CN108743230A - 一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，包括底座机构、翻转靠背机构、腰部旋转机构、手臂运动机构和下肢拉伸机构。其中翻转靠背机构固定在底座机构的支承板上，带动上身做前屈/后仰运动；腰部旋转机构固定在翻转靠背机构的靠背中央，带动上身做扭转运动；手臂运动机构固定在翻转靠背机构的靠背上方，带动手臂做肘关节的曲屈/伸展运动，上臂的扭转运动和肩关节的外摆/内收运动、曲屈/伸展运动；下肢拉伸机构固定在底座机构的支承板上，带动小腿做曲屈/伸展运动。本发明主要通过电机和电动推杆驱动控制，使用者通过扶手边的触摸显示屏选择拉伸动作后，本发明自动辅助使用者完成相应的拉伸运动。

Description

一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置

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四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置。

背景技术

随着经济的飞速发展和生活水平的提高，人们逐渐意识到了身体锻炼的重要性，运动健身也成为了许多人的日常。人体的肌肉在运动过后会呈现紧张和疲惫的状态，此时拉伸运动体现出了与运动同等重要的作用。运动过后对身体进行缓慢、放松的拉伸可以有效改善运动造成的酸痛感，放松紧张的肌肉，防止运动伤害；同时，拉伸运动能够促进关节活动，增加身体的柔韧性，平衡能力和协调能力，可以说没有拉伸的运动是不完整的。

拉伸运动作为运动员有效缓解运动酸痛和防治后肌群拉伤的方法，通常已经作为必修课来完成。然而这一重要的恢复方法在大众的日常锻炼当中却没有获得足够的重视，我们经常可以发现以下的情况：1.很多人在完成运动目标或健身锻炼之后会感觉十分疲惫，只想很快获得休息，而不是通过做拉伸动作来缓解酸痛和放松肌肉；2.拉伸动作本身是针对身体的不同部位和主要肌肉而设计的，很多人并不懂得如何根据运动中锻炼的肌肉来进行选择性训练，只是随意做几个拉伸动作或者动作保持的时间不够长，从而收效甚微。

从生活中或市场上，我们不难发现已经有了各类用于人们锻炼和健身的器材。经过对现有技术检索可知，也有一些针对人体特定部位的拉伸运动的辅助器材，但能够让人在获得休息的同时辅助人们完成拉伸运动的自动器械却极其空缺。

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四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，各功能模块独立分开，使用者根据自身运动情况通过触摸显示屏选择相应的拉伸动作后，能够在获得休息的同时通过本发明对手臂、腰部、背部、腿部的单一部位或组合姿态牵引，完成相应的拉伸运动。

为了实现以上目的，本发明提供了一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，主要通过电机和电动推杆驱动控制，其特征在于，包括

