CN108938323A - 一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置，包括右下肢机构、控制系统，左、右手摆动杆分别固定在左转轴、右转轴上，底座上设置有左、右转轴的转动支撑，右转轴上固定旋转编码器，旋转编码器通过线路与控制系统连接，左、右转轴分别与两个内齿轮连接，两个内齿轮分别与两个啮合的圆柱齿轮啮合，两个圆柱齿轮分别固定左、右传动轴，左、右传动轴上固定的左、右摇杆分别连接左、右下肢机构，左、右下肢机构采用两个铰链四杆机构连接左、右脚托板，实现患者下肢运动过程中脚部的摆动，四肢同步运动，并通过旋转编码器检测患者肢体的运动角度，对患者的康复效果进行评价反馈。
Description
技术领域
本发明涉及一种四肢康复训练装置，尤其涉及一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置，属于康复医疗器械领域。
背景技术
中风、偏瘫、脑外伤患者经常出现肢体运动不受大脑支配，生活不能自理，很多患者对生活失去兴趣，近几年康医学的不断发展，通过康复训练是实现患者脑神经功能的代偿，提高患者的生活质量，使很多患者看到了希望，而目前四肢康复训练器带有脚部运动功能很少，不能完全满足患者康复训练的需求。
本申请采用内齿轮与圆柱齿轮传动，实现双侧上肢反向运动，且圆柱齿轮被内齿轮所包覆，占用较少的空间；采用两级铰链四杆机构机构传动，实现患者在下肢摆动的过程中，脚部也在康复运动，提高患者的康复效果；圆柱齿轮上固定的传动轴穿过内齿轮上设置的半圆槽，实现双下肢的方向运动，结构设计精巧，采用旋转编码器检测患者的肢体运动幅度，对患者的康复效果及时进行评价反馈。
发明内容
本发明的目的在于：为偏瘫、中风患者提供一种自主运动的、双侧上肢反向运动的、带有肢体运动幅度检测反馈的、下肢运动同时脚部摆动的四肢康复训练器。
本发明的目的是这样实现的：一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置，包括右下肢机构3、左下肢机构4、右手摆动杆5、左手摆动杆6、旋转编码器10、传动机构9、控制系统，所述的右手摆动杆5、左手摆动杆6分别固定在右转轴7、左转轴8上，底座2上设置有右转轴7、左转轴8的转动支撑，右转轴7上固定旋转编码器10，旋转编码器10通过线路与控制系统连接，所述的底座2呈左右对称的结构，所述的，右手摆动杆5与左手摆动杆6、右转轴7与左转轴8关于底座2的左右对称平面对称，所述的右下肢机构3与左下肢机构4关于底座2的左右对称平面基本对称；
所述的传动机构9包括右内齿轮903、左内齿轮910，所述的右转轴7左端固定连接右内齿轮903，所述的左转轴8固定连接左内齿轮910，右内齿轮903与圆柱齿轮一904啮合，圆柱齿轮一904与圆柱齿轮二907啮合，圆柱齿轮二907与左内齿轮910啮合，底座2上设置有右传动轴902、左传动轴905的转动支撑,右传动轴902右端固定右摇杆901的下端，左端固定圆柱齿轮二907，左传动轴905左端固定左摇杆906的下端，右端固定圆柱齿轮一904；
所述的右下肢机构3包括右安装架301、右连杆一304、右脚托板317，所述的右安装架301的上端设置有右横梁306，右横梁306的后端通过右柱销三305铰接右连杆一304的上端，右横梁306的前端通过右柱销四307铰接右连杆二308的上端，右连杆一304的下端通过右柱销一302铰接右连杆六315的后端，右连杆六315的前端通过右柱销七314同时铰接右连杆二308的下端、右连杆五313的后部，右连杆五313的前端通过右柱销六312铰接右连杆三309的前端，右连杆三309的后端通过右柱销二303铰接右连杆一304的中部，所述的右连杆四311的后端通过右柱销八316铰接右连杆二308的下部，右柱销七314位于右柱销八316的下侧，右连杆四311通过右柱销六312铰接右摇杆901的上端，右脚托板317固定在右连杆五313上，右安装架固定在底座2上；
