CN109199713A - 一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置 - Google Patents

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陶飞鸿
单涵
邹文轩
蒋昊杉
陈成
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Abstract

本发明公开了一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，包括轮椅骨架、靠背、坐垫和万向轮；在所述轮椅骨架上设有外骨骼组件、以及用于驱动外骨骼组件的电机组件；所述外骨骼组件包括第一髋关节外骨骼、第二髋关节外骨骼、第一膝关节外骨骼和第二膝关节外骨骼；所述电机组件包括第一髋关节旋转电机、第二髋关节旋转电机、第一膝关节旋转电机和第二膝关节旋转电机；在所述第一膝关节外骨骼和第二膝关节外骨骼的底端内侧连接有联动的第一脚踏板和第二脚踏板，第一脚踏板和第二脚踏板用于在电机组件和外骨骼组件的驱动下做上下往复运动。本发明借助电机组件来带动外骨骼组件，帮助用户完成骑行腿部动作。

Description

一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置
技术领域
本发明涉及轮椅领域，具体地说，特别涉及到一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置。
背景技术
现在市场上的轮椅都是靠电力或者手部动力作为使用者的自身行动的代替，身体残疾患者可以通过运动辅助器具和生活辅助工具进一步获得独立性，但是鲜少有人把轮椅与康复训练结合在一起考虑。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，以解决现有技术中存在的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，包括轮椅骨架、以及设置在轮椅骨架上的靠背、坐垫和万向轮；在所述轮椅骨架上设有外骨骼组件、以及用于驱动外骨骼组件的电机组件；
所述外骨骼组件包括第一髋关节外骨骼、第二髋关节外骨骼、第一膝关节外骨骼和第二膝关节外骨骼；所述电机组件包括第一髋关节旋转电机、第二髋关节旋转电机、第一膝关节旋转电机和第二膝关节旋转电机；
所述第一髋关节外骨骼和第二髋关节外骨骼分别位于轮椅骨架顶部的两侧，第一髋关节外骨骼和第二髋关节外骨骼的一端与轮椅骨架连接，且在连接处安装有第一髋关节旋转电机和第二髋关节旋转电机；所述第一膝关节外骨骼和第二膝关节外骨骼分别位于轮椅骨架底部的两侧，第一膝关节外骨骼和第二膝关节外骨骼的顶端与第一髋关节外骨骼和第二髋关节外骨骼的另一端连接，且在连接处安装有第一膝关节旋转电机和第二膝关节旋转电机；
在所述第一膝关节外骨骼和第二膝关节外骨骼的底端内侧连接有联动的第一脚踏板和第二脚踏板，第一脚踏板和第二脚踏板用于在电机组件和外骨骼组件的驱动下做上下往复运动。
进一步的，所述第一脚踏板和第二脚踏板通过第一曲柄和第二曲柄与大齿轮联动，第一脚踏板和第一曲柄、第二脚踏板和第二曲柄组成两组曲柄连杆机构，其用于将第一脚踏板和第二脚踏板的上下往复运动转变为大齿轮的旋转运动，所述大齿轮的外表面通过链条与小齿轮联动，所述小齿轮安装在一传动轴上，在所述传动轴的两端分别连接有一大后轮。
进一步的，在所述第一髋关节旋转电机、第二髋关节旋转电机、第一膝关节旋转电机和第二膝关节旋转电机的端部安装有角度传感器，角度传感器的输出端与PLC控制器的输入端连接，PLC控制器的输出端与电机组件的控制端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过在所述轮椅骨架上设置外骨骼组件、以及用于驱动外骨骼组件的电机组件，借助电机组件来带动外骨骼组件，帮助用户完成骑行腿部动作。
附图说明
图1为本发明所述的具有康复用机械外骨骼的轮椅装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明所述的一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，包括轮椅骨架(1)、以及设置在轮椅骨架(1)上的靠背(2)、坐垫(3)和万向轮(10)；在所述轮椅骨架(1)上设有外骨骼组件(4)、以及用于驱动外骨骼组件(4)的电机组件(6)；
所述外骨骼组件(4)包括第一髋关节外骨骼(41)、第二髋关节外骨骼(42)、第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)；所述电机组件(6)包括第一髋关节旋转电机(61)、第二髋关节旋转电机(62)、第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)；
所述第一髋关节外骨骼(41)和第二髋关节外骨骼(42)分别位于轮椅骨架(1)顶部的两侧，第一髋关节外骨骼(41)和第二髋关节外骨骼(42)的一端与轮椅骨架(1)连接，且在连接处安装有第一髋关节旋转电机(61)和第二髋关节旋转电机(62)；所述第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)分别位于轮椅骨架(1)底部的两侧，第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)的顶端与第一髋关节外骨骼(41)和第二髋关节外骨骼(42)的另一端连接，且在连接处安装有第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)；