底座机构：用于连接和支承翻转靠背机构和下肢拉伸机构；

翻转靠背机构：用于带动使用者做上身的前屈/后仰运动；

腰部旋转机构：用于带动使用者做上身的扭转运动；

手臂运动机构：用于带动使用者做肘关节的曲屈以及伸展运动，上臂的扭转运动和肩关节的外摆以及内收运动、曲屈以及伸展运动；

下肢拉伸机构：用于带动使用者做小腿的曲屈以及展运动。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的底座机构包括底座架、第一角铁、第二角铁、支承板和触摸显示屏，其中，第一角铁、第二角铁对称固定在底座架的左右两侧；支承板通过第一角铁、第二角铁固定在底座架上，触摸显示屏铰接在底座架一侧。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的翻转靠背机构包括底座坐垫、第一轴承对、第二轴承对、花键轴、靠背、第一摆杆、第二摆杆、第一气弹簧、第二气弹簧、第一电动推杆和第二电动推杆，其中，底座坐垫固定在底座机构的支承板上；轴承对由两个圆锥滚子轴承背对背配合组成，第一轴承对和第二轴承对紧固在底座坐垫的两侧凹槽内；花键轴穿过靠背的两侧孔将靠背紧固在底座坐垫上；第一摆杆和第二摆杆紧贴靠背两侧并固定在花键轴的两端；第一气弹簧一端与第一摆杆铰接，另一端与底座机构的底座架铰接；第二气弹簧一端与第二摆杆铰接，另一端与底座机构的底座架铰接；第一电动推杆和第二电动推杆的一端分别铰接在靠背两侧，另一端分别铰接在底座机构的底座架两侧。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的腰部旋转机构包括第一弧形滑轨、第二弧形滑轨、第一限位开关、第二限位开关、第一弧形滑块、第二弧形滑块、第三弧形滑块、第四弧形滑块、旋转台、弧形齿条、电机、电机座、联轴器、转轴、第一滑动轴承、第二滑动轴承、小齿轮、第一弯板、第二弯板、锁舌带、卡扣带和外罩，其中，第一弧形滑轨和第二弧形滑轨对称固定在靠背凹槽的上下两侧；第一限位开关和第二限位开关对称固定在第二弧形滑轨的两侧；第一弧形滑块和第二弧形滑块套在第一弧形滑轨上，第三弧形滑块和第四弧形滑块套在第二弧形滑轨上；旋转台紧固在第一弧形滑块、第二弧形滑块、第三弧形滑块和第四弧形滑块上；弧形齿条固定在旋转台中间的凹槽内；电机座、第一滑动轴承和第二滑动轴承固定在靠背后方的内侧，电机固定在电机座上；转轴紧固在第一滑动轴承和第二滑动轴承中，一端与电机通过联轴器连接；小齿轮紧固在转轴上并与弧形齿条啮合连接；第一弯板、第二弯板固定在旋转台的两侧凹槽内，锁舌带铰接在第一弯板上，卡扣带铰接在第二弯板上；外罩固定在旋转台前方。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的手臂运动机构包括肩关节运动机构、对称设置在肩关节运动机构两端的旋转板机构、以及设置在旋转板机构一端的上臂与肘关节运动机构。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的肩关节运动机构包括第一电机、第一端盖、支撑架、第一联轴器、第一滑轨、第二滑轨、第一滑块、第二滑块、双向丝杆、第一丝杆滑块、第一电机座、第二电机、第二联轴器、第一槽板、第一动板、第三滑块、第四滑块、第二丝杆滑块、轴承、轴承座、第二端盖、第二电机座、第三电机、第三联轴器、第二槽板、第二动板，其中：支撑架固定在靠背上方，第一端盖和第二端盖分别固定在支撑架的两端；第一电机固定在第一端盖上；双向丝杆的一端通过第一联轴器与第一电机连接，另一端紧固在装有轴承的轴承座中，轴承座固定在支撑架的底板上；第一丝杆滑块和第二丝杆滑块对称套在双向丝杆的两侧螺纹上；第一滑轨和第二滑轨对称固定在支撑架的两侧凸台上；第一滑块和第三滑块套在第一滑轨上，第二滑块和第四滑块套在第二滑轨上；第一电机座固定在第一滑块、第三滑块和第一丝杆滑块上，第二电机座固定在第三滑块、第四滑块和第二丝杆滑块上；第二电机和第三电机分别固定在第一电机座和第二电机座上；第一槽板的一端通过第二联轴器与第二电机连接，第一动板套在第一槽板上；第二槽板的一端通过第三联轴器与第三电机连接，第二动板套在第二槽板上。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的旋转板机构包括固定板、推力球轴承、螺栓、螺母、旋转板，其中：推力球轴承装在固定板凹槽内，固定板固定在第一动板的一端；旋转板通过螺栓和螺母压紧在推力球轴承上方。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的上臂与肘关节运动机构包括第一气泵、第一气泵架、第一电机座、第一电机、第一联轴器、第一角码、第二角码、第二电机座、第二电机、第二联轴器、第三角码、第四角码、第一弯板、第一加固板、第一连接块、第一弧形滑轨、第一弧形滑块、第二弧形滑块、第一联动板、第二联动板、挡板、第一气囊、第一应变片、第二气泵、第二气泵架、弯板支架、螺栓、第二弯板、第二加固板、第二连接块、第三电机、第二弧形滑轨、第三弧形滑块、第四弧形滑块、小齿轮、不完整大齿轮、第三联动板、第四联动板、第二气囊、第二应变片，其中，第一、第二电机分别固定在第一、第二电机座上，第一、第二电机座对称固定在旋转板上；第一角码、第二角码、第三角码和第四角码对称固定在第一弯板的上下左右四处；第一电机与第一、第二角码通过第一联轴器紧固，第二电机与第三、第四角码通过第二联轴器紧固；第一、第二弧形滑块对称套在第一弧形滑轨上；第一联动板固定和连接第一、第二弧形滑块的一端，第二联动板固定和连接第一、第二弧形滑块的另一端；第一、第二挡板对称固定在第一、第二弧形滑块上；第一气囊紧固在第一、第二弧形滑块和第一、第二挡板内侧；第一应变片贴在第一气囊的内侧中央；第一连接块紧固在第一弧形滑轨的外侧上方中央，第一弯板和第一加固板固定在第一连接块上；第二弯板的一端铰接在弯板支架上，弯板支架固定在旋转板上；第三、第四弧形滑块对称套在第二弧形滑轨上；第三联动板固定和连接第三、第四弧形滑块的一端，第四联动板固定和连接第三、第四弧形滑块的另一端；不完整大齿轮和第三挡板对称固定在第三、第四弧形滑块上；第二气囊紧固在第三、第四弧形滑块、不完整大齿轮和第三挡板上；第二应变片贴在第二气囊的内侧中央；第三电机压紧在第二连接块和第二弯板之间，第二连接块紧固在第二弧形滑轨的上方中央；小齿轮紧固在第三电机的输出轴上，并与不完整大齿轮啮合连接；第二弯板和第二加固板固定在第二连接块上；第一气泵通过第一气泵架紧固在旋转板上，第二气泵通过第二气泵架紧固在旋转板上。

在上述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，所述的下肢拉伸机构包括第一滑轨、第二滑轨、第一滑轨槽、第二滑轨槽、滑动坐垫、推杆支架、电动推杆、第一曲杆、第二曲杆、曲杆支架、第一螺杆、第一螺杆支架、第二螺杆支架、第二螺杆、第一旋转杆、第二旋转杆、第一套杆、第二套杆、第一弹性带、第二弹性带、第三弹性带、第四弹性带、托腿板、第一脚踏板、第二脚踏板，其中，第一滑轨、第二滑轨对称固定在支承板上方；滑动坐垫的两侧凹槽内对称固定有第一滑轨槽、第二滑轨槽，第一滑轨槽、第二滑轨槽分别套在在第一滑轨、第二滑轨上；推杆支架和曲杆支架固定在滑动坐垫下方，电动推杆的尾端铰接在推杆支架上，另一端紧固在第一曲杆和第二曲杆之间；第一曲杆和第二曲杆平行连接，弯曲处铰接在曲杆支架上，长端套在第一螺杆上；第一螺杆支架和第二螺杆支架对称固定在托腿板上；第二螺杆依次贯穿连接第一螺杆支架、第一曲杆、第二曲杆和第二螺杆支架；第一螺杆紧固在滑动坐垫边沿的长孔内；第一旋转杆和第二旋转杆的一端套在第一螺杆上；第一套杆套在第一旋转杆的一端，第一弹性带和第二弹性带紧固连接在第一旋转杆和第一套杆的两侧；第二套杆套在第二旋转杆的一端，第三弹性带和第四弹性带紧固连接在第二旋转杆和第二套杆的两侧；第一脚踏板和第二脚踏板分别固定在第一套杆和第二套杆的尾端。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优点：(1)本发明通过电机和电动推杆驱动控制，带动使用者进行各部位的拉伸运动，包括：上身的前屈/后仰运动；上身的扭转运动；肘关节的曲屈/伸展运动；上臂的扭转运动和肩关节的外摆/内收运动、曲屈/伸展运动；小腿的曲屈/伸展运动；(2)本发明的各功能模块独立分开，使用者可以根据自身运动情况，通过触摸显示屏选择手臂、腰部、背部、腿部的单一部位或组合姿态的拉伸运动；(3)本发明的各功能模块都有相应的机构来适应不同使用者穿戴部位的尺寸：包括肩膀的宽度、上臂的长度、上臂和前臂的粗细、大腿和小腿的长度，对不同使用者具有较好的适应性；(4)本发明的各功能模块均安装有电气限位和/或机械硬限位装置，保证了使用者进行拉伸运动时的安全；(5)本发明采用了座椅式、自动化的结构，结构紧凑，调整和使用便捷，人们可以在获得休息的同时完成拉伸运动，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是本发明的底座机构的结构示意图。

