CN108654007B - 一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，包括立柱架机构、升降箱机构、上肢拉伸机构和重力平衡机构。其中立柱架机构固定在地面上，升降箱机构套在立柱架机构的立柱上并通过重力平衡机构平衡重量；上肢拉伸机构固定在升降箱机构中，主要由步进电机驱动的丝杠和电动推杆组成，带动上肢做拉伸运动和肩关节的外摆/内收运动。本发明为运动后的使用者提供了半自动的上肢拉伸辅助，使用者可以通过把手轻松地调整机构适应自己的肩高和肩宽，并通过上肢拉伸机构上的手柄控制机构对上肢的拉伸力度，实现对上肢的拉伸运动恢复。

Description

一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置

技术领域

本发明涉及一种运动恢复器材，尤其是涉及一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置。

背景技术

时下谈及全民运动与健身，没有谁会觉得陌生。因为，随着生活水平的改善，运动健身已成为人们生活中不可缺少的一部分，而许多运动和健身的项目中都需要上肢的参与。人体的上肢肌肉在长时间运动后会酸胀疲惫，此时针对上肢的拉伸动作就显得至关重要。拉伸上肢，让上肢肌肉处于紧绷的状态并保持一定时间，可以大大改善肌肉酸痛，减少剧烈运动带来的受伤的机率，并有效保持上肢的柔韧性。

运动后对上肢进行简单的拉伸就可以获得显著收益，然而这一重要的运动恢复方法在大众的日常锻炼当中却没有获得足够的重视。很多人在完成运动或健身后会感觉十分疲惫，只想很快获得休息；同时由于上肢的酸痛感，很多人也会选择随意做几个拉伸动作或者对动作保持的时间不够长，从而收效甚微。而从生活中或市场上，我们也不难发现针对拉伸运动的辅助器材极其空缺。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置。使用者可以通过把手轻松地调整机构适应自己的肩高和肩宽，然后通过手柄控制机构对上肢的拉伸和旋转，完成对上肢的拉伸放松。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，其特征在于：包括

立柱架机构：固定在地面上，连接和支承升降箱机构和重力平衡机构；

升降箱机构：用于支承上肢拉伸机构，以及调整支承上肢拉伸机构位置；

上肢拉伸机构：带动使用者做上肢的拉伸运动和肩关节的外摆/内收运动；

重力平衡机构：用于平衡升降箱机构和上肢拉伸机构的重量，便于调整适应使用者的肩膀高度。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述立柱架机构包括立柱架、立柱、限位螺杆和凸槽板，立柱下方插入立柱架中并通过限位螺杆紧固，凸槽板固定在立柱前侧上方。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述立柱架的底板上焊接有滑轮支架，立柱架的前后两侧焊接有钢丝绳限位耳板，所述的立柱中空且上方焊接有滑轮支架板。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述的升降箱机构包括升降箱、凸槽板和弹簧板，其中：凸槽板和弹簧板分别固定在升降箱内孔的前后两侧。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述上肢拉伸机构包括滑轨、滑块、滑块限位装置、第一推杆支架、槽板支架、第一槽板、第二槽板、丝杠架、第二推杆支架、电动推杆、步进电机、丝杠、联轴器、丝杠滑块、第一动板、第二动板、手柄支架、手柄、托手板，其中，滑轨固定在升降箱内的底部，滑块套在滑轨上方；第一推杆支架和槽板支架固定在滑块上方的两端；第一、第二槽板对称固定在丝杠架一端的两侧，一端铰接在槽板支架上；第二推杆支架固定在第一、第二槽板的上方；电动推杆的两端分别铰接在第一、第二推杆支架上；步进电机固定在丝杠架的一端；丝杠一端紧固在装有轴承的丝杠架上，另一端通过联轴器与步进电机相连；丝杠滑块套在丝杠上；第一、第二动板的一端分别套在第一、第二槽板中，另一端对称固定在丝杠滑块的两侧；手柄支架固定在丝杠滑块上，手柄固定在手柄支架上；托手板固定在第二槽板的侧面。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述的手柄上设有检测人手握力的压力传感器。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述的滑轨上方中间设有凹槽，凹槽两端分别开设有等间距的限位孔，用于上肢拉伸机构在滑轨上的限位。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述的滑块限位装置包括把手、扭杆、钢丝线、弹簧、限位杆，其中：把手紧固在扭杆的一端；扭杆穿过升降箱中间的滑槽并插入滑块的横向孔中；钢丝线的两端分别固定连接扭杆和限位杆；弹簧套在限位杆外，一端焊接在限位杆上，另一端装入滑块的纵向孔并压紧孔的顶部。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述的扭杆上设有长凹槽，其形状与升降箱中间的滑槽相配合，凹槽两端的轴肩抵住升降箱内外两侧，用于水平拉动升降箱。

