CN108721051A - 一种上下肢一体化训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种上下肢一体化训练机器人，主要由上肢康复训练单元、下肢康复训练单元、驱动轮、调节座椅和外框架等组成，用于对患者进行上下肢康复训练。上下肢一体化训练机器人对患者进行康复训练时，可以上下肢同时进行，也可以单独进行；可以单独对患者进行康复训练，也可以配合跑步机对患者进行康复训练；可以站姿康复训练，也可以坐姿康复训练；可以单人进行康复训练，也可以两人同时进行康复训练。上下肢一体化训练机器人的上肢康复训练单元和下肢康复训练单元可以沿机架上下移动，从而可以适应患者不同的身高、进行重心控制等。

Description

一种上下肢一体化训练机器人

技术领域

本发明涉及一种上下肢一体化训练机器人，属于医疗器械中的康复机器人技术领域。

背景技术

随着我国的发展进入新阶段，人口老龄化开始显现，在未来很长一段时间，我国的人口老龄化将日趋严重，人口老龄化所造成的问题之一就是因偏瘫导致的失能老人与日俱增，这会给社会发展带来沉重的负担。实验证明，对偏瘫患者进行早期的肢体功能训练可以降低患者的致残率。

第二次全国抽样调查中我国残疾人总数达8502万，其中肢体残疾2472万，占比29％，位居首位。目前，全国开展肢体残疾康复训练的服务机构有2181个，仅对36.7万肢体残疾者实施康复训练，占比不足2％。虽然医疗水平的发展使得发生交通事故的人可以得到及时的医疗救助，但后遗症却让人们感到棘手。

我国“9073”的养老格局已基本明确，居家养老是主流趋势，较低的老年抚养比、护工短缺影响了肢体残疾患者的正常生活，给家庭和社会带来了严重的负担。残疾人和失能老人的照护需求远未得到满足，在劳动力不足、人力成本攀升的今天，上下肢一体化康复机器人大有可为。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种上下肢一体化训练机器人，是对患者进行上肢和下肢的康复训练。上肢和下肢的康复训练可以同时进行也可分别进行，并且可以适应不同身高的患者，单台上下肢一体化康复机器人可以同时对两位患者进行康复训练。上下肢一体化康复机器人下部装有四个驱动轮，可以支撑患者在地面行走训练，也可以将轮固定，单独或与跑步机配合使用。各个康复训练关节均设置有限位装置，限制关节的运动范围，防止患者康复训练时发生危险。

本发明的目的是这样实现的：包括外框架、设置在外框架上的上肢康复训练单元、下肢康复训练单元和调节座椅，所述上肢康复训练单元包括设置在外框架上的前后运动杆、设置在前后运动杆下方的上肢升降旋转柱、设置在上肢升降旋转柱下端的轨道、设置在轨道下端的滑块、与滑块固连的连接柱、与连接柱端部铰接的大臂杆、与大臂杆铰接的小臂杆、与小臂杆端部铰接的手部护板，连接柱与大臂杆铰接处构成肩关节，大臂杆与小臂杆铰接处构成肘关节，小臂杆与手部护板铰接处构成腕关节；

所述下肢康复训练单元包括设置在外框架上端中间位置的水平杆、设置在水平杆下方并与水平杆垂直连接的下肢旋转柱、与下肢旋转柱端部连接的两个立柱、设置在一个立柱上的下肢升降柱、与下肢升降柱固连的腰部支撑件、对称设置在腰部支撑件两侧的大腿杆、与大腿杆端部铰接的小腿杆、与小腿杆端部铰接的脚踏板，大腿杆与腰部支撑件铰接处构成髋关节，大腿杆与小腿杆铰接处构成膝关节，小腿杆与脚踏板铰接处构成踝关节；

两个立柱下端部还分别设置有带锁紧功能的可旋转的座板。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.外框架是由上端方形框和设置在方形框四个角上的四个竖直杆组成，四个竖直杆的底端分别设置有驱动轮。

2.所述腰部支撑件包括与下肢升降柱固连的可调环形支架和设置在可调环形支架上的靠背板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的上下肢一体化训练机器人主要由上肢康复训练单元、下肢康复训练单元、驱动轮、调节座椅和外框架组成。上肢康复训练单元主要用于对患者进行手臂的康复训练，下肢康复训练单元主要用于对患者进行腿部的康复训练，驱动轮主要用于对患者进行行走康复训练，调节座椅主要用于患者进行坐姿康复训练，外框架是上下肢一体化训练机器人各单元的机架。上肢康复训练单元、下肢康复训练单元均可实现电动升降，从而来适应不同身高的患者以及实现不同的康复功能等。上肢康复训练单元和下肢康复训练单元均可实现旋转运动，从而可以满足单人或双人的训练要求。1、上下肢一体化训练机器人总体结构的创新性设计，将上下肢一体化康复机器人各个单元紧凑连接，集众多康复训练功能于一身，有效的解决了不同的康复训练需要配备不同康复仪器的问题；2、上下肢一体化训练机器人的上肢康复训练单元和下肢康复训练单元均可通过升降运动来适应不同身高的患者，大大提高了上下肢一体化训练机器人的覆盖人群；3、上下肢一体化训练机器人的创新性设计使得一台机器人可以同时满足两名患者的康复训练需求，从而可以用较少数量的设备满足更多患者的康复训练要求。