图3是本发明的翻转靠背机构的结构示意图。

图4是本发明的翻转靠背机构的翻转过程示意图。

图5是本发明的腰部旋转机构的结构示意图。

图6是本发明的腰部旋转机构的正面结构示意图。

图7是本发明的手臂运动机构的整体结构示意图。

图8是本发明的肩关节运动机构的结构示意图。

图9是本发明的旋转板机构的结构示意图。

图10是本发明的上臂与肘关节运动机构的结构示意图。

图11是本发明的下肢拉伸机构的结构示意图。

图12是本发明下肢拉伸机构的滑轨结构示意图。

图13是本发明下肢拉伸机构的工作示意图。

图14a是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(肩胛部位的拉伸)。

图14b是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(上臂内侧(肱三头肌)的拉伸)。

图14c是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(肘部上下内侧肌肉的拉伸)。

图14d是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(肘部上下外侧肌肉的拉伸)。

图14e是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(大腿前方(股四头肌)和小腿后方的拉伸)。

图14f是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(腰部两侧的拉伸)。

图14g是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(肩部和手臂的拉伸)。

图14h是本发明带动使用者实现的典型的拉伸动作示意图(小腿和背部的拉伸)。

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，底座机构1，翻转靠背机构2，腰部旋转机构3，手臂运动机构4和下肢拉伸机构5，底座架11，第一角铁12，第二角铁13，支承板14，触摸显示屏15，底座坐垫201，第一轴承对202，第二轴承对203，花键轴204，靠背205，第一摆杆206，第二摆杆207，第一气弹簧208，第二气弹簧209，第一电动推杆210，第二电动推杆211，第一弧形滑轨301，第二弧形滑轨302，第一限位开关303，第二限位开关304，第一弧形滑块305，第二弧形滑块306，第三弧形滑块307，第四弧形滑块308，旋转台309，弧形齿条310，电机311，电机座312，联轴器313，转轴314，第一滑动轴承315，第二滑动轴承316，小齿轮317，第一弯板318，第二弯板319，锁舌带320，卡扣带321，外罩322，肩关节运动机构41，旋转板机构42，上臂与肘关节运动机构43，第一电机4101，第一端盖4102，支撑架4103，第一联轴器4104，第一滑轨4105，第二滑轨4106，第一滑块4107，第二滑块4108，双向丝杆4109，第一丝杆滑块4110，第一电机座4111，第二电机4112，第二联轴器4113，第一槽板4114，第一动板4115，第三滑块4116，第四滑块4117，第二丝杆滑块4118，轴承4119，轴承座4120，第二端盖4121，第二电机座4122，第三电机4123，第三联轴器4124，第二槽板4125，第二动板4126，固定板421，推力球轴承422，螺栓423，旋转板424，螺母425，第一气泵4301，第一气泵架4302，第一电机座4303，第一电机4304，第一联轴器4305，第一角码4306，第二角码4307，第二电机座4308，第二电机4309，第二联轴器4310，第三角码4311，第四角码4312，第一弯板4313，第一加固板4314，第一连接块4315，第一弧形滑轨4316，第一弧形滑块4317，第二弧形滑块4318，第一联动板4319，第二联动板4320，第一挡板4321，第二挡板4322，第一气囊4323，第一应变片4324，第二气泵4325，第二气泵架4326，弯板支架4327，螺栓4328，第二弯板4329，第二加固板4330，第二连接块4331，第三电机4332，第二弧形滑轨4333，第三弧形滑块4334，第四弧形滑块4335，小齿轮4336，不完整大齿轮4337，第三挡板4338，第三联动板4339，第四联动板4340，第二气囊4341，第二应变片4342，第一滑轨501，第二滑轨502，第一滑轨槽503，第二滑轨槽504，滑动坐垫505，推杆支架506，电动推杆507，第一曲杆508，第二曲杆509，曲杆支架510，第一螺杆511，第一螺杆支架512，第二螺杆支架513，第二螺杆514，第一旋转杆515，第二旋转杆516，第一套杆517，第二套杆518，第一弹性带519，第二弹性带520，第三弹性带521，第四弹性带522，托腿板523，第一脚踏板524，第二脚踏板525。

