CN109481235B - 一种输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，包括支撑机构以及设置在所述支撑机构上的运动机构；所述运动机构包括固定安装在所述支撑机构上的具有内齿的环形齿轮、转动安装在所述支撑机构上的行星架以及转动安装在所述行星架上的具有外齿的行星齿轮，且所述行星架的转动轴与所述环形齿轮的中心轴共线，所述行星齿轮与所述环形齿轮相互啮合。本发明能够使康复训练装置呈椭圆轨迹进行运动，改变了圆周运动轨迹的单一训练模式，并且椭圆轨迹长轴和短轴的大小和位置可以根据使用者的需求进行调节，大大提高了使用者的训练效果。
Description
技术领域
本发明涉及康复训练设备，具体地说涉及一种输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置。
背景技术
目前，国内偏瘫患者的数量日益增多，肢体康复训练也成为了研究热点。市面上普遍存在的肢体康复训练装置的运动轨迹均为圆，训练模式较为单一，无法满足患者的训练要求。除此之外，长期进行一种轨迹的康复训练过程，只能对肢体的局部进行康复训练，无法达到整体训练要求，大大降低了康复训练效果，并且单一的训练模式也会使患者的训练过程枯燥无味。
因此，开发出一种可变轨迹的康复训练装置尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，包括支撑机构以及设置在所述支撑机构上的运动机构；
所述运动机构包括固定安装在所述支撑机构上的具有内齿的环形齿轮、转动安装在所述支撑机构上的行星架以及转动安装在所述行星架上的具有外齿的行星齿轮，且所述行星架的转动轴与所述环形齿轮的中心轴共线，所述行星齿轮与所述环形齿轮相互啮合。
进一步地，所述支撑机构包括支撑架以及固定在所述支撑架上的含减速装置的电机，所述电机包括电机轴，所述行星架固定安装在所述电机轴上。
进一步地，所述运动机构共设置有两副，两副所述运动机构的所述环形齿轮相互对称且下端分别固定在所述支撑架的相对两侧。
进一步地，所述电机固定在所述支撑架的顶部并位于两副所述运动机构的所述环形齿轮之间，含减速装置的所述电机直接对所述行星架进行驱动。
进一步地，通过带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动中的任意一种传动方式间接对所述行星架进行驱动。
进一步地，所述行星架上转动安装有齿轮轴，所述行星齿轮固定安装在所述齿轮轴上，以此实现所述行星齿轮转动安装在所述行星架上。
进一步地，还包括运动输出机构，所述运动输出机构包括曲柄、输出轴和轴承座，所述曲柄的一端固定安装在所述齿轮轴上，所述输出轴固定安装在所述曲柄的另一端，所述轴承座通过轴承转动安装在所述输出轴上。
进一步地，所述行星架上固定安装有齿轮轴，所述行星齿轮转动安装在所述齿轮轴上，以此实现所述行星齿轮转动安装在所述行星架上，还包括运动输出机构，所述运动输出机构包括曲柄、输出轴和轴承座，所述曲柄的一端固定安装在所述行星齿轮上，所述输出轴固定安装在所述曲柄的另一端，所述轴承座通过轴承转动安装在所述输出轴上。
进一步地，所述输出轴通过以下结构固定安装在所述曲柄的另一端：所述曲柄的另一端开有带缺口的第一圆形安装孔，且所述曲柄的另一端位于所述第一圆形安装孔的缺口的两侧分别向外伸出有第一夹板，一与所述第一圆形安装孔相吻合的圆盘置于所述第一圆形安装孔内，两侧的所述第一夹板通过第一夹紧螺栓夹紧，以此将所述圆盘箍紧在所述第一圆形安装孔内，所述输出轴偏心固定在所述圆盘上。
进一步地，所述曲柄的一端通过以下结构固定安装在所述齿轮轴上：所述曲柄的一端开有带有缺口的并与所述齿轮轴相吻合的第二圆形安装孔，且所述曲柄的一端位于所述第二圆形安装孔的缺口的两侧分别向外伸出有第二夹板，所述齿轮轴穿设在所述第二圆形安装孔内，两侧的所述第二夹板通过第二夹紧螺栓夹紧，以此将所述齿轮轴箍紧在所述第二圆形安装孔内。
本发明的有益效果体现在：
