CN109091355A - 一种辅助支撑型履步康复助行机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辅助支撑型履步康复助行机构，可用于人体履步康复训练。本发明包括起辅助支撑作用的腰部机构、左右对称的髋关节机构、左右对称的膝关节机构、左右对称的踝关节机构、左右对称的脚部支撑机构、辅助外置防护支撑机构。本发明的助行机构选用EC45无刷直流电机驱动，极大的减小了成本和整体结构重量。传动系统采用蜗轮蜗杆传动，满足低速高扭矩精确传动，结构紧凑。本发明的助行机构采用铝合金和碳纤维骨架的组合，使得轻便且满足使用强度，髋关节和膝关节上安装了限位块，保证机械限位，并安装了辅助外置防护支撑机构，安全可靠。结合人机工程学提高了人体适应性以及舒适度，适用下肢不便的人群进行履步康复训练。
Description
技术领域
本发明涉及下肢康复助行器领域，具体是一种辅助支撑型履步康复助行机构。
背景技术
随着我们步入21 世纪，人口老龄化比例大幅增加，由于偏瘫、中风导致的下肢行动障碍的老人数量激增，下肢患者给家庭和社会带来了极大的经济和资源负担。在运动康复训练科目中经常使用的是比较传统的电子辅助轮椅、康复运动器械等，缺点是智能化程度低，且理疗周期长，理疗师劳动强度大，治疗效果很大程度受到理疗师水平的影响，无法满足康复需求。因此，设计一种可支撑调节、智能化程度较高、经济实用、舒适度高的履步康复助行装置尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种辅助支撑型履步康复助行机构，以解决现有技术的下肢康复器械结构不够优化、不能柔性调节、智能化程度低、康复训练效果不佳的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：包括起辅助支撑作用的腰部机构、左右对称的髋关节机构、左右对称的膝关节机构、左右对称的踝关节机构、左右对称的脚部支撑机构、辅助外置防护支撑机构，其中：
腰部机构包括竖直设置左右对称的腰板，左腰板后侧上方和下方分别安装有左伸缩板，右腰板后侧上方和下方分别安装有右伸缩板，且左伸缩板和其对应的右伸缩板重叠贴合安装，左右腰板内侧分别安装有呈弧形的腰部护垫，两腰部护垫分别固定有安全带，两侧安全带通过锁扣连接；
两髋关节机构分别活动安装在左、右腰板外侧，髋关节机构包括髋关节支撑架，两髋关节支撑架分别与左、右腰板固定安装，髋关节支撑架后侧固定安装有髋关节支撑架挡板，髋关节支撑架顶部、底部分别安装有上轴承端盖、下轴承端盖，上轴承端盖顶部共中心线连接有输出轴朝下的变速箱，所述变速箱输出轴从上轴承端盖顶部穿入至髋关节支撑架内，与蜗杆通过键连接传动，变速箱输入部分与无刷直流电机的输出轴共中心轴传动连接，上轴承端盖底部、蜗杆下端分别设置有角接触球轴承，蜗杆下端的角接触球轴承安装在髋关节支撑架内部底面孔处，两角接触球轴承内圈固定在蜗杆上随蜗杆转动，蜗轮中轴线重合于髋关节支撑架通孔中轴线，所述蜗轮与蜗杆配合成蜗轮蜗杆传动，水平设置的蜗轮轴与蜗轮共中心轴传动，蜗轮夹持在两股骨连接板之间，左右两侧轴套共蜗轮轴中心轴对称安装在蜗轮两端面，两个连接过渡板分别安装在髋关节支撑架左右外端面，且与外端面平齐，髋关节支撑架前端上侧安装有限位块；
两膝关节机构分别活动安装在两髋关节机构下端，膝关节机构包括竖直设置的股骨杆，股骨杆内侧安装股骨保护板，股骨杆下方固定连接有膝关节支撑架，膝关节支撑架前侧固定安装有膝关节支撑架挡板，膝关节支撑架顶部、底部分别安装有上轴承端盖、下轴承端盖，上轴承端盖顶部共中心线连接有输出轴朝下的变速箱，所述变速箱输出轴从上轴承端盖顶部穿入至膝关节支撑架内，与蜗杆通过键连接传动，变速箱输入部分与无刷直流电机的输出轴共中心轴传动连接，上轴承端盖底部、蜗杆下端分别设置有角接触球轴承，蜗杆下端的角接触球轴承安装在膝关节支撑架内部底面孔处，两角接触球轴承内圈固定在蜗杆上随蜗杆转动，蜗轮中轴线重合于膝关节支撑架通孔中轴线，所述蜗轮与蜗杆配合成蜗轮蜗杆传动，水平设置的蜗轮轴与蜗轮共中心轴传动，蜗轮夹持在胫骨连接板之间，左右两侧轴套共蜗轮轴中心轴对称安装在蜗轮两端面，两个连接过渡板分别安装在膝关节支撑架左右外端面，且与外端面平齐，膝关节支撑架后侧上端安装有限位块；