如图3所示，旋转轴J1为靠背205的旋转轴线。

如图5所示，旋转轴J2为转轴314和小齿轮317的旋转轴线；J3为弧形齿条310和旋转台309的旋转轴线。

如图8所示，旋转轴J4为第一电机4101和双向丝杆4109的旋转轴线；旋转轴J5为第二电机4112和第一槽板4114的旋转轴线；旋转轴J6为第三电机4123和第二槽板4125的旋转轴线。

如图9所示，旋转轴J7为螺杆423和旋转板425的旋转轴线。

如图10所示，旋转轴J8为第一电机4303和第一弯板4313的旋转轴线；旋转轴J9为第二弯板4329的旋转轴线；旋转轴J10为第三电机4332和小齿轮4336的旋转轴线；旋转轴J11为不完整大齿轮4337和第二气囊4341的旋转轴线；旋转轴J12为第一气囊4323的旋转轴线。

如图11所示，旋转轴J13为第一旋转杆、第二旋转杆515、516的旋转轴线。

如图1所示，本发明提供了一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，包括底座机构1、翻转靠背机构2、腰部旋转机构3、手臂运动机构4和下肢拉伸机构5。翻转靠背机构2固定在底座机构1的支承板上；腰部旋转机构3固定在翻转靠背机构2的靠背内；手臂运动机构4固定在翻转靠背机构2的靠背上方；下肢拉伸机构5固定在底座机构1的支承板上。底座机构连接和支承翻转靠背机构和下肢拉伸机构；翻转靠背机构带动使用者做上身的前屈/后仰运动；腰部旋转机构带动使用者做上身的扭转运动；手臂运动机构带动使用者做肘关节的曲屈/伸展运动，上臂的扭转运动和肩关节的外摆/内收运动、曲屈/伸展运动；所述的下肢拉伸机构带动使用者做小腿的曲屈/伸展运动。

在本实施例中，如图2所示，底座机构1包括底座架11、第一角铁12、第二角铁13、支承板14和触摸显示屏15，其中：第一角铁12、第二角铁13通过螺钉对称固定在底座架11的两侧；支承板14通过第一角铁12、第二角铁13固定在底座架11上，触摸显示屏15铰接在底座架11的一侧。

本实施例中，如图3所示，翻转靠背机构2，包括底座坐垫201、第一轴承对202、第二轴承对203、花键轴204、靠背205、第一摆杆206、第二摆杆207、第一气弹簧208、第二气弹簧209、第一电动推杆210、第二电动推杆211，其中：底座坐垫201通过螺钉固定在底座机构1的支承板14上；轴承对由两个圆锥滚子轴承背对背配合组成，第一、第二轴承对202、203紧固在底座坐垫201的两侧凹槽内；花键轴204穿过靠背205的两侧孔将靠背205紧固在底座坐垫201上；第一、第二摆杆206、207紧贴靠背201两侧并通过螺钉固定在花键轴204的两端；第一气弹簧208的一端通过螺栓与第一摆杆206铰接，另一端通过螺栓与底座机构1的底座架11铰接；第二气弹簧209的一端通过螺栓与第二摆杆207铰接，另一端通过螺栓与底座机构1的底座架11铰接；第一电动推杆、第二电动推杆210、211的一端分别通过螺栓铰接在靠背205两侧，另一端分别通过螺栓铰接在底座机构1的底座架11两侧。

本实施例中，如图4所示，第一、第二电动推杆210、211在行程内伸缩时，带动靠背205绕旋转轴J1旋转，从而带动使用者做上身实现前屈/后仰运动；当靠背205处在后翻极限位置时，由底座架11提供静力支撑。

本实施例中，靠背205与花键轴204通过平键连接，花键轴204两端与第一、第二摆杆206、207通过花键连接；靠背205绕旋转轴J1旋转时，带动第一、第二摆杆206、207旋转，与第一、第二摆杆206、207铰接的第一、第二气弹簧208、209被拉伸或压缩，由此起到阻尼和助力的作用：当靠背205处于后翻状态时，第一、第二气弹簧208、209被拉伸，为第一、第二电动推杆210、211收缩带动靠背205前翻提供拉力；当靠背205处于前翻状态时，第一、第二气弹簧208、209被压缩，为第一、第二电动推杆210、211伸长推动靠背205后翻提供推力。

本实施例中，如图5、6所示，所述的腰部旋转机构3，包括第一弧形滑轨301、第二弧形滑轨302、第一限位开关303、第二限位开关304、第一弧形滑块305、第二弧形滑块306、第三弧形滑块307、第四弧形滑块308、旋转台309、弧形齿条310、电机311、电机座312、联轴器313、转轴314、第一滑动轴承315、第二滑动轴承316、小齿轮317、第一弯板318、第二弯板319、锁舌带320、卡扣带321、外罩322，其中第一、第二弧形滑轨301、302通过螺钉对称固定在靠背205凹槽的上下两侧；第一、第二限位开关303、304对称固定在第二弧形滑轨302的两侧；第一、第二弧形滑块305、306套在第一弧形滑轨301上，第三、第四弧形滑块308、309套在第二弧形滑轨302上；旋转台309通过螺钉紧固在第一弧形滑块305、第二弧形滑块306、第三弧形滑块307和第四弧形滑块308上；弧形齿条310通过螺钉固定在旋转台309中间的凹槽内；电机座312、第一滑动轴承315和第二滑动轴承316通过螺钉固定在靠背205后方的内侧，电机311通过螺钉固定在电机座312上；转轴314紧固在第一滑动轴承315和第二滑动轴承316中，一端与电机311通过联轴器313连接；小齿轮317紧固在转轴314上并与弧形齿条310啮合连接；第一、第二弯板318、319通过螺钉固定在旋转台309的两侧凹槽内，锁舌带320与第一弯板318铰接，卡扣带321与第二弯板319铰接；外罩322通过螺钉固定在旋转台309前方。