本发明能够使康复训练装置呈椭圆轨迹进行运动，改变了圆周运动轨迹的单一训练模式，并且椭圆轨迹长轴和短轴的大小和位置可以根据使用者的需求进行调节，大大提高了使用者的训练效果。
本发明结构简单，容易制作，经济实用，而且操作容易，功能良好，实用性很高，适合使用者在各种场合使用，帮助其恢复健康。
附图说明
图1是本发明一实施例的立体结构示意图。
图2是本发明一实施例的侧视结构示意图。
图3是本发明一实施例中的运动输出机构的结构示意图。
图4是本发明一实施例中的运动输出机构的结构示意图。
图5是本发明一实施例中的运动输出机构的结构示意图。
图6是本发明一实施例的工作原理图。
附图中各部件的标记为：支撑架11、电机12、电机轴13、垫块14、连接杆15、挡板16、带轮或链轮17、支撑板18、环形齿轮21、行星齿轮22、行星架23、齿轮轴24、曲柄31、输出轴32、轴承座33、圆盘34、第一圆形安装孔311、第一夹板312、第一夹紧螺栓313、第二圆形安装孔314、第二夹板315、第二夹紧螺栓316、抵紧螺栓317。
具体实施方式
下面将参考附图来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下请参见图1至图3。
本发明输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，包括支撑机构以及设置在所述支撑机构上的运动机构；
所述运动机构包括固定安装在所述支撑机构上的具有内齿的环形齿轮21、转动安装在所述支撑机构上的行星架23以及转动安装在所述行星架23上的具有外齿的行星齿轮22，且所述行星架23的转动轴与所述环形齿轮21的中心轴共线，所述行星齿轮22与所述环形齿轮21相互啮合。
如图6所示，其中环形齿轮为圆Ⅰ，行星齿轮为圆Ⅱ，使用时，驱动行星架转动，由于行星齿轮与环形齿轮相互啮合，因此行星齿轮即可围绕行星架的转动轴O在环形齿轮内做圆周运动，又可绕自身转动轴A旋转，这样，行星齿轮的偏心位置B可输出椭圆的运行轨迹，只要在行星齿轮的偏心位置安装如脚踏、手柄等任何能够支撑肢体进行运动的结构，就可以带动患者肢体做轨迹为椭圆的运动。
优选地，支撑机构上共配置两副运动机构，两副运动机构相互对称，以适用于双肢同时训练，患者使用该装置训练时更加舒适，提高康复效果；使用时，将两副运动机构的行星架和行星齿轮的初始相位调整为180度，这样更加契合人体运动规律。
在一实施例中，所述支撑机构包括支撑架11以及固定在所述支撑架11上的电机12，所述电机12包括电机轴13，所述行星架23固定安装在所述电机轴13上。这样设计，结构合理，可靠稳定，使用时，通过电机带动电机轴转动，电机轴将转速传递给行星架，行星架带动行星齿轮公转；优选地，电机12含减速装置，用于减小转速；具体实施中，所述支撑架11和电机12可通过螺栓固连在一起。
在一实施例中，所述运动机构共设置有两副，两副所述运动机构的所述环形齿轮21相互对称且下端分别固定在所述支撑架11的相对两侧。正如前述，两副运动机构适用于双肢同时训练，上述设计，可以最简的结构实现安装固定，结构合理，容易制作安装，优选地，两副所述运动机构的所述环形齿轮21的上端之间固定有连接杆15，能够保证结构的稳定性，保证装置的稳定性和单自由度。
在一实施例中，所述电机12固定在所述支撑架11的顶部并位于两副所述运动机构的所述环形齿轮21之间，所述电机轴13的两端露出，两副所述运动机构的所述行星架23分别固定安装在所述电机轴13的两端。这样设计，所述电机直接对所述行星架进行驱动，可以一个电机驱动两副机构，更加简洁，高效，降低成本，而且电机得到隐藏，安全性更高。
优选地，所述支撑架11的上端相对两侧分别固定有向上超出所述支撑件11的顶部的挡板16，所述挡板16的外表面固定有垫块14，两副所述运动机构的所述环形齿轮21的下端分别通过螺栓固定在相应所述垫块14上，以此实现两副所述运动机构的所述环形齿轮21相互对称且下端分别固定在所述支撑架11的相对两侧。挡板可以阻挡电机，更加安全，垫块可以支撑环形齿轮，并且控制两个环形齿轮之间的距离。