附图说明

图1是单人以坐姿同时进行上肢和下肢康复训练的示意图；

图2是单人以站姿同时进行上肢和下肢康复训练的示意图；

图3是双人分别同时进行上肢或下肢康复训练的示意图(站姿手臂康复训练和坐姿腿部康复训练)；

图4是双人分别同时进行上肢或下肢康复训练的示意图(坐姿手臂康复训练和站姿腿部康复训练)；

图中主要标号说明：

1.上肢康复训练单元，2.下肢康复训练单元，3.驱动轮，4.调节座椅，5.外框架，101.前后运动杆，102.上肢升降旋转柱，103.轨道，104.滑块，105.连接柱，106.肩关节，107.大臂杆，108.肘关节，109.小臂杆，110.腕关节，111.手部护板，201.下肢旋转柱，202.立柱，203.下肢升降柱，204.腰部支撑件，205.髋关节，206.大腿杆，207.膝关节，208.小腿杆，209.踝关节，210.脚踏板，401.转轴，402.座板。

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。

本发明的上下肢一体化训练机器人由上肢康复训练单元1、下肢康复训练单元2、驱动轮3、调节座椅4、外框架5组成；所述上肢康复训练单元1、下肢康复训练单元2、驱动轮3均连接在外框架5上；所述调节座椅4连接在下肢康复训练单元2的立柱202上；所述上肢康复训练单元1用于对患者进行上肢康复训练；所述下肢康复训练单元2用于对患者进行下肢康复训练；所述驱动轮3用于对患者进行行走康复训练；所述调节座椅4用于对患者进行坐姿康复训练，并且在进行站姿康复训练时，调节座椅4自动收回，避免干扰患者进行站姿或行走康复训练。

所述上肢康复训练单元1包含前后运动杆101、上肢升降旋转柱102、轨道103、滑块104、连接柱105、肩关节106、大臂杆107、肘关节108、小臂杆109、腕关节110、手部护板111；

所述前后运动杆101用于调节患者与上肢康复训练单元1前后方向的距离；

所述轨道103、滑块104、连接柱105用于调节患者与上肢康复训练单元1左右方向的距离。

所述下肢康复训练单元2包含下肢旋转柱201、立柱202、下肢升降柱203、腰部支撑件204、髋关节205、大腿杆206、膝关节207、小腿杆208、踝关节209、脚踏板210；

所述下肢旋转柱201用于下肢康复训练单元2做旋转运动，当下肢康复训练单元2与上肢康复训练单元1位于同侧时，可以供患者同时进行上下肢康复训练，当下肢康复训练单元2位于上肢康复训练单元对侧时，可以供两名患者同时进行康复训练，一人进行上肢康复训练，另一人进行下肢康复训练；

所述立柱202连接在下肢旋转柱201上；

所述下肢升降柱203连接在立柱202上，并且可以沿着立柱升降运动；

所述腰部支撑件204固定在下肢升降柱203上，可以随着下肢升降柱203做升降运动。

所述驱动轮3连接在外框架5上，用于协助患者进行行走康复训练。

所述调节座椅4包含转轴401和座板402；

所述转轴401固定在立柱202上；

所述座板402可以绕转轴401转动，从而可以收回或者升起座板402。

所述上肢康复训练单元1可以通过上肢升降旋转柱102做升降运动，下肢康复训练单元2可以通过下肢升降柱203做升降运动，从而可以适应不同身高的患者，也可以供使用者在坐姿和站姿康复训练之间切换；

所述下肢康复训练单元2可以通过下肢旋转柱201做旋转运动，可以实现一名患者同时进行上肢和下肢康复训练或两名患者分别同时进行上肢或下肢康复训练；

所述上下肢一体化训练机器人可以单独对患者进行康复训练，也可以配合跑步机对患者进行康复训练。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明主要应用在对患者进行上下肢康复训练的工作中。上下肢一体化训练机器人主要由上肢康复训练单元1、下肢康复训练单元2、驱动轮3、调节座椅4连接在外框架5上行成一个整体，各个单元互相配合实现对患者的多种康复训练任务。

上下肢一体化训练机器人的上肢康复训练单元1由前后运动杆101、上肢升降旋转柱102、轨道103、滑块104、连接柱105、肩关节106、大臂杆107、肘关节108、小臂杆109、腕关节110、手部护板111等组成，主要用于对患者进行手臂的康复训练，上肢康复训练单元整体可以通过上肢升降旋转柱102实现升降和旋转运动，进行升降运动的目的是为了满足不同身高患者的康复训练需求，同时还可以实现患者在坐姿和站姿康复训练之间的切换；进行旋转运动的目的是为了满足患者进行左臂和右臂康复训练的切换。前后运动杆101主要用于调节上肢康复训练单元1和使用者前后方向的距离，轨道103、滑块104和连接柱105主要用于调节上肢康复训练单元1和使用者左右方向的距离，通过前后和左右距离的调节，使康复训练时上肢康复训练单元1处在令使用者舒适的位置。