本实施例中，在电机311的带动下，小齿轮317随转轴314绕旋转轴J2旋转，与弧形齿条310啮合传动，带动旋转台309绕旋转轴J3旋转；锁舌带320和卡扣带321带有弹性带部分，锁舌带320、卡扣带321的弯板分别可以绕第一、第一弯板318、319旋转，当使用者将锁舌带320扣入卡扣带321时，可以紧贴身体，从而由腰部旋转机构2带动上身做扭转运动。

本实施例中，第二弧形滑轨302的两侧对称固定第一、第二限位开关303、304限定行程，并安装有紧固螺钉，在运动时做机械安全限位。

本实施例中，如图7所示，所述的手臂运动机构4包括肩关节运动机构41、旋转板机构42、上臂与肘关节运动机构43；

本实施例中，如图8所示，所述的肩关节运动机构41，包括第一电机4101、第一端盖4102、支撑架4103、第一联轴器4104、第一滑轨4105、第二滑轨4106、第一滑块4107、第二滑块4108、双向丝杆4109、第一丝杆滑块4110、第一电机座4111、第二电机4112、第二联轴器4113、第一槽板4114、第一动板4115、第三滑块4116、第四滑块4117、第二丝杆滑块4118、轴承4119、轴承座4120、第二端盖4121、第二电机座4122、第三电机4123、第三联轴器4124、第二槽板4125、第二动板4126，其中：支撑架4103通过螺钉固定在第二角铁上，第一端盖4102和第二端盖4121通过螺钉分别固定在支撑架4103的两端；第一电机4101通过螺钉固定在第一端盖4102上；第一丝杆滑块4110和第二丝杆滑块4118对称套在双向丝杆4109的两侧螺纹上；双向丝杆4109的一端通过第一联轴器4104与第一电机4101连接，另一端连接在装有轴承4119的轴承座4120中，轴承座4120通过螺钉固定在支撑架4103的底板上，双向丝杆由第一电机4101带动；第一滑轨4105和第二滑轨4106对称固定在支撑架4103的两侧凸台上；第一滑块4107和第三滑块4116套在第一滑轨4105上，第二滑块4108和第四滑块4117套在第二滑轨4106上；第一电机座4111通过螺钉固定在第一滑块4107、第三滑块4116和第一丝杆滑块4110上，第二电机座4122通过螺钉固定在第二滑块4108、第四滑块4117和第二丝杆滑块4118上；第二电机4112和第三电机4123分别通过螺钉固定在第一电机座4111和第二电机座4122上；第一槽板4114的一端通过第二联轴器4113与第二电机4112连接，由第二电机4112带动绕旋转轴J5旋转，第一动板4115套在第一槽板4114上，并可沿第一槽板4114上的凹槽往复运动；第二槽板4125的一端通过第三联轴器4124与第三电机4123连接，由第三电机4123带动绕旋转轴J6旋转，第二动板4126套在第二槽板4125上，并可沿第二槽板4125上的凹槽往复运动。

本实施例中，在第一电机4101的带动下，双向丝杆4109绕旋转轴J4旋转，第一、第二丝杆滑块4110、4118对称运动，从而调整宽度以适应不同使用者的肩宽，并带动肩关节做外摆/内收运动；

在第二、第三电机4112、4123的带动下，第一、第二槽板4124、4125带动肩关节做曲屈/伸展运动。

本实施例中，如图9所示，所述的旋转板机构42，主要包括固定板421、推力球轴承422、螺栓423、旋转板424、螺母425，其中：推力球轴承422装在固定板421的凹槽内，固定板421固定在第一动板的一端；旋转板424通过螺栓423和螺母425压紧在推力球轴承422上方。

本实施例中，旋转板425可以相对固定板绕旋转轴J7自由旋转，同时第一、第二动板4115、4126分别可以在第一、第二槽板4114、4125的凹槽内往复运动，提供被动的自由度，使肩关节运动机构第二、第三电机4112、4123的旋转轴心J5、J6可以适应使用者不定的肩关节轴心。