在所述第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)的底端内侧连接有联动的第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)，第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)用于在电机组件(6)和外骨骼组件(4)的驱动下做上下往复运动。
本发明通过采用上述结构，借助电机组件(6)来带动外骨骼组件(4)，帮助用户完成骑行腿部动作，电机组件(6)驱动驱动外骨骼组件(4)运动的过程中不需要用户对于腿部太大的控制，实现稳定用户腿部动作的功能。
另外，所述第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)通过第一曲柄(81)和第二曲柄(82)与大齿轮(111)联动，第一脚踏板(71)和第一曲柄(81)、第二脚踏板(72)和第二曲柄(82)组成两组曲柄连杆机构，其用于将第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)的上下往复运动转变为大齿轮(111)的旋转运动，所述大齿轮(111)的外表面通过链条(9)与小齿轮(112)联动，所述小齿轮(112)安装在一传动轴(12)上，在所述传动轴(12)的两端分别连接有一大后轮(13)。
本发明通过采用上述结构，在外骨骼组件(4)的运动过程中，第一脚踏板(71)、第二脚踏板(72)、第一曲柄(81)和第二曲柄(82)随外骨骼组件(4)运动，第一曲柄(81)和第二曲柄(82)驱动大齿轮(111)，大齿轮(111)通过链条(9)带动小齿轮(112)，小齿轮(112)通过传动轴(12)带动大后轮(13)转动，帮助用户实现移动。
为了实现本发明的智能化控制，本发明在所述第一髋关节旋转电机(61)、第二髋关节旋转电机(62)、第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)的端部安装有角度传感器(5)，角度传感器(5)的输出端与PLC控制器(14)的输入端连接，PLC控制器(14)的输出端与电机组件(6)的控制端连接。
当第一髋关节旋转电机(61)、第二髋关节旋转电机(62)、第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)旋转过一定的角度时，四个角度传感器(5)分别将数据传输到PLC控制系统(14)，PLC控制系统(14)再控制上述四个电机反转，完成整个骑行的动作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，包括轮椅骨架(1)、以及设置在轮椅骨架(1)上的靠背(2)、坐垫(3)和万向轮(10)；其特征在于：在所述轮椅骨架(1)上设有外骨骼组件(4)、以及用于驱动外骨骼组件(4)的电机组件(6)；
所述外骨骼组件(4)包括第一髋关节外骨骼(41)、第二髋关节外骨骼(42)、第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)；所述电机组件(6)包括第一髋关节旋转电机(61)、第二髋关节旋转电机(62)、第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)；
所述第一髋关节外骨骼(41)和第二髋关节外骨骼(42)分别位于轮椅骨架(1)顶部的两侧，第一髋关节外骨骼(41)和第二髋关节外骨骼(42)的一端与轮椅骨架(1)连接，且在连接处安装有第一髋关节旋转电机(61)和第二髋关节旋转电机(62)；所述第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)分别位于轮椅骨架(1)底部的两侧，第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)的顶端与第一髋关节外骨骼(41)和第二髋关节外骨骼(42)的另一端连接，且在连接处安装有第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)；
在所述第一膝关节外骨骼(43)和第二膝关节外骨骼(44)的底端内侧连接有联动的第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)，第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)用于在电机组件(6)和外骨骼组件(4)的驱动下做上下往复运动。
2.根据权利要求1所述的具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，其特征在于：所述第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)通过第一曲柄(81)和第二曲柄(82)与大齿轮(111)联动，第一脚踏板(71)和第一曲柄(81)、第二脚踏板(72)和第二曲柄(82)组成两组曲柄连杆机构，其用于将第一脚踏板(71)和第二脚踏板(72)的上下往复运动转变为大齿轮(111)的旋转运动，所述大齿轮(111)的外表面通过链条(9)与小齿轮(112)联动，所述小齿轮(112)安装在一传动轴(12)上，在所述传动轴(12)的两端分别连接有一大后轮(13)。
3.根据权利要求1所述的具有康复用机械外骨骼的轮椅装置，其特征在于：在所述第一髋关节旋转电机(61)、第二髋关节旋转电机(62)、第一膝关节旋转电机(63)和第二膝关节旋转电机(64)的端部安装有角度传感器(5)，角度传感器(5)的输出端与PLC控制器(14)的输入端连接，PLC控制器(14)的输出端与电机组件(6)的控制端连接。
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