所述的右下肢机构3与左下肢机构4关于底座2的左右对称平面基本对称，区别在于，右柱销八316至右柱销四307的距离与右柱销六312至右传动轴902的距离之比，等于左柱销八416至左柱销四407的距离与左柱销六412至左传动轴905的距离之比。
所述的右柱销八316位于左柱销八416的下方。
所述的底座2上设置有右转轴7、左转轴8的转动支撑的结构为：右转轴7的左部、右端分别转动安装在右支架一10、右支架二11的上端，右支架一10、右支架二11下端固定在底座2上，所述的左转轴8的左端、右部分别转动安装在左支架二14、左支架一13的上端，左支架二14、左支架一13的下端固定在底座2上。
所述的右内齿轮903开设有半圆槽，用于右内齿轮903摆动时避让右传动轴902，所述的右内齿轮903与左内齿轮910具有相同的结构，左内齿轮910设置有左半圆槽，用于摆动时避让左传动轴905。
所述的圆柱齿轮一904、圆柱齿轮二907齿数相同，所述的右内齿轮903与左内齿轮910齿数相同。
底座2上设置有右传动轴902、左传动轴905的转动支撑的结构为：齿轮架908中部转动支撑右传动轴902，齿轮架908上端与左传动轴905转动连接齿轮架908固定在底座2上。
所述的旋转编码器10通过线路与控制系统连接，控制系统连接有对媒体娱乐系统，患者康复过程中，根据旋转编码器10检测的四肢运动角度数据以及四肢运动的速度，对多媒体内的游戏动画进行控制。
所述的右转轴7固定连接右内齿轮901的结构为：所述的传动机构9还包括左连接板911、右连接板909，所述的右连接板909呈L形，其L形的一边与右转轴7的左端固定连接，其L形的另一边端部固定连接右内齿轮901的右侧面边缘处；所述的左转轴8固定连接左内齿轮903的结构为：所述的左连接板911呈L形，左转轴8的右端固定左连接板911的L形一边，左连接板911的另一端固定左内齿轮903的左侧面边缘处。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.采用内齿轮与圆柱齿轮传动，实现双侧上肢反向运动，且圆柱齿轮被内齿轮所包覆，占用较少的空间；
2.采用两级铰链四杆机构机构传动，实现患者在下肢摆动的过程中，脚部也在康复运动，提高患者的康复效果；
3.圆柱齿轮上固定的传动轴穿过内齿轮上设置的半圆槽，实现双下肢的方向运动，结构设计精巧；
4.采用旋转编码器检测患者的肢体运动幅度，对患者的康复效果及时进行评价反馈。
附图说明
图1是带有运动角度检测的四肢康复训练装置的总体结构图。
图2是右上肢运动机构与传动机构连接结构示意图。
图3是左上肢运动机构与传动机构连接结构示意图。。
图4是右下肢机构的结构示意图。
图5是右下肢机构右脚托固定结构示意图。
图6是右内齿轮的结构示意图。
图7是左下肢机构的结构示意图。
具体实施方式
结合图1～7，本发明的一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置，包括座椅1、底座2、右下肢机构3、左下肢机构4、右手摆动杆5、左手摆动杆6、右转轴7、左转轴8、传动机构9、旋转编码器10、右支架一11、右支架二12、左支架一13、左支架二14、控制系统，按照病人坐于座椅时的方位定义上下、左右方向，以便于描述本申请。