上下肢一体化训练机器人的下肢康复训练单元2，主要由下肢旋转柱201、立柱202、下肢升降柱203、腰部支撑件204、髋关节205、大腿杆206、膝关节207、小腿杆208、踝关节209、脚踏板210等组成，主要用于对患者进行腿部的康复训练，下肢康复训练单元整体可以通过下肢旋转柱201实现旋转运动，进行旋转运动的目的是为了满足两名患者分别同时进行上肢或下肢康复训练的需求，下肢康复训练单元整体可以通过下肢升降柱203实现升降运动，进行升降运动的目的是为了满足不同身高患者的康复训练需求，同时还可以实现患者在坐姿和站姿康复训练之间的切换。下肢康复训练单元2可以单独对患者进行康复训练，也可以配合跑步机对患者进行康复训练。腰部支撑件204主要用于对患者的腰部进行支撑。腰部支撑件204可以通过下肢升降柱203实现升降运动，从而适应患者的不同身高、实现重心控制等。

上下肢一体化训练机器人的驱动轮3为助力驱动，可以协助患者进行行走康复训练，也可以将驱动轮固定，单独或配合跑步机对患者进行康复训练。

上下肢一体化训练机器人的调节座椅4，主要由转轴401、座板402组成，主要用于患者进行坐姿康复训练。此外，患者进行站姿康复训练时座板402自动收回，从而避免干扰患者进行康复训练。

上下肢一体化训练机器人的外框架5，主要用于将上下肢一体化康复机器人的各个康复训练单元有机的连接在一起，共同实现对患者进行康复训练的任务。

图1所示为单人以坐姿进行手臂和腿部的康复训练；在图1的基础上，将上肢康复训练单元1通过上肢升降旋转柱102提升一定高度，将下肢康复训练单元2通过下肢升降柱203提升一定高度，同时座板402绕转轴401收回，机构变化结果如图2所示，可以让单人以站姿同时进行手臂和腿部的康复训练；在图1的基础上，将下肢康复训练单元2通过下肢旋转柱旋转180°，机构变化结果如图3所示，可以同时满足两人的康复训练的需求，一人以站姿进行手臂康复训练，另一人以坐姿进行腿部康复训练，进行手臂康复训练的一方可以通过上肢升降旋转柱102调节上肢康复训练单元1的高度，同时将座板402绕转轴401升起来进行坐姿手臂康复训练，进行腿部康复训练的一方可以通过下肢升降柱203调节下肢康复训练单元的高度，同时将座板402绕转轴401收回从而进行站姿腿部康复训练，如图4所示。

综上，本发明提供一种上下肢一体化训练机器人，主要由上肢康复训练单元、下肢康复训练单元、驱动轮、调节座椅和外框架等组成，用于对患者进行上下肢康复训练。上下肢一体化训练机器人对患者进行康复训练时，可以上下肢同时进行，也可以单独进行；可以单独对患者进行康复训练，也可以配合跑步机对患者进行康复训练；可以站姿康复训练，也可以坐姿康复训练；可以单人进行康复训练，也可以两人同时进行康复训练。上下肢一体化训练机器人的上肢康复训练单元和下肢康复训练单元可以沿机架上下移动，从而可以适应患者不同的身高、进行重心控制等。

Claims (3)

1.一种上下肢一体化训练机器人，其特征在于：包括外框架、设置在外框架上的上肢康复训练单元、下肢康复训练单元和调节座椅，所述上肢康复训练单元包括设置在外框架上的前后运动杆、设置在前后运动杆下方的上肢升降旋转柱、设置在上肢升降旋转柱下端的轨道、设置在轨道下端的滑块、与滑块固连的连接柱、与连接柱端部铰接的大臂杆、与大臂杆铰接的小臂杆、与小臂杆端部铰接的手部护板，连接柱与大臂杆铰接处构成肩关节，大臂杆与小臂杆铰接处构成肘关节，小臂杆与手部护板铰接处构成腕关节；

所述下肢康复训练单元包括设置在外框架上端中间位置的水平杆、设置在水平杆下方并与水平杆垂直连接的下肢旋转柱、与下肢旋转柱端部连接的两个立柱、设置在一个立柱上的下肢升降柱、与下肢升降柱固连的腰部支撑件、对称设置在腰部支撑件两侧的大腿杆、与大腿杆端部铰接的小腿杆、与小腿杆端部铰接的脚踏板，大腿杆与腰部支撑件铰接处构成髋关节，大腿杆与小腿杆铰接处构成膝关节，小腿杆与脚踏板铰接处构成踝关节；

两个立柱下端部还分别设置有带锁紧功能的可旋转的座板。

2.根据权利要求1所述的一种上下肢一体化训练机器人，其特征在于：外框架是由上端方形框和设置在方形框四个角上的四个竖直杆组成，四个竖直杆的底端分别设置有驱动轮。

3.根据权利要求1或2所述的一种上下肢一体化训练机器人，其特征在于：所述腰部支撑件包括与下肢升降柱固连的可调环形支架和设置在可调环形支架上的靠背板。