两组主动轮组件34以及至少一个从动轮35；所述主动轮组件34包含轮子341、轮电机342以及设置在轮电机342与轮子341之间的离合器343，所述离合器343建立或解除轮电机342与轮子341之间的连接关系；所述检测传感器5、轮电机342以及离合器343均连接所述控制器4。本实施例中，位置检测传感器5为对射传感器，若下肢助行器保持在前后两侧的位置检测传感器5之间，则离合器343处于松开状态，整个支撑托架3处于随动状态，若前侧的检测传感器5检测到信号，则说明下肢助行器偏前，用户向后倾斜，则控制器4控制离合器343闭合，建立轮电机342与轮子341之间的连接关系，并控制轮电机342转动，使得支撑托架3整体相对于下肢助行器向前作直线运动，补偿用户躯体中心与下肢助行器中心之间的偏差，使人保持直立状态；若若后侧的检测传感器5检测到信号，则说明下肢助行器偏后，用户向前倾斜，则控制器4控制离合器343闭合，建立轮电机342与轮子341之间的连接关系，并控制轮电机342转动，使得支撑托架3整体相对于下肢助行器向后作直线运动，补偿用户躯体中心与下肢助行器中心之间的偏差，使人保持直立状态。通过这种手段可使下肢助行器始终保持在架体31的中部，防止用户进行康复训练时其躯干处于倾斜状态。

所述架体31还设置有绑手装置33，所述绑手装置33包含可与用户的大臂绑在一起的大臂杆331，所述大臂杆331与架体31的铰接位置设置有角度检测装置332，所述角度检测装置332连接所述控制器4。所述架体31上设置有连接所述大臂杆331的大臂电机333，且所述大臂电机333与所述大臂杆331之间设置有第二离合器334，所述大臂电机333与所述第二离合器334均电连接所述控制器4。大臂杆331通过绑带（图中未示出）与用户的大臂固定。根据患者的上肢功能情况可选择不同的康复模式，若患者的上肢正常，则设置第二离合器334处于分离状态，用户可半主动行走，用户通过控制自身手臂的摆动可控制自身的行走状态，具体地，控制器4通过角度检测装置332检测大臂杆331的摆动情况，并据此根据人正常行走的步态，控制下肢助行器的状态，若检测到用户的左臂摆动，则通过下肢步行器抬右脚，若检测到用户的右臂摆动，则通过下肢步行器抬左脚。若患者的上肢也不正常，需要同时作康复训练，则患者完全处于被动状态，设置第二离合器334处于闭合状态，控制器4通过控制绑手装置33以及下肢助行器使患者按正常人的行走规律行走。

由于用户正常步行时，其重心的高度呈规律性变化，因此为了使用户感到舒适，所述托体32以及绑手装置33均安装在升降座36上，所述升降座36与所述架体31之间设置有弹簧37，这样随着用户的走动，其重心可自然规律性升高降低，更符合人的正常走路规律。

如附图4-5所示，下肢助行器包括两个脚踏组件1以及连接两个脚踏组件1的支撑组件2，所述支撑组件2包括能可控地相对滑动的第一单元21与第二单元22；两个所述脚踏组件1分别安装在第一单元21以及第二单元22上，且两个所述脚踏组件1可分别相对于所述支撑组件2可控转动。

如附图6所示，所述脚踏组件1包括组件座11，组件座11具有驱动舱111，驱动舱111内固定有用于驱动所述脚踏组件1与所述支撑组件2之间相对转动的电机15。

所述组件座11具有脚跟踏脚部112；所述脚踏组件1还包含前踏脚板12，所述前踏脚板12通过柔性板13安装在所述脚跟踏脚部112上，所述柔性板13包含多个链节131，相邻链节131之间相互铰接，且相邻链节131之间只能相对单向转动（此处的单向转动是指在图示状态，在右链节131只能相对在左链节131向上转动而不能向下转动），使得前踏脚板12只能相对于所述脚跟踏脚部112向上单向转动，保证在脚踏组件1悬空时用户踩踏平稳，在脚踏组件1初度触地到完全触地的过程中，前踏脚板12可相对于跟踏脚部112产生对应的运动，更加符合人正常行走的规律。