所述的座椅1固定在底座2上，所述的右转轴7的左部、右端分别转动安装在右支架一10、右支架二11的上端，右支架一10、右支架二11下端固定在底座2上，所述的右转轴7的右端固定旋转编码器7，右转轴7的右端固定旋转编码器10的输出轴，旋转编码器10的外壳固定在右支架二11上，右转轴7的中部固定右手摆动杆5的下端，右手摆动杆5的上端设置有右手手柄，左手手柄上设置有左手绑带，用于患者的右手抓握，所述的右转轴7的左端固定传动机构9，所述的左转轴8与右转轴7同轴设置，所述的左转轴8的左端、右部分别转动安装在左支架二14、左支架一13的上端，左支架二14、左支架一13的下端固定在底座2上，左转轴8的中部固定左手摆动杆6的下端，左手摆动杆6的上端设置有左手手柄，左手手柄上设置有左手绑带，用于患者的左手抓握，所述的底座2呈左右对称的结构，右手摆动杆5与左手摆动杆6、右转轴7与左转轴8、右支架一10与左支架一13、右支架二11与左支架二14均关于底座2左右对称平面左右对称，所述的右下肢机构3与左下肢机构4关于底座2的左右对称平面基本对称。
所述的传动机构9包括右摇杆901、右传动轴902、右内齿轮903、圆柱齿轮一904、左传动轴905、左摇杆906、圆柱齿轮二907、齿轮支撑架908、右连接板909、左内齿轮910、左连接板911，所述的右连接板909呈L形，其L形的一边与右转轴7的左端固定连接，其L形的另一边端部固定连接右内齿轮903的右侧面边缘处，右内齿轮903与圆柱齿轮一904的右部啮合，圆柱齿轮一904的左部与圆柱齿轮二907的右部啮合，圆柱齿轮二907的左部与左内齿轮910啮合，所述的齿轮架908下端固定在底座2上，所述的齿轮架908中部向右方、前方伸出的支撑梁一转动支撑右传动轴902的左部，右传动轴902右端固定右摇杆901的下端，右传动轴902的左端固定圆柱齿轮二907，所述的齿轮架908上端向左方、前方伸出有支撑梁二，左传动轴905的右部与支撑梁二转动连接，左传动轴905左端固定左摇杆906的下端，左传动轴905的右端固定圆柱齿轮一904，所述的左连接板911呈L形，左转轴8的右端固定左连接板911的L形一边，左连接板911的另一端固定左内齿轮910的左侧面边缘处。
所述的右下肢机构3包括右安装架301、右柱销一302、右柱销二303、右连杆一304、右柱销三305、右柱销四307、右连杆二308、右连杆三309、右柱销五310、右连杆四311、右柱销六312、右连杆五313、右柱销七314、右连杆六315、右柱销八316、右脚托板317，所述的右安装架301的上端设置有右横梁306，右横梁306的后端通过右柱销三305铰接右连杆一304的上端，右横梁306的前端通过右柱销四307铰接右连杆二308的上端，右连杆一304的下端通过右柱销一302铰接右连杆六315的后端，右连杆六315的前端通过右柱销七314同时铰接右连杆二308的下端、右连杆五313的后部，右连杆五313的前端通过右柱销六312铰接右连杆三309的前端，右连杆三309的后端通过右柱销二303铰接右连杆一304的中部，所述的右连杆四311的后端通过右柱销八316铰接右连杆二308的下部，右柱销七314位于右柱销八316的下侧，右连杆四311通过右柱销六312铰接右摇杆901的上端。
所述的右脚托板317的下侧设置有向右伸出的右固定杆一3171、右固定杆二3172，右固定杆一3171、右固定杆二3172外伸端部分别固定右连杆五313的前部、后端，所述的右脚托板317上设置有右脚绑带，用于固定患者的右脚。
所述的右内齿轮903开设有半圆槽，用于右内齿轮903摆动时避让右传动轴902，所述的右内齿轮903与左内齿轮910具有相同的结构，左内齿轮910设置有左半圆槽，用于摆动时避让左传动轴905。
所述的右下肢机构3与左下肢机构4关于底座2的左右对称平面基本对称，区别在于，左连杆二408通过左柱销八416与左连杆四411的后端铰接的位置与右连杆四311通过右柱销八316铰接右连杆二308的位置不同，即右柱销八316位于左柱销八416的下方，右柱销八316至右柱销四307的距离与右柱销六312至右传动轴902的距离之比，等于左柱销八416至左柱销四407的距离与左柱销六412至左传动轴905的距离之比，实现左右两侧下肢运动过程中的运动幅度接近一致。