在上述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，所述的重力平衡机构，包括第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮、钢丝绳和重力平衡件，其中，第一、第二滑轮铰接在立柱上方的滑轮支架板中间，第三滑轮铰接在立柱架底板上的滑轮支架上；钢丝绳绕过第一、第二、第三滑轮和立柱架前后的限位耳板，并分别连接固定在重力平衡件和升降箱的两端，整体构成一个闭环，对升降箱机构及上肢拉伸机构起到平衡重力的作用。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优点：1、本发明对不同使用者的肩高和肩宽具有较好的适应性且调整便捷：由于采用了重力平衡机构，使用者通过把手横向拉动升降箱使两块凸槽板分离后，可以轻松地上下拖动机构适应自己的肩高；转动把手后可以拖动上肢拉伸机构左右移动适应自己的肩宽；2、本发明属于半自动化装置，通过步进电机和电动推杆驱动控制，带动使用者做上肢的拉伸运动和肩关节的外摆/内收运动，使用者可以通过上肢拉伸机构的手柄控制机构的拉伸长度，进而控制机构对上肢的拉伸力度，完成对上肢的拉伸和放松；3、本发明结构简单紧凑，调整和使用便捷，占地面积小，能耗低，具有较高的使用价值和推广价值。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的立柱架机构的结构示意图。

图3是本发明的升降箱机构的结构示意图。

图4是本发明的升降箱机构的调整原理图。

图5a是本发明的上肢拉伸机构的结构示意图。

图5b是本发明的上肢拉伸机构的结构示意图(除去托手板)

图6是本发明上肢拉伸机构的滑块限位装置的结构示意图。

图7是本发明的滑块限位装置的工作原理图。

图8是本发明的重力平衡机构的结构示意图。

图9a是本发明的肩宽调整示意图。

图9b是本发明的肩高调整示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。但应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出若干变形和改进都属于本发明的保护范围。

图中，立柱架机构1，升降箱机构2，上肢拉伸机构3，重力平衡机构4，立柱架11，立柱12，限位螺杆13，凸槽板14，弹簧板21，升降箱22，凸槽板23，滑轨301，滑块302，滑块限位装置303，第一推杆支架304，槽板支架305，第一槽板306，第二槽板307，丝杠架308，第二推杆支架309，电动推杆310，步进电机311，丝杠312，联轴器313，丝杠滑块314，第一动板315，第二动板316，手柄支架317，手柄318，托手板319，把手3031，扭杆3032，钢丝线3033，弹簧3034，限位杆3035，第一滑轮41，第二滑轮42，第三滑轮43，钢丝绳44，重力平衡件45，

如图1所示，本发明提供了一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，包括立柱架机构1、升降箱机构2、上肢拉伸机构3和重力平衡机构4。其中立柱架机构1固定在地面上，升降箱机构2套在立柱架机构1的立柱上并通过重力平衡机构4平衡重量；上肢拉伸机构3固定在升降箱机构2中。

所述的立柱架机构1固定在地面上，连接和支承升降箱机构2和重力平衡机构4；

所述的升降箱机构2对上肢拉伸机构3起支承和调整位置的作用；

所述的上肢拉伸机构3带动使用者做上肢的拉伸运动和肩关节的外摆/内收运动；

所述的重力平衡机构4平衡升降箱机构2和上肢拉伸机构3的重量，便于调整适应使用者的肩膀高度。

作为本发明的一个优选实施方案，如图2所示，所述的立柱架机构1包括立柱架11、立柱12、限位螺杆13和凸槽板14，其中：立柱12下方插入立柱架11中并通过限位螺杆13紧固，凸槽板14通过螺钉固定在立柱12前侧上方。

作为本发明的一个优选实施方案，如图2所示，所述立柱架11的底板上焊接有滑轮支架，立柱架11的前后两侧焊接有钢丝绳限位耳板，所述的立柱12中空且上方焊接有滑轮支架板。

作为本发明的一个优选实施方案，如图3所示，所述的升降箱机构2包括弹簧板21、升降箱22和凸槽板23，其中：弹簧板21和凸槽板23分别通过螺钉固定在升降箱22内孔的前后两侧的同一高度位置。

本实施例中，如图4所示，把手向外侧横向拉动时，扭杆的凹槽带动升降箱前移，升降箱与立柱间的弹簧板被压缩，两块凸槽板分离，此时可以升降箱被上下拖动适应不同使用者的肩高；把手被松开后，弹簧板将升降箱21反向弹回，两块凸槽板重新回到交叉状态，此时升降箱不再可以上下移动，由此适应不同使用者的肩高。