两踝关节机构分别活动安装在膝关节机构下端，踝关节机构包括竖直设置的胫骨杆，胫骨杆内侧安装胫骨保护板，胫骨杆下端固定安装有踝关节支撑架，踝关节连接架共中心轴安装有踝关节轴，踝关节支撑架共通孔中心轴安装有踝关节连接架，两角接触球轴承分别对称安装在踝关节连接架两侧端面，角接触球轴承外圈固定在踝关节支撑架内，两踝关节轴承端盖分别固定安装在踝关节支撑架两端面，所述胫骨杆下端安装有弹簧支撑，弹簧连接在踝关节连接架与弹簧支撑之间；
脚部支撑机构安装在踝关节连接架底端，包括三层板和弧形脚套；
辅助外置防护支撑机构包括L型连接件、连接板、防护杖，两个连接板对称固定安装在腰部机构后侧下方的左伸缩板、右伸缩板上，连接板与L型连接件固定连接，防护杖连接在L型连接件上。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：腰部机构中，腰板后侧的上方左右伸缩板呈方形，腰板后侧的下方左右伸缩板呈弧形，腰板后侧的下方左右腰板伸出呈V型安装在左右伸缩板上，右伸缩板开了两个对称的长型调整孔，左右伸缩板重合贴合安装时长型调整孔始终保持水平，腰部护垫采用橡胶材料，形状贴合于患者腰部。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：髋关节机构中，无刷直流电机、变速箱、上下轴承端盖、角接触球轴承、蜗杆共用一个中轴线，其中轴线位于蜗轮后侧，无刷直流电机采用EC45型，变速箱采用GP42C型，髋关节支撑架内设有蜗轮蜗杆传动系统，蜗杆轴设置为水平，髋关节支撑架上前端安装有弧形限位块。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：膝关节机构中，无刷直流电机、变速箱、上下轴承端盖、角接触球轴承、蜗杆共用一个中轴线，其中轴线位于涡轮前侧，无刷直流电机采用EC45型，变速箱采用GP42C型，股骨杆内侧安装有弧形股骨保护板，股骨保护板距股骨连接板10mm,股骨杆与股骨连接板之间通过安装孔调节，膝关节支撑架内设有蜗轮蜗杆传动系统，所设蜗轮蜗杆传动系统的方位与髋关节支撑架内的蜗轮蜗杆传动系统相反，蜗杆轴设置为水平，膝关节支撑架上后端安装有弧形限位块。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：踝关节机构中，胫骨杆内侧安装有弧形胫骨保护板，胫骨保护板距胫骨连接板10mm，胫骨杆与胫骨连接板之间通过安装孔调节，弹簧连接在踝关节连接架与弹簧支撑之间，弹簧外径轴线平行于踝关节轴的轴线，弹簧支撑架距踝关节支撑架5mm,胫骨杆下端面与踝关节支撑架内嵌上端面平行，弹簧支撑架呈凹型三面接触安装于胫骨杆上。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：脚部支撑机构中，从顶层至底层安装有支撑板、弹性板、橡胶板三层，支撑板前脚掌设有弧形脚套，脚部支撑机构连接在踝关节支撑架上。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：辅助外置防护支撑机构中，两个连接板对称固定安装在腰部机构后侧下方的左右伸缩板上，L型连接件后侧部分设置为水平，L型连接件上设有握套，防护杖设置为四脚辅助。
所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：胫骨杆、股骨杆、脚踝部分的材料为碳纤维。
本发明优点为：（1）该履步康复助行机构结构简单紧凑，占用空间小；（2）可以高精度模拟人体步态，提高人的舒适度，下肢康复训练效果好；（3）良好的可穿戴性；（4）可调节高度，满足不同身高人群的需求。
附图说明