优选地，所述支撑架11呈“工”字形。这样设计，支撑架的结构稳定性更高。
当然，如图4和5所示，还可以是：所述支撑架11上转动安装有转轴，所述行星架23固定安装在该转轴上，该转轴上固定安装有带轮或链轮或齿轮17，这样可以通过带传动、链传动、齿轮传动或蜗杆传动的方式间接对所述行星架进行驱动。
优选地，所述支撑架11包括两块对称设置的呈“Y”形的支撑板18，所述环形齿轮21通过螺栓固定在相应所述支撑板18的三端，该转轴通过滚动轴承转动安装在两块支撑板18的中部。这种结构更加稳定可靠。
优选地，所述带轮或链轮17设置在两块支撑板18之间，两副所述运动机构的所述行星架23分别固定在该转轴的位于所述带轮或链轮两侧的部分上，这样设计作用力更加合理。
在一实施例中，所述行星架23上转动安装有齿轮轴24，所述行星齿轮22固定安装在所述齿轮轴24上，以此实现所述行星齿轮22转动安装在所述行星架23上。这样设计，结构简单，装置运行可靠稳定。优选地，所述齿轮轴24通过滚动轴承转动安装在所述行星架23上，以保证齿轮轴稳定、顺畅地转动。
在一实施例中，还包括运动输出机构，所述运动输出机构包括曲柄31、输出轴32和轴承座33，所述曲柄31的一端固定安装在所述齿轮轴24上，所述输出轴32固定安装在所述曲柄31的另一端，所述轴承座33通过轴承转动安装在所述输出轴32上。这样的机构，由于曲柄是固定安装在齿轮轴上的，因此曲柄转速与行星轮转速相同，相当于是一体运动，输出轴即处于行星齿轮的某一偏心位置。使用时，可在轴承座33上安装肢体支撑件，如脚踏、手柄，即可带动患者肢体随训练装置运动。
另一种安装方式为：所述行星架23上固定安装有齿轮轴24，所述行星齿轮22转动安装在所述齿轮轴24上，以此实现所述行星齿轮22转动安装在所述行星架23上，这种方式设置输出机构时，需要所述曲柄31的一端固定安装在所述行星齿轮22上。
在一实施例中，所述输出轴32通过以下结构固定安装在所述曲柄31的另一端：所述曲柄31的另一端开有带缺口的第一圆形安装孔311，且所述曲柄31的另一端位于所述第一圆形安装孔311的缺口的两侧分别向外伸出有第一夹板312，一与所述第一圆形安装孔311相吻合的圆盘34置于所述第一圆形安装孔311内，两侧的所述第一夹板312通过第一夹紧螺栓313夹紧，以此将所述圆盘34箍紧在所述第一圆形安装孔311内，所述输出轴32偏心固定在所述圆盘34上。这样设计，只要松退夹紧螺栓，就可以调节圆盘的角度，也就能够调节输出轴的位置，即可改变椭圆轨迹的长轴和短轴的大小和位置，继而能够根据患者需求得到相应的椭圆运动轨迹，输出轴的位置调节范围更大，而且夹紧螺栓拧紧后，箍紧作用可靠，可以防止圆盘的位置发生变化，避免导致训练装置的运动轨迹发生改变。优选地，所述圆盘34上开有螺纹孔，用于固定连接输出轴。
优选地，所述曲柄31的另一端还开有一个以上的与所述第一圆形安装孔311相通的螺纹通孔，所述螺纹通孔内螺纹连接有用于进一步抵紧所述圆盘的抵紧螺栓317。
在一实施例中，所述曲柄31的一端通过以下结构固定安装在所述齿轮轴24上：所述曲柄31的一端开有带有缺口的并与所述齿轮轴24相吻合的第二圆形安装孔314，且所述曲柄31的一端位于所述第二圆形安装孔314的缺口的两侧分别向外伸出有第二夹板315，所述齿轮轴24穿设在所述第二圆形安装孔314内，两侧的所述第二夹板315通过第二夹紧螺栓316夹紧，以此将所述齿轮轴24箍紧在所述第二圆形安装孔314内。同样地，这样设计，只要松退夹紧螺栓，就可调节曲柄的角度，只要拧紧夹紧螺栓，就可牢牢锁住曲柄，使其得到有效固定。
参见图6，其为装置的原理图，其中环形齿轮为圆Ⅰ，行星齿轮为圆Ⅱ，电机轴的中心为O点，齿轮轴的中心为A点，输出轴的中心为B点，在使用装置之前，调整圆盘和曲柄一端的位置，再通过第一夹紧螺栓和第二夹紧螺栓将圆盘和曲柄一端箍紧固定，即改变了O点到B点的距离和∠OAB的大小，这样通过改变初始OB之间的距离或者改变初相位∠OAB的大小，即可改变椭圆轨迹的长轴和短轴的大小和位置，继而能够根据患者需求得到相应的椭圆运动轨迹。