作为本发明的一个优选实施方案，如图5a和图5b所示，所述的上肢拉伸机构3包括滑轨301、滑块302、滑块限位装置303、第一推杆支架304、槽板支架305、第一槽板306、第二槽板307、丝杠架308、第二推杆支架309、电动推杆310、步进电机311、丝杠312、联轴器313、丝杠滑块314、第一动板315、第二动板316、手柄支架317、手柄318、托手板319，其中：滑轨301通过螺钉固定在升降箱21内的底部，滑块302套在滑轨301上方；第一推杆支架304和槽板支架305通过螺钉固定在滑块302上方的两端；第一、第二槽板306、307通过螺钉对称固定在丝杠架308一端的两侧，一端通过螺栓铰接在槽板支架305上；第二推杆支架309通过螺钉固定在第一、第二槽板306、307的上方；电动推杆310的两端分别通过螺栓铰接在第一、第二推杆支架304、309上；步进电机311通过螺钉固定在丝杠架308的一端；丝杠312一端紧固在装有轴承的丝杠架308上，另一端通过联轴器313与步进电机311相连；丝杠滑块314套在丝杠312上；第一、第二动板315、316的一端分别套在第一、第二槽板306、307中，另一端通过螺钉对称固定在丝杠滑块314的两侧；手柄支架317通过螺钉固定在丝杠滑块314上，手柄318通过螺钉固定在手柄支架317上；托手板319通过螺钉固定在第二槽板307的侧面。

本实施例中，手柄318上的按钮控制步进电机311的旋转，带动丝杠滑块314移动，使用者通过握住手柄318来拉伸上肢；手柄318上的按钮控制电动推杆310在行程内伸缩，带动拉伸机构旋转，从而带动使用者做肩关节的外摆/内收运动；当拉伸机构处于水平位置时，由升降箱21两侧的凸台提供静力支撑。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的手柄318上设有检测人手握力的压力传感器。

本实施例中，压力传感器用于检测使用者握住手柄时的压力，当使用者松开手柄，即压力传感器检测不到力达到一定时间后，拉伸机构会自动收缩和旋转至初始状态。

作为本发明的一个优选实施方案，如图6所示，所述的滑轨301上方中间设有凹槽，凹槽两端分别开设有等间距的限位孔。

作为本发明的一个优选实施方案，如图6所示，所述的滑块限位装置，包括把手3031、扭杆3032、钢丝线3033、弹簧3034、限位杆3035，其中：把手3031紧固在扭杆3032的一端；扭杆3032穿过升降箱21中间的滑槽并插入滑块302的横向孔中；钢丝线3033的两端分别固定连接扭杆3032和限位杆3035；弹簧3034套在限位杆3035外，一端焊接在限位杆3035上，另一端装入滑块302的纵向孔并压紧孔的顶部。

本实施例中，如图7所示，把手3031被扭动时，带动扭杆3032转动，钢丝线3033绕到扭杆3032上，拉动限位杆3035压缩弹簧3034并上升脱离滑轨301上的限位孔，此时滑块302可以移动，拖动把手3031左右移动拉伸机构适应肩宽；把手3031被松开后，受弹簧3034弹力作用，限位杆3035下降，钢丝线3033反向拉动扭杆3032和把手3031回复初始状态，此时拉伸机构不再可以水平移动。

本实施例中，如图7所示，扭杆3032上设有长凹槽，其形状与升降箱21中间的滑槽相配合，凹槽两端的轴肩抵住升降箱21内外两侧，用于水平拉动升降箱21。

作为本发明的一个优选实施方案，如图8所示，所述的重力平衡机构4包括第一滑轮41、第二滑轮42、第三滑轮43、钢丝绳44、重力平衡件45，其中：第一、第二滑轮41、42通过螺栓铰接在立柱12上方的滑轮支架板中间，第三滑轮43通过螺栓铰接在立柱架11底板上的滑轮支架上；钢丝绳44绕过第一、第二、第三滑轮41、42、43和立柱架前后的限位耳板，并分别连接固定在重力平衡件45和升降箱21的两端，整体构成一个闭环，对升降箱机构2及上肢拉伸机构3起到平衡重力的作用。