本实施例中，如图10所示，所述的上臂与肘关节运动机构43，包括第一气泵4301、第一气泵架4302、第一电机座4303、第一电机4304、第一联轴器4305、第一角码4306、第二角码4307、第二电机座4308、第二电机4309、第二联轴器4310、第三角码4311、第四角码4312、第一弯板4313、第一加固板4314、第一连接块4315、第一弧形滑轨4316、第一弧形滑块4317、第二弧形滑块4318、第一联动板4319、第二联动板4320、第一挡板4321、第二挡板4322、第一气囊4323、第一应变片4324、第二气泵4325、第二气泵架4326、弯板支架4327、螺栓4328、第二弯板4329、第二加固板4330、第二连接块4331、第三电机4332、第二弧形滑轨4333、第三弧形滑块4334、第四弧形滑块4335、小齿轮4336、不完整大齿轮4337、第三挡板4338、第三联动板4339、第四联动板4340、第二气囊4341、第二应变片4342，其中：第一、第二电机4304、4309通过螺钉分别固定在第一、第二电机座4303、4308上，第一、第二电机座4303、4308通过螺钉对称固定在旋转板上；第一、第二、第三和第四角码4307、4308、4311、4312通过螺栓对称紧固在第一弯板4313的上下左右四处；第一电机4304与第一、第二角码307、4308通过第一联轴器4305紧固，第二电机4309与第三、第四角码4311、4312通过第二联轴器4310紧固；第一、第二弧形滑块4317、4318对称套在第一弧形滑轨4316上；第一联动4319板通过螺钉紧固连接第一、第二弧形滑块4317、4318的一端，第二联动板4320通过螺钉紧固连接第一、第二弧形滑块4317、4318的另一端；第一、第二挡板4321、4322通过螺钉对称固定在第一、第二弧形滑块上4317、4318；第一气囊4323紧固在第一、第二弧形滑块4317、4318和第一、第二挡板4321、4322上；第一连接块4315通过螺钉固定在第一弧形滑轨4316的上方中央，第一弯板4313和第一加固板4314通过螺钉固定在第一连接块4315上；第二弯板4329的一端通过螺栓4328铰接在弯板支架4327上，可以绕旋转轴J9旋转，弯板支架4327通过螺栓架固定在旋转板上；第三、第四弧形滑块4334、4335对称套在第二弧形滑轨4333上；第三联动板4339通过螺钉紧固连接第三、第四弧形滑块4334、4335的一端，第四联动板4340通过螺钉固定连接第三、第四弧形滑块的另一端4334、4335；不完整大齿轮4337和第三挡板4338通过螺钉对称固定在第三、第四弧形滑块4334、4335上；第二气囊4341紧固在第三、第四弧形滑块4334、4335、不完整大齿轮4337和第三挡板4338上；第三电机4332压紧在第二连接块4331和第二弯板4329之间，第二连接块4331通过螺钉固定在第二弧形滑轨4333的上方中央；小齿轮4336固定在第三电机4332的输出轴上，绕旋转轴J10旋转并与不完整大齿轮4337啮合连接；第二弯板4329和第二加固板4330通过螺钉固定在第二连接块4331上；第一气泵4301通过第一气泵架4302紧固在旋转板上，第二气泵4325通过第二气泵架4326紧固在旋转板上。

本实施例中，第一、第二气囊4323、4341内侧分别贴有检测压力的第一、第二应变片4324、4342，气囊在工作时进行充气，直到应变片检测到的压力达到预定值，从而适应不同使用者的手臂外径，包紧手臂并能带动手臂扭转。

本实施例中，联动板可以带动两侧的弧形滑块同步运动，与连接块配合，将滑块限定在有限运动范围内，作为机械安全限位机构；

第一、第二气泵4301、4325通过气泵架固定在第一、第二弯板4313、4329下方，可以限定弯板的运动范围，同时对弯板起到支撑作用；

在第一、第二电机4304、4309的同步带动下，第一弯板4313绕旋转轴J8旋转，带动肘关节做屈伸运动。

本实施例中，在第三电机4332的带动下，齿轮啮合传动，带动第二气囊4341在第二弧形滑轨4333绕旋转轴J11上旋转，实现上臂的扭转运动，第一气囊4341带动前臂在第一弧形滑轨4316上绕旋转轴J12自由旋转，提供一个被动自由度。

本实施例中，如图11所示，所述的下肢拉伸机构5，包括第一滑轨501、第二滑轨502、第一滑轨槽503、第二滑轨槽504、滑动坐垫505、推杆支架506、电动推杆507、第一曲杆508、第二曲杆509、曲杆支架510、第一螺杆511、第一螺杆支架512、第二螺杆支架513、第二螺杆514、第一旋转杆515、第二旋转杆516、第一套杆517、第二套杆518、第一弹性带519、第二弹性带520、第三弹性带521、第四弹性带522、托腿板523、第一脚踏板524、第二脚踏板525，其中：第一滑轨501、第二滑轨502通过螺钉对称固定在支承板14上方；滑动坐垫505的两侧凹槽内对称通过螺钉固定有第一滑轨槽503、第二滑轨槽504，第一滑轨槽503、第二滑轨槽504分别套在在第一滑轨501、第二滑轨502上；推杆支架506和曲杆支架510固定在滑动坐垫505下方，电动推杆507的尾端通过销钉和开口销铰接在推杆支架506上，另一端紧固在第一曲杆508和第二曲杆509之间；第一曲杆508和第二曲杆509平行连接，弯曲处通过销钉和开口销铰接在曲杆支架510上，长端套在第一螺杆511上；第一螺杆支架512和第二螺杆支架513通过螺钉对称固定在托腿板523上；第二螺杆514依次贯穿连接第一螺杆支架512、第一曲杆508、第二曲杆509和第二螺杆支架513；第一螺杆511通过螺栓紧固在滑动坐垫505边沿的长孔内；第一旋转杆515和第二旋转杆516的一端套在第一螺杆511上，可以绕旋转轴J13旋转；第一套杆517套在第一旋转杆515的一端，第一弹性带519和第二弹性带520通过螺钉紧固连接在第一旋转杆515和第一套杆517的两侧；第二套杆518套在第二旋转杆516的一端，第三弹性带521和第四弹性带522通过螺钉紧固连接在第二旋转杆516和第二套杆518的两侧；第一脚踏板524和第二脚踏板525通过螺钉分别固定在第一套杆517和第二套杆518的尾端。

本实施例中，如图12所示，第一、第二滑轨501、502上方中间有等间距的弧形凹槽，第一、第二滑轨槽503、504下方有等间距的弧形凸起，固定有滑轨槽的滑动坐垫可以在滑轨上限位滑动，适应不同使用者的大腿长度；

当使用者双脚踏在第一、第二脚踏板524、525上，第一、第二套杆517、518可以随弹性带的伸缩而上下移动，适应不同使用者的小腿长度。

本实施例中，如图13所示，在电动推杆507的行程内带动下，第一、第二曲杆508、509绕曲杆支架510旋转，使第一、第二旋转杆515、516绕旋转轴J13旋转，带动小腿做曲屈/伸展运动。