图1是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构整体结构示意图。
图2是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的腰部机构结构示意图。
图3是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的髋关节机构结构示意图。
图4是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的髋关节机构内部结构示意图。
图5是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的膝关节机构结构示意图。
图6是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的膝关节机构内部结构示意图。
图7是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的去掉左侧轴承端盖时踝关节机构结构示意图。
图8是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的脚部支撑机构结构示意图。
图9是本发明一种辅助支撑型履步康复助行机构的辅助外置防护支撑机构结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种辅助支撑型履步康复助行机构，包括起辅助支撑作用的腰部机构1、左右对称的髋关节机构2、左右对称的膝关节机构3、左右对称的踝关节机构4、左右对称的脚部支撑机构5、辅助外置防护支撑机构6，其中：
如图2所示，腰部机构1包括竖直设置左右对称的腰板7，左腰板7后侧上方和下方分别安装有左伸缩板12，右腰板7后侧上方和下方分别安装有右伸缩板11，且左伸缩板12和其对应的右伸缩板11重叠贴合安装，左、右腰板7内侧分别安装有呈弧形的腰部护垫8，两腰部护垫8分别固定有安全带9，两侧安全带9通过锁扣10连接。
如图3、图4所示，两髋关节机构2分别活动安装在左、右腰板7外侧，髋关节机构2包括髋关节支撑架19，两髋关节支撑架19与左、右腰板7固定安装，髋关节支撑架19后侧固定安装有髋关节支撑架挡板21，髋关节支撑架19顶部、底部分别安装有上轴承端盖18、下轴承端盖22，上轴承端盖18顶部共中心线连接有输出轴朝下的变速箱16，所述变速箱16输出轴从上轴承端盖18顶部穿入至髋关节支撑架19内，与蜗杆26通过键连接传动，变速箱16输入部分与无刷直流电机17的输出轴共中心轴传动连接，上轴承端盖18底部、蜗杆26下端分别设置有角接触球轴承25，蜗杆26下端的角接触球轴承25安装在髋关节支撑架19内部底面孔处，两角接触球轴承25内圈固定在蜗杆26上随蜗杆26转动，蜗轮24中轴线重合于髋关节支撑架19通孔中轴线，所述蜗轮24与蜗杆26配合成蜗轮蜗杆传动，水平设置的蜗轮轴20与蜗轮24共中心轴传动，蜗轮24夹持在两股骨连接板13之间，左右两侧轴套23共蜗轮轴20中心轴对称安装在涡轮24两端面，两个连接过渡板14分别安装在髋关节支撑架19左右外端面，且与外端面平齐，髋关节支撑架19前端上侧安装有限位块15。
如图5、图6所示，两膝关节机构3分别活动安装在两髋关节机构2下端，膝关节机构3包括竖直设置的股骨杆34，股骨杆34内侧安装股骨保护板33，股骨杆34下方固定连接有膝关节支撑架57，膝关节支撑架57前侧固定安装有膝关节支撑架挡板29，膝关节支撑架57顶部、底部分别安装有上轴承端盖30、下轴承端盖28，上轴承端盖30顶部共中心线连接有输出轴朝下的变速箱31，所述变速箱31输出轴从上轴承端盖30顶部穿入至膝关节支撑架57内，与蜗杆38通过键连接传动，变速箱31输入部分与无刷直流电机32的输出轴共中心轴传动连接，上轴承端盖30底部、蜗杆38下端分别设置有角接触球轴承37，蜗杆38下端的角接触球轴承37安装在膝关节支撑架57内部底面孔处，两角接触球轴承37内圈固定在蜗杆38上随蜗杆38转动，蜗轮39中轴线重合于膝关节支撑架57通孔中轴线，所述蜗轮39与蜗杆38配合成蜗轮蜗杆传动，水平设置的蜗轮轴36与蜗轮39共中心轴传动，蜗轮39夹持在胫骨连接板27之间，左右两侧轴套40共蜗轮轴36中心轴对称安装在蜗轮39两端面，两个连接过渡板35分别安装在膝关节支撑架57左右外端面，且与外端面平齐，膝关节支撑架57后侧上端安装有限位块58。