本方案在具体工作时：如图9a和图9b所示，首先，使用者需要通过把手向自己所在一侧横向拉动升降箱，使立柱与升降箱间的两块凸槽板分离后，上下拖动升降箱直到上肢水平来匹配自己的肩高；然后转动把手，左右拖动拉伸机构直到上肢竖直前伸来匹配自己的肩宽；使用时背靠升降箱，双手分别握住两侧的手柄，按动手柄上的按钮控制拉伸机构伸缩和旋转，使上肢处于绷紧的状态并保持一定时间；拉伸结束后，按动手柄上的按钮使拉伸机构内缩和旋转至初始状态，或松开手柄，一定时间后拉伸机构会自动回复至初始状态。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了立柱架机构1，升降箱机构2，上肢拉伸机构3和重力平衡机构4，立柱架11，立柱12，限位螺杆13，凸槽板14，弹簧板21，升降箱22，凸槽板23，滑轨301，滑块302，滑块限位装置303，第一推杆支架304，槽板支架305，第一槽板306，第二槽板307，丝杠架308，第二推杆支架309，电动推杆310，步进电机311，丝杠312，联轴器313，丝杠滑块314，第一动板315，第二动板316，手柄支架317，手柄318，托手板319，把手3031，扭杆3032，钢丝线3033，弹簧3034，限位杆3035，第一滑轮41，第二滑轮42，第三滑轮43，钢丝绳44，重力平衡件45等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，其特征在于：包括

立柱架机构：固定在地面上，连接和支承升降箱机构和重力平衡机构；

升降箱机构：用于支承上肢拉伸机构，以及调整支承上肢拉伸机构位置；

上肢拉伸机构：带动使用者做上肢的拉伸运动和肩关节的外摆/内收运动；

重力平衡机构：用于平衡升降箱机构和上肢拉伸机构的重量，便于调整适应使用者的肩膀高度；

立柱架机构包括立柱架、立柱、限位螺杆和凸槽板，立柱下方插入立柱架中并通过限位螺杆紧固，凸槽板固定在立柱前侧上方；

所述立柱架的底板上焊接有滑轮支架，立柱架的前后两侧焊接有钢丝绳限位耳板，所述的立柱中空且上方焊接有滑轮支架板；

所述的升降箱机构包括升降箱、凸槽板和弹簧板，其中：凸槽板和弹簧板分别固定在升降箱内孔的前后两侧；

所述上肢拉伸机构包括滑轨、滑块、滑块限位装置、第一推杆支架、槽板支架、第一槽板、第二槽板、丝杠架、第二推杆支架、电动推杆、步进电机、丝杠、联轴器、丝杠滑块、第一动板、第二动板、手柄支架、手柄、托手板，其中，滑轨固定在升降箱内的底部，滑块套在滑轨上方；第一推杆支架和槽板支架固定在滑块上方的两端；第一、第二槽板对称固定在丝杠架一端的两侧，一端铰接在槽板支架上；第二推杆支架固定在第一、第二槽板的上方；电动推杆的两端分别铰接在第一、第二推杆支架上；步进电机固定在丝杠架的一端；丝杠一端紧固在装有轴承的丝杠架上，另一端通过联轴器与步进电机相连；丝杠滑块套在丝杠上；第一、第二动板的一端分别套在第一、第二槽板中，另一端对称固定在丝杠滑块的两侧；手柄支架固定在丝杠滑块上，手柄固定在手柄支架上；托手板固定在第二槽板的侧面；

所述的滑块限位装置包括把手、扭杆、钢丝线、弹簧、限位杆，其中：把手紧固在扭杆的一端；扭杆穿过升降箱中间的滑槽并插入滑块的横向孔中；钢丝线的两端分别固定连接扭杆和限位杆；弹簧套在限位杆外，一端焊接在限位杆上，另一端装入滑块的纵向孔并压紧孔的顶部；

所述的重力平衡机构，包括第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮、钢丝绳和重力平衡件，其中，第一、第二滑轮铰接在立柱上方的滑轮支架板中间，第三滑轮铰接在立柱架底板上的滑轮支架上；钢丝绳绕过第一、第二、第三滑轮和立柱架前后的限位耳板，并分别连接固定在重力平衡件和升降箱的两端，整体构成一个闭环，对升降箱机构及上肢拉伸机构起到平衡重力的作用。

2.根据权利要求1所述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，其特征在于，所述的手柄上设有检测人手握力的压力传感器。

3.根据权利要求2所述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，其特征在于，所述的滑轨上方中间设有凹槽，凹槽两端分别开设有等间距的限位孔，用于上肢拉伸机构在滑轨上的限位。

4.根据权利要求3所述的一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，其特征在于，所述的滑块限位装置包括把手、扭杆、钢丝线、弹簧、限位杆，其中：把手紧固在扭杆的一端；扭杆穿过升降箱中间的滑槽并插入滑块的横向孔中；钢丝线的两端分别固定连接扭杆和限位杆；弹簧套在限位杆外，一端焊接在限位杆上，另一端装入滑块的纵向孔并压紧孔的顶部。

5.根据权利要求4所述一种用于上肢拉伸恢复的立柱式机器人辅助装置，其特征在于，所述的扭杆上设有长凹槽，其形状与升降箱中间的滑槽相配合，凹槽两端的轴肩抵住升降箱内外两侧，用于水平拉动升降箱。

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