如附图7所示，所述链节131的一侧具有第一铰接部131-1，另一侧具有第二铰接部131-2，相邻链节131之间其中一个链节131的第一铰接部与另一链节131的第二铰接部131-2铰接在一起；链节131下端的一侧设置有止转部131-3，另一侧设置有凹槽部131-4，相邻链节131之间其中一个链节131的止转部131-3可进出另一链节131的凹槽部131-4。这种结构可保证相邻链节131之间只能相对单向转动。

所述第一单元21以及第二单元22上均安装有用于连接所述脚踏组件1的转轴26，所述电机15通过齿轮或同步带与所述转轴26建立动力传动关系（图示采用的是齿轮驱动），当然采用其他形式也在本专利的保护范围。

支撑组件2可以采用电动推杆等直线模组，第一单元21与第二单元22分别为电动推杆的缸座与伸缩杆，两个脚踏组件1分别安装在缸座与伸缩杆的端部；但这种支撑组件2两个脚踏组件1之间具有初始间距，无法实现用户双腿并拢等常规动作，因此本实施例优选地采用如下支撑组件2的结构。

如附图8与附图9所示，所述支撑组件2包含Z字形座体23，Z字形座体23由两个主体部232组成，两个主体部232在长度方向上错开，使得Z字形座体23具有两个空缺部分233；每个主体部232的朝外一侧均具有滑槽231，所述第一单元21以及第二单元22分别设置在两个滑槽231内，且每个滑槽231内均设置有用于驱动第一单元21或第二单元22运动的丝杠24，每个丝杠24均由一个独立的直线电机25驱动转动；两个直线电机25分别安装在Z字形座体23的两个空缺部分233处。

这种支撑组件2具有以下突出的优点：（一）使得两个脚踏组件1之间没有初始距离，且两个脚踏组件1可以相对独立进行较大幅度运动，使得两个脚踏组件1可以实现更多的动作，从而可实现用户实现双腿并拢、跨步、高抬腿等动作；（二）支撑组件2可在患者使用下肢康复步行器时实现连续回转且不会与地面干涉。

为了方便用户穿戴，防止用户的脚脱离脚踏组件1，所述脚踏组件1还包含穿戴单元14，穿戴单元14可以是能捆绑在用户脚上的绑带、魔术帖等形式。

每个所述脚踏组件1均包含电源以及电滑环4，电滑环4与所述转轴26同心安装，电滑环4由可相对转动的内环以及外环组成，内环与外环中的一者连接所述电源，另一者连接一个直线电机25，优选地，每个脚踏组件1为驱动离其较近的丝杠24的直线电机25供电。

下肢助行器的工作方法如下，所有电机15与直线电机25均连接控制器4，如附图10（a）至附图10（f）所示，其具体步骤如下：

步骤一：患者的双脚分别踩踏并固定在两个脚踏组件1上；

步骤二：控制器4检查支撑组件2的第一单元21是否位于其所在滑槽231的远离直线电机25（驱动第一单元21运动的直线电机25）的一端，若不是，控制器4驱动两个直线电机25同时转动，使得Z字形座体23相对于两个脚踏组件1平移（两个脚踏组件1均不动）使得第一单元21运动到位（即其所在滑槽231的远离直线电机25的一端），如附图10（a）所示；

步骤三：第一单元21所连接的脚踏组件1作为理论机架（保持不动），且该脚踏组件1（第一单元21所连接的脚踏组件）内的电机15驱动所述支撑组件2整体相对于该脚踏组件1转动，支撑组件2转动的同时，控制器4控制第二单元21相对于Z字形座体23按照一定运动规律平移，与此同时，第二单元22连接的脚踏组件1内的电机15驱动该脚踏组件1相对于第二单元22的角度，这样第二单元22连接的脚踏组件1可完全模拟人的迈步动作运动，如附图10（b）-10（c）所示；

步骤四：当第二单元22连接的脚踏组件1完全触地后，第二单元21位于其所在滑槽231的远离直线电机25（驱动第二单元22运动的直线电机25）的一端，第二单元22连接的脚踏组件1变成新的理论机架（保持不动），该脚踏组件1（第二单元22所连接的脚踏组件）内的电机15驱动所述支撑组件2整体相对于该脚踏组件1转动，支撑组件2转动的同时，控制器4控制第一单元21相对于Z字形座体23按照运动一定规律平移，与此同时，第一单元21连接的脚踏组件1内的电机15驱动该脚踏组件1相对于第一单元21的角度，这样第一单元21连接的脚踏组件1可完全模拟人的迈步动作运动，如附图10（d）-10（f）所示；