所述的圆柱齿轮一904、圆柱齿轮二907齿数相同，所述的右内齿轮903与左内齿轮910齿数相同。
所述的旋转编码器10通过线路与控制系统连接，控制系统用于检测患者四肢的运动幅度，对患者的患病状态及康复状况进行反馈评价，控制系统连接有对媒体娱乐系统，患者康复过程中，根据旋转编码器10检测的四肢运动角度数据以及四肢运动的速度，对多媒体内的游戏动画进行控制，提供患者的康复兴趣。
患者的左侧上肢、下肢能够自主运动时，右侧肢体发生偏瘫时，患者坐在座椅1上，将病人的左手掌心贴在左手手柄上，绑紧左手绑带，以相同的方式固定患者的右手，病人的右脚踏在右脚托板317上，绑紧右脚绑带，以相同的方式固定病人的左脚，病人左侧上肢前后移动，左手摆动杆6带动左转轴8转动，左转轴8带动左连接板911摆动，左连接板911带动左内齿轮910摆动，左内齿轮910带动圆柱齿轮二907同向转动，圆柱齿轮二907带动圆柱齿轮一904反向转动，圆柱齿轮一904带动右内齿轮903同向转动，右内齿轮903通过右连接板909带动右转轴7转动，实现患者双侧上肢反向运动，同时圆柱齿轮二907转动带动右传动轴902转动，右传动轴902带动右摇杆901摆动，右摇杆901牵引右连杆四311运动，右连杆二308摆动带动右连杆一304、右连杆六315摆动，同时右连杆一304、右连杆二308摆动带动右连杆五313、右连杆三309摆动，实现右连杆二308向前摆动时，右连杆五313前端抬起，右连杆二308向前摆动时，右连杆五313前端下降的运动，实现患者下肢前后移动的过程中，脚部做摆动运动，患者脚掌摆动角度与健康人步态走路时脚掌姿态接近，提高患者的康复效果。与此同时，圆柱齿轮一904转动带动左传动轴905转动，实现患者左侧下肢同步运动，进而实现四肢近似步态的运动，提高患者在康复过程中的舒适度。
Claims (8)
1.一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置，包括右下肢机构（3）、左下肢机构（4）、右手摆动杆（5）、左手摆动杆（6）、旋转编码器（10）、传动机构（9）、控制系统，其特征在于：所述的右手摆动杆（5）、左手摆动杆（6）分别固定在右转轴（7）、左转轴（8）上，底座（2）上设置有右转轴（7）、左转轴（8）的转动支撑，右转轴（7）上固定旋转编码器（10），旋转编码器（10）通过线路与控制系统连接，所述的底座（2）呈左右对称的结构，所述的右手摆动杆（5）与左手摆动杆（6）、右转轴（7）与左转轴（8）关于底座（2）的左右对称平面对称，所述的右下肢机构（3）与左下肢机构（4）关于底座（2）的左右对称平面基本对称；
所述的传动机构（9）包括右内齿轮（903）、左内齿轮（910），所述的右转轴（7）左端固定连接右内齿轮（903），所述的左转轴（8）固定连接左内齿轮（910），右内齿轮（903）与圆柱齿轮一（904）啮合，圆柱齿轮一（904）与圆柱齿轮二（907）啮合，圆柱齿轮二（907）与左内齿轮（910）啮合，底座（2）上设置有右传动轴（902）、左传动轴（905）的转动支撑,右传动轴（902）右端固定右摇杆（901）的下端，左端固定圆柱齿轮二（907），左传动轴（905）左端固定左摇杆（906）的下端，右端固定圆柱齿轮一（904）；
所述的右下肢机构（3）包括右安装架（301）、右连杆一（304）、右脚托板（317），所述的右安装架（301）的上端设置有右横梁（306），右横梁（306）的后端通过右柱销三（305）铰接右连杆一（304）的上端，右横梁（306）的前端通过右柱销四（307）铰接右连杆二（308）的上端，右连杆一（304）的下端通过右柱销一（302）铰接右连杆六（315）的后端，右连杆六（315）的前端通过右柱销七（314）同时铰接右连杆二（308）的下端、右连杆五（313）的后部，右连杆五（313）的前端通过右柱销六（312）铰接右连杆三（309）的前端，右连杆三（309）的后端通过右柱销二（303）铰接右连杆一（304）的中部，所述的右连杆四（311）的后端通过右柱销八（316）铰接右连杆二（308）的下部，右柱销七（314）位于右柱销八（316）的下侧，右连杆四（311）通过右柱销六（312）铰接右摇杆（901）的上端，右脚托板（317）固定在右连杆五（313）上，右安装架固定在底座（2）上；