如图7所示，两踝关节机构4分别活动安装在膝关节机构3下端，踝关节机构4包括竖直设置的胫骨杆46，胫骨杆46内侧安装胫骨保护板45，胫骨杆46下端固定安装有踝关节支撑架47，踝关节连接架41共中心轴安装有踝关节轴49，踝关节支撑架47共通孔中心轴安装有踝关节连接架41，两角接触球轴承48分别对称安装在踝关节连接架41两侧端面，角接触球轴承48外圈固定在踝关节支撑架47内，两踝关节轴承端盖42分别固定安装在踝关节支撑架47两端面，所述胫骨杆46下端安装有弹簧支撑44，弹簧43连接在踝关节连接架41与弹簧支撑44之间。
如图8所示，脚部支撑机构5安装在踝关节连接架41底端，包括三层板50、51、52和弧形脚套53。
如图9所示辅助外置防护支撑机构6包括L型连接件55、连接板54、防护杖56，两个连接板54对称固定安装在腰部机构1后侧下方的左伸缩板12、右伸缩板11上，连接板54与L型连接件55固定连接，防护杖56连接在L型连接件55上。
本发明涉及下肢康复助行领域，主要由腰部机构1、髋关节机构2、膝关节机构3、踝关节机构4、脚部支撑机构5、辅助外置防护支撑机构6六个部分组成。选用EC45无刷直流电机17、32驱动，极大的减小了成本和整体结构重量。传动系统采用蜗轮蜗杆的结构，满足传动要求的前提下，传动精确，结构紧凑。采用铝合金和碳纤维骨架的组合，使得履步康复助行机构轻便且满足使用强度。履步康复助行机构的关节上安装了限位块，保证机械限位，并安装了辅助外置防护支撑机构6，安全可靠。
Claims (8)
1.一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：包括起辅助支撑作用的腰部机构、左右对称的髋关节机构、左右对称的膝关节机构、左右对称的踝关节机构、左右对称的脚部支撑机构、辅助外置防护支撑机构，其中：
腰部机构包括竖直设置左右对称的腰板，左腰板后侧上方和下方分别安装有左伸缩板，右腰板后侧上方和下方分别安装有右伸缩板，且左伸缩板和其对应的右伸缩板重叠贴合安装，左右腰板内侧分别安装有呈弧形的腰部护垫，两腰部护垫分别固定有安全带，两侧安全带通过锁扣连接；
两髋关节机构分别活动安装在左、右腰板外侧，髋关节机构包括髋关节支撑架，两髋关节支撑架分别与左、右腰板固定安装，髋关节支撑架后侧固定安装有髋关节支撑架挡板，髋关节支撑架顶部、底部分别安装有上轴承端盖、下轴承端盖，上轴承端盖顶部共中心线连接有输出轴朝下的变速箱，所述变速箱输出轴从上轴承端盖顶部穿入至髋关节支撑架内，与蜗杆通过键连接传动，变速箱输入部分与无刷直流电机的输出轴共中心轴传动连接，上轴承端盖底部、蜗杆下端分别设置有角接触球轴承，蜗杆下端的角接触球轴承安装在髋关节支撑架内部底面孔处，两角接触球轴承内圈固定在蜗杆上随蜗杆转动，蜗轮中轴线重合于髋关节支撑架通孔中轴线，所述蜗轮与蜗杆配合成蜗轮蜗杆传动，水平设置的蜗轮轴与蜗轮共中心轴传动，蜗轮夹持在两股骨连接板之间，左右两侧轴套共蜗轮轴中心轴对称安装在蜗轮两端面，两个连接过渡板分别安装在髋关节支撑架左右外端面，且与外端面平齐，髋关节支撑架前端上侧安装有限位块；
两膝关节机构分别活动安装在两髋关节机构下端，膝关节机构包括竖直设置的股骨杆，股骨杆内侧安装股骨保护板，股骨杆下方固定连接有膝关节支撑架，膝关节支撑架前侧固定安装有膝关节支撑架挡板，膝关节支撑架顶部、底部分别安装有上轴承端盖、下轴承端盖，上轴承端盖顶部共中心线连接有输出轴朝下的变速箱，所述变速箱输出轴从上轴承端盖顶部穿入至膝关节支撑架内，与蜗杆通过键连接传动，变速箱输入部分与无刷直流电机的输出轴共中心轴传动连接，上轴承端盖底部、蜗杆下端分别设置有角接触球轴承，蜗杆下端的角接触球轴承安装在膝关节支撑架内部底面孔处，两角接触球轴承内圈固定在蜗杆上随蜗杆转动，蜗轮中轴线重合于膝关节支撑架通孔中轴线，所述蜗轮与蜗杆配合成蜗轮蜗杆传动，水平设置的蜗轮轴与蜗轮共中心轴传动，蜗轮夹持在胫骨连接板之间，左右两侧轴套共蜗轮轴中心轴对称安装在蜗轮两端面，两个连接过渡板分别安装在膝关节支撑架左右外端面，且与外端面平齐，膝关节支撑架后侧上端安装有限位块；