步骤五：重复步骤三至步骤四。

下肢助行器的动作为控制器4根据两个大臂杆331的转动角度情况相应控制的（患者的上肢能力健全的情况下），或者绑手装置33与下肢助行器的动作均由控制器4完全控制作出（患者的上肢能力不健全的情况下或患者上肢能力健全但愿意在完全被动状态下做康复训练的情形下）。

值得说明的是，上述步骤二检查支撑组件2的第一单元21是否位于其所在滑槽231的远离直线电机25的一端的目的是为了防止支撑组件2围绕脚踏组件1转动的过程中支撑组件2会与地面干涉。

本发明的助行康复及步态矫正系统包含下肢助行器以及支撑托架，两者在控制器的作用下，可协调患者手脚的动作，使得在对患者的关节进行锻炼的同时最大程度还原患者的正常步态，同时起到锻炼与步态矫正的作用，对于患者的康复具有很大的益处。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种助行康复及步态矫正系统，其特征在于：包括下肢助行器以及支撑托架（3）；

所述下肢助行器包括两个脚踏组件（1）以及连接两个脚踏组件（1）的支撑组件（2），所述支撑组件（2）包括能可控地相对滑动的第一单元（21）与第二单元（22）；两个所述脚踏组件（1）分别安装在第一单元（21）以及第二单元（22）上，且两个所述脚踏组件（1）可分别相对于所述支撑组件（2）可控转动；两个脚踏组件（1）中任一脚踏组件（1）保持不动时，支撑组件（2）整体可相对于保持不动的脚踏组件（1）转动;

所述支撑托架（3）包含架体（31），架体（31）下端设有多个轮子，架体（31）上设有两个用于托住用户腋窝部位的托体（32）；所述架体（31）还设置有绑手装置（33），所述绑手装置（33）包含可与用户的大臂绑在一起的大臂杆（331），所述大臂杆（331）与架体（31）的铰接位置设置有角度检测装置（332）；

还包括控制器（4），所述下肢助行器以及所述角度检测装置（332）连接所述控制器（4）。

2.根据权利要求1所述的助行康复及步态矫正系统，其特征在于：所述架体（31）的前后两侧均设置有位置检测传感器（5），且所述架体（31）的下端设置有两组主动轮组件（34）以及至少一个从动轮（35）；所述主动轮组件（34）包含轮子（341）、轮电机（342）以及设置在轮电机（342）与轮子（341）之间的离合器（343），所述离合器（343）建立或解除轮电机（342）与轮子（341）之间的连接关系；所述检测传感器（5）、轮电机（342）以及离合器（343）均连接所述控制器（4）。

3.根据权利要求1所述的助行康复及步态矫正系统，其特征在于：所述架体（31）上设置有连接所述大臂杆（331）的大臂电机（333），且所述大臂电机（333）与所述大臂杆（331）之间设置有第二离合器（334），所述大臂电机（333）与所述第二离合器（334）均电连接所述控制器（4）。

4.根据权利要求1所述的助行康复及步态矫正系统，其特征在于：所述托体（32）以及绑手装置（33）均安装在升降座（36）上，所述升降座（36）与所述架体（31）之间设置有弹簧（37）。

5.根据权利要求1所述的助行康复及步态矫正系统，其特征在于：所述脚踏组件（1）包括组件座（11），组件座（11）具有驱动舱（111），驱动舱（111）内固定有用于驱动所述脚踏组件（1）与所述支撑组件（2）之间相对转动的电机（15）。

6.根据权利要求5所述的助行康复及步态矫正系统，其特征在于：所述第一单元（21）以及第二单元（22）上均安装有用于连接所述脚踏组件（1）的转轴（26），所述电机（15）通过齿轮或同步带与所述转轴（26）建立动力传动关系。

7.根据权利要求6所述的助行康复及步态矫正系统，其特征在于：所述支撑组件（2）包含Z字形座体（23），Z字形座体（23）由两个主体部（232）组成，两个主体部（232）在长度方向上错开，使得Z字形座体（23）具有两个空缺部分（233）；每个主体部（232）的朝外一侧均具有滑槽（231），所述第一单元（21）以及第二单元（22）分别设置在两个滑槽（231）内，且每个滑槽（231）内均设置有用于驱动第一单元（21）或第二单元（22）运动的丝杠（24），每个丝杠（24）均由一个独立的直线电机（25）驱动转动；两个直线电机（25）分别安装在Z字形座体（23）的两个空缺部分（233）处。