所述的右下肢机构3与左下肢机构（4）关于底座（2）的左右对称平面基本对称，区别在于，右柱销八（316）至右柱销四（307）的距离与右柱销六（312）至右传动轴（902）的距离之比，等于左柱销八（416）至左柱销四（407）的距离与左柱销六（412）至左传动轴（905）的距离之比。
2.根据权利要求1所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：右柱销八（316）位于左柱销八（416）的下方。
3.根据权利要求1所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：所述的底座（2）上设置有右转轴（7）、左转轴（8）的转动支撑的结构为：右转轴（7）的左部、右端分别转动安装在右支架一（10）、右支架二（11）的上端，右支架一（10）、右支架二（11）下端固定在底座（2）上，所述的左转轴（8）的左端、右部分别转动安装在左支架二（14）、左支架一（13）的上端，左支架二（14）、左支架一（13）的下端固定在底座（2）上。
4.根据权利要求1所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：所述的右内齿轮（903）开设有半圆槽，用于右内齿轮（903）摆动时避让右传动轴（902），所述的右内齿轮（903）与左内齿轮（910）具有相同的结构，左内齿轮（910）设置有左半圆槽，用于摆动时避让左传动轴（905）。
5.根据权利要求1所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：所述的圆柱齿轮一（904）、圆柱齿轮二（907）齿数相同，所述的右内齿轮（903）与左内齿轮（910）齿数相同。
6.根据权利要求1-5任一项所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：底座（2）上设置有右传动轴（902）、左传动轴（905）的转动支撑的结构为：齿轮架（908）中部转动支撑右传动轴（902），齿轮架（908）上端与左传动轴（905）转动连接齿轮架（908）固定在底座（2）上。
7.根据权利要求1-5任一项所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：所述的旋转编码器（10）通过线路与控制系统连接，控制系统连接有对媒体娱乐系统，患者康复过程中，根据旋转编码器（10）检测的四肢运动角度数据以及四肢运动的速度，对多媒体内的游戏动画进行控制。
8.根据权利要求1-5任一项所述的带有运动角度检测的四肢康复训练装置，其特征在于：所述的右转轴（7）固定连接右内齿轮（901）的结构为：所述的传动机构（9）还包括左连接板（911）、右连接板（909），所述的右连接板（909）呈L形，其L形的一边与右转轴（7）的左端固定连接，其L形的另一边端部固定连接右内齿轮（901）的右侧面边缘处；所述的左转轴（8）固定连接左内齿轮（903）的结构为：所述的左连接板（911）呈L形，左转轴（8）的右端固定左连接板（911）的L形一边，左连接板（911）的另一端固定左内齿轮（903）的左侧面边缘处。
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