本方案在具体工作时：首先，使用者坐在座椅上，推动滑动坐垫前后滑动，使小腿可以绕坐垫边沿自然转动，双脚踩在脚踏板上；背靠在靠背上，将锁舌带通过卡扣带系好；点击座椅右侧扶手的触摸显示屏，调整手臂运动机构的横向宽度，使气囊的轴心线与手臂自然前伸时的轴心重合。根据自身运动情况通过触摸显示屏选择相应的拉伸动作，选择完成后，机器处于准备状态，将手臂侧向套入气囊，气囊上的应变片检测到压力后，气泵向气囊充气直到检测到的压力达到预定值，使用者的上臂和前臂均被裹紧。机器按照使用者的设定开始工作，带动使用者做相应的拉伸动作。机器工作结束后，气囊向外放气，使用者将手臂伸出气囊，解开卡扣，拉伸运动完成。

本发明的自由度包括上身的前屈/后仰运动；上身的扭转运动；肘关节的曲屈/伸展运动；上臂的扭转运动和肩关节的外摆/内收运动、曲屈/伸展运动；小腿的曲屈/伸展运动。通过本发明对手臂、腰部、背部、腿部的单一部位或组合姿态牵引，使用者所能实现的典型的拉伸动作简图如图14a至图14h所示。图14a中，腰部旋转机构3带动上身扭转，手臂运动机构4使手臂前伸，实现肩胛部位的拉伸；图14b中，肩关节运动机构41使手臂上伸，上臂与肘关节运动机构43带动上臂的扭转和肘关节的弯曲，再由肩关节运动机构41使手臂内压，实现上臂内侧(肱三头肌)的拉伸；图14c、d中，肩关节运动机构41使手臂朝下，上臂与肘关节运动机构43使肘关节弯曲，再由肩关节运动机构41使手臂内压，实现肘部上下两侧肌肉的拉伸；图14e中，下肢拉伸机构5带动小腿内旋，实现大腿前方(股四头肌)和小腿后方的拉伸；图14f中，腰部旋转机构3带动上身扭转，实现腰部两侧的拉伸；图14g中，肩关节运动机构41使手臂上伸并带动手臂前后摆动，实现肩部和手臂的拉伸；图14h中，翻转靠背机构2带动使用者前屈和后仰，手臂运动机构4使手臂前伸，实现小腿和背部的拉伸。

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。

Claims (9)

1.一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，包括

底座机构：用于连接和支承翻转靠背机构和下肢拉伸机构；

翻转靠背机构：用于带动使用者做上身的前屈/后仰运动；

腰部旋转机构：用于带动使用者做上身的扭转运动；

手臂运动机构：用于带动使用者做肘关节的曲屈以及伸展运动，上臂的扭转运动和肩关节的外摆以及内收运动、曲屈以及伸展运动；

下肢拉伸机构：用于带动使用者做小腿的曲屈以及展运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的底座机构包括底座架、第一角铁、第二角铁、支承板和触摸显示屏，其中，第一角铁、第二角铁对称固定在底座架的左右两侧；支承板通过第一角铁、第二角铁固定在底座架上，触摸显示屏铰接在底座架一侧。

3.根据权利要求1所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的翻转靠背机构包括底座坐垫、第一轴承对、第二轴承对、花键轴、靠背、第一摆杆、第二摆杆、第一气弹簧、第二气弹簧、第一电动推杆和第二电动推杆，其中，底座坐垫固定在底座机构的支承板上；轴承对由两个圆锥滚子轴承背对背配合组成，第一轴承对和第二轴承对紧固在底座坐垫的两侧凹槽内；花键轴穿过靠背的两侧孔将靠背紧固在底座坐垫上；第一摆杆和第二摆杆紧贴靠背两侧并固定在花键轴的两端；第一气弹簧一端与第一摆杆铰接，另一端与底座机构的底座架铰接；第二气弹簧一端与第二摆杆铰接，另一端与底座机构的底座架铰接；第一电动推杆和第二电动推杆的一端分别铰接在靠背两侧，另一端分别铰接在底座机构的底座架两侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的腰部旋转机构包括第一弧形滑轨、第二弧形滑轨、第一限位开关、第二限位开关、第一弧形滑块、第二弧形滑块、第三弧形滑块、第四弧形滑块、旋转台、弧形齿条、电机、电机座、联轴器、转轴、第一滑动轴承、第二滑动轴承、小齿轮、第一弯板、第二弯板、锁舌带、卡扣带和外罩，其中，第一弧形滑轨和第二弧形滑轨对称固定在靠背凹槽的上下两侧；第一限位开关和第二限位开关对称固定在第二弧形滑轨的两侧；第一弧形滑块和第二弧形滑块套在第一弧形滑轨上，第三弧形滑块和第四弧形滑块套在第二弧形滑轨上；旋转台紧固在第一弧形滑块、第二弧形滑块、第三弧形滑块和第四弧形滑块上；弧形齿条固定在旋转台中间的凹槽内；电机座、第一滑动轴承和第二滑动轴承固定在靠背后方的内侧，电机固定在电机座上；转轴紧固在第一滑动轴承和第二滑动轴承中，一端与电机通过联轴器连接；小齿轮紧固在转轴上并与弧形齿条啮合连接；第一弯板、第二弯板固定在旋转台的两侧凹槽内，锁舌带铰接在第一弯板上，卡扣带铰接在第二弯板上；外罩固定在旋转台前方。

5.根据权利要求1所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的手臂运动机构包括肩关节运动机构、对称设置在肩关节运动机构两端的旋转板机构、以及设置在旋转板机构一端的上臂与肘关节运动机构。