由原理图可得，该训练装置有两个活动构件，两个低副，一个高副，根据自由度计算公式F＝3n-2PL-PH，可得该训练装置的自由度为1。
本发明能够使康复训练装置呈椭圆轨迹进行运动，丰富了圆周运动轨迹的单一训练模式，并且椭圆轨迹长轴和短轴的大小和位置可以根据患者的需求进行调节，大大提高了使用者的训练效果。本发明结构简单，容易制作，经济实用，而且操作容易，功能良好，实用性很高，适合使用者在各种场合使用，帮助其恢复健康。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，其特征在于：包括支撑机构以及设置在所述支撑机构上的运动机构；
所述运动机构包括固定安装在所述支撑机构上的具有内齿的环形齿轮(21)、转动安装在所述支撑机构上的行星架(23)以及转动安装在所述行星架(23)上的具有外齿的行星齿轮(22)，且所述行星架(23)的转动轴与所述环形齿轮(21)的中心轴共线，所述行星齿轮(22)与所述环形齿轮(21)相互啮合；
通过带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动中的任意一种传动方式间接对所述行星架(23)进行驱动；
所述行星架(23)上转动安装有齿轮轴(24)，所述行星齿轮(22)固定安装在所述齿轮轴(24)上，以此实现所述行星齿轮(22)转动安装在所述行星架(23)上；
还包括运动输出机构，所述运动输出机构包括曲柄(31)、输出轴(32)和轴承座(33)，所述曲柄(31)的一端固定安装在所述齿轮轴(24)上，所述输出轴(32)固定安装在所述曲柄(31)的另一端，所述轴承座(33)通过轴承转动安装在所述输出轴(32)上；
所述输出轴(32)通过以下结构固定安装在所述曲柄(31)的另一端：所述曲柄(31)的另一端开有带缺口的第一圆形安装孔(311)，且所述曲柄(31)的另一端位于所述第一圆形安装孔(311)的缺口的两侧分别向外伸出有第一夹板(312)，一与所述第一圆形安装孔(311)相吻合的圆盘(34)置于所述第一圆形安装孔(311)内，两侧的所述第一夹板(312)通过第一夹紧螺栓(313)夹紧，以此将所述圆盘(34)箍紧在所述第一圆形安装孔(311)内，所述输出轴(32)偏心固定在所述圆盘(34)上；
所述曲柄(31)的一端通过以下结构固定安装在所述齿轮轴(24)上：所述曲柄(31)的一端开有带有缺口的并与所述齿轮轴(24)相吻合的第二圆形安装孔(314)，且所述曲柄(31)的一端位于所述第二圆形安装孔(314)的缺口的两侧分别向外伸出有第二夹板(315)，所述齿轮轴(24)穿设在所述第二圆形安装孔(314)内，两侧的所述第二夹板(315)通过第二夹紧螺栓(316)夹紧，以此将所述齿轮轴(24)箍紧在所述第二圆形安装孔(314)内。
2.如权利要求1所述的输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，其特征在于：所述支撑机构包括支撑架(11)以及固定在所述支撑架(11)上的含减速装置的电机(12)，所述电机(12)包括电机轴(13)，所述行星架(23)固定安装在所述电机轴(13)上。
3.如权利要求2所述的输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，其特征在于：所述运动机构共设置有两副，两副所述运动机构的所述环形齿轮(21)相互对称且下端分别固定在所述支撑架(11)的相对两侧。
4.如权利要求3所述的输出轨迹为椭圆的单自由度康复训练装置，其特征在于：所述电机(12)固定在所述支撑架(11)的顶部并位于两副所述运动机构的所述环形齿轮(21)之间，含减速装置的所述电机(12)直接对所述行星架(23)进行驱动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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