CN108938323B - 一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置 - Google Patents
一种带有运动角度检测的四肢康复训练装置 Download PDFInfo
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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的前端通过右柱销五310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一11、右支架二12的上端,右支架一11、右支架二12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,控制系统连接有多媒体娱乐系统,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903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903的右侧面边缘处;所述的左转轴8固定连接左内齿轮910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910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一11、右支架二12的上端,右支架一11、右支架二12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二12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、右支架一11与左支架一13、右支架二12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的前端通过右柱销五310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,控制系统连接有多媒体娱乐系统,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)的前端通过右柱销五(310)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(11)、右支架二(12)的上端,右支架一(11)、右支架二(12)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,控制系统连接有多媒体娱乐系统,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(903)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(903)的右侧面边缘处;所述的左转轴(8)固定连接左内齿轮(910)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(910)的左侧面边缘处。
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