两踝关节机构分别活动安装在膝关节机构下端，踝关节机构包括竖直设置的胫骨杆，胫骨杆内侧安装胫骨保护板，胫骨杆下端固定安装有踝关节支撑架，踝关节连接架共中心轴安装有踝关节轴，踝关节支撑架共通孔中心轴安装有踝关节连接架，两角接触球轴承分别对称安装在踝关节连接架两侧端面，角接触球轴承外圈固定在踝关节支撑架内，两踝关节轴承端盖分别固定安装在踝关节支撑架两端面，所述胫骨杆下端安装有弹簧支撑，弹簧连接在踝关节连接架与弹簧支撑之间；
脚部支撑机构安装在踝关节连接架底端，包括三层板和弧形脚套；
辅助外置防护支撑机构包括L型连接件、连接板、防护杖，两个连接板对称固定安装在腰部机构后侧下方的左伸缩板、右伸缩板上，连接板与L型连接件固定连接，防护杖连接在L型连接件上。
2.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述腰部机构中，腰板后侧的上方左右伸缩板呈方形，腰板后侧的下方左右伸缩板呈弧形，腰板后侧的下方左右腰板伸出呈V型安装在左右伸缩板上，右伸缩板开了两个对称的长型调整孔，左右伸缩板重合贴合安装时长型调整孔始终保持水平，腰部护垫采用橡胶材料，形状贴合于患者腰部。
3.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述髋关节机构中，无刷直流电机、变速箱、上下轴承端盖、角接触球轴承、蜗杆共用一个中轴线，其中轴线位于蜗轮后侧，无刷直流电机采用EC45型，变速箱采用GP42C型，髋关节支撑架内设有蜗轮蜗杆传动系统，蜗杆轴设置为水平，髋关节支撑架上前端安装有弧形限位块。
4.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述膝关节机构中，无刷直流电机、变速箱、上下轴承端盖、角接触球轴承、蜗杆共用一个中轴线，其中轴线位于蜗轮前侧，无刷直流电机采用EC45型，变速箱采用GP42C型，股骨杆内侧安装有弧形股骨保护板，股骨保护板距股骨连接板10mm，股骨杆与股骨连接板之间通过安装孔调节，膝关节支撑架内设有蜗轮蜗杆传动系统，所设蜗轮蜗杆传动系统的方位与髋关节支撑架内的蜗轮蜗杆传动系统相反，蜗杆轴设置为水平，膝关节支撑架上后端安装有弧形限位块。
5.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述踝关节机构中，胫骨杆内侧安装有弧形胫骨保护板，胫骨保护板距胫骨连接板10mm，胫骨杆与胫骨连接板之间通过安装孔调节，弹簧连接在踝关节连接架与弹簧支撑之间，弹簧外径轴线平行于踝关节轴的轴线，弹簧支撑架距踝关节支撑架5mm，胫骨杆下端面与踝关节支撑架内嵌上端面平行，弹簧支撑架呈凹型三面接触安装于胫骨杆上。
6.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述脚部支撑机构中，从顶层至底层安装有支撑板、弹性板、橡胶板三层，支撑板前脚掌设有弧形脚套，脚部支撑机构连接在踝关节支撑架上。
7.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述辅助外置防护支撑机构中，两个连接板对称固定安装在腰部机构后侧下方的左、右伸缩板上，L型连接件后侧部分设置为水平，L型连接件上设有握套，防护杖设置为四脚辅助。
8.根据权利要求1所述的一种辅助支撑型履步康复助行机构，其特征在于：所述胫骨杆、股骨杆、脚踝部分的材料为碳纤维。
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