6.根据权利要求5所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的肩关节运动机构包括第一电机、第一端盖、支撑架、第一联轴器、第一滑轨、第二滑轨、第一滑块、第二滑块、双向丝杆、第一丝杆滑块、第一电机座、第二电机、第二联轴器、第一槽板、第一动板、第三滑块、第四滑块、第二丝杆滑块、轴承、轴承座、第二端盖、第二电机座、第三电机、第三联轴器、第二槽板、第二动板，其中：支撑架固定在靠背上方，第一端盖和第二端盖分别固定在支撑架的两端；第一电机固定在第一端盖上；双向丝杆的一端通过第一联轴器与第一电机连接，另一端紧固在装有轴承的轴承座中，轴承座固定在支撑架的底板上；第一丝杆滑块和第二丝杆滑块对称套在双向丝杆的两侧螺纹上；第一滑轨和第二滑轨对称固定在支撑架的两侧凸台上；第一滑块和第三滑块套在第一滑轨上，第二滑块和第四滑块套在第二滑轨上；第一电机座固定在第一滑块、第三滑块和第一丝杆滑块上，第二电机座固定在第三滑块、第四滑块和第二丝杆滑块上；第二电机和第三电机分别固定在第一电机座和第二电机座上；第一槽板的一端通过第二联轴器与第二电机连接，第一动板套在第一槽板上；第二槽板的一端通过第三联轴器与第三电机连接，第二动板套在第二槽板上。

7.根据权利要求5所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的旋转板机构包括固定板、推力球轴承、螺栓、螺母、旋转板，其中：推力球轴承装在固定板凹槽内，固定板固定在第一动板的一端；旋转板通过螺栓和螺母压紧在推力球轴承上方。

8.根据权利要求5所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的上臂与肘关节运动机构包括第一气泵、第一气泵架、第一电机座、第一电机、第一联轴器、第一角码、第二角码、第二电机座、第二电机、第二联轴器、第三角码、第四角码、第一弯板、第一加固板、第一连接块、第一弧形滑轨、第一弧形滑块、第二弧形滑块、第一联动板、第二联动板、挡板、第一气囊、第一应变片、第二气泵、第二气泵架、弯板支架、螺栓、第二弯板、第二加固板、第二连接块、第三电机、第二弧形滑轨、第三弧形滑块、第四弧形滑块、小齿轮、不完整大齿轮、第三联动板、第四联动板、第二气囊、第二应变片，其中，第一、第二电机分别固定在第一、第二电机座上，第一、第二电机座对称固定在旋转板上；第一角码、第二角码、第三角码和第四角码对称固定在第一弯板的上下左右四处；第一电机与第一、第二角码通过第一联轴器紧固，第二电机与第三、第四角码通过第二联轴器紧固；第一、第二弧形滑块对称套在第一弧形滑轨上；第一联动板固定和连接第一、第二弧形滑块的一端，第二联动板固定和连接第一、第二弧形滑块的另一端；第一、第二挡板对称固定在第一、第二弧形滑块上；第一气囊紧固在第一、第二弧形滑块和第一、第二挡板内侧；第一应变片贴在第一气囊的内侧中央；第一连接块紧固在第一弧形滑轨的外侧上方中央，第一弯板和第一加固板固定在第一连接块上；第二弯板的一端铰接在弯板支架上，弯板支架固定在旋转板上；第三、第四弧形滑块对称套在第二弧形滑轨上；第三联动板固定和连接第三、第四弧形滑块的一端，第四联动板固定和连接第三、第四弧形滑块的另一端；不完整大齿轮和第三挡板对称固定在第三、第四弧形滑块上；第二气囊紧固在第三、第四弧形滑块、不完整大齿轮和第三挡板上；第二应变片贴在第二气囊的内侧中央；第三电机压紧在第二连接块和第二弯板之间，第二连接块紧固在第二弧形滑轨的上方中央；小齿轮紧固在第三电机的输出轴上，并与不完整大齿轮啮合连接；第二弯板和第二加固板固定在第二连接块上；第一气泵通过第一气泵架紧固在旋转板上，第二气泵通过第二气泵架紧固在旋转板上。

9.根据权利要求1所述的一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置，其特征在于，所述的下肢拉伸机构包括第一滑轨、第二滑轨、第一滑轨槽、第二滑轨槽、滑动坐垫、推杆支架、电动推杆、第一曲杆、第二曲杆、曲杆支架、第一螺杆、第一螺杆支架、第二螺杆支架、第二螺杆、第一旋转杆、第二旋转杆、第一套杆、第二套杆、第一弹性带、第二弹性带、第三弹性带、第四弹性带、托腿板、第一脚踏板、第二脚踏板，其中，第一滑轨、第二滑轨对称固定在支承板上方；滑动坐垫的两侧凹槽内对称固定有第一滑轨槽、第二滑轨槽，第一滑轨槽、第二滑轨槽分别套在在第一滑轨、第二滑轨上；推杆支架和曲杆支架固定在滑动坐垫下方，电动推杆的尾端铰接在推杆支架上，另一端紧固在第一曲杆和第二曲杆之间；第一曲杆和第二曲杆平行连接，弯曲处铰接在曲杆支架上，长端套在第一螺杆上；第一螺杆支架和第二螺杆支架对称固定在托腿板上；第二螺杆依次贯穿连接第一螺杆支架、第一曲杆、第二曲杆和第二螺杆支架；第一螺杆紧固在滑动坐垫边沿的长孔内；第一旋转杆和第二旋转杆的一端套在第一螺杆上；第一套杆套在第一旋转杆的一端，第一弹性带和第二弹性带紧固连接在第一旋转杆和第一套杆的两侧；第二套杆套在第二旋转杆的一端，第三弹性带和第四弹性带紧固连接在第二旋转杆和第二套杆的两侧；第一脚踏板和第二脚踏板分别固定在第一套杆和第二套杆的尾端。