CN109568081A - 一种下肢运动训练器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种下肢训练器，包括左下肢运动器、右下肢运动器，左下肢运动器与右下肢运动器结构相同，左下肢运动器与右下肢运动器前后方向相反并沿着左右方向并排设置，所述的右下肢运动器包括右脚托板，右脚托板通过铰链四杆机构与右下肢运动器底座连接，铰链四杆机构中的一根杆通过连杆连接直流电机驱动的曲柄滑块机构中的滑块，实现右脚托板的俯仰运动，采用多杆串联连接方式实现使用者的下肢运动，结构简单，成本较低，便于携带。

Description

一种下肢运动训练器
技术领域
本发明涉及一种下肢运动训练器，属于运动，医疗器械领域。
背景技术
亚健康问题一直是办公室一族关注的问题，久坐对身体的伤害更是现代都市白领的“心头之痛”。当你连续保持坐姿两个小时，那么身体就已经受到伤害了。
由于坐姿让你的腰部以上挺直，臀部一直在座椅上支撑整个身体，而腿部则始终处在紧张状态。而整天坐着不动，血液流通就变得缓慢，血流淤积在腿部，下肢的功能也会失调的。恶性循环下去，会直接影响正常的工作和生活。而且长期久坐不动，身体热量的消耗少，尤其是饭后久坐不起，易引起身体的脂肪堆积，尤其是腹部脂肪堆积。久而久之，就容易引发肥胖，而肥胖不但会影响身材，还是引发各种慢性病的风险因素。例如坐骨神经痛，痔疮等。
现在的运动训练器，要求人们每天或每周花费一定的时间，去进行运动。时间成本较高，但大多人由于每天工作的时间很长，几乎没有空闲时间。更不用说去花费时间去专门来进行运动。本发明通过电机带动连杆滑块机构来模拟人的下肢运动。运动简单，轻巧便于携带，可以随时随地使用，节省空闲休息时间。
发明内容
本发明的目的在于：用两个直流电机作为动力，通过连杆滑块结构来带动脚部及小腿部来模拟人行走过程中脚和小腿部的运动状态。用开发的手机app去控制下肢运动训练器运转。
本发明的目的是这样实现的： 一种下肢训练器，包括左下肢运动器、右下肢运动器，右下肢运动器包括右脚托板1，右连杆组3、右下肢运动器滑块机构5、右下肢运动器连杆7、右脚驱动装置9、右下肢运动器底座11、右脚运动控制器13，所述的左下肢运动器与右下肢运动器结构相同，左下肢运动器与右下肢运动器前后方向相反并沿着左右方向并排设置；
所述的右连杆组3包括右连杆一3-1，右连杆二3-2，右连杆三3-3、右固定杆一3-4、右固定杆二3-5，所述的右连杆一3-1上端与右脚托板1的前部下侧铰接，右连杆一3-1的下端与右固定杆一3-4铰接，右固定杆一3-4、右固定杆二3-5分别固定右下肢运动器底座11右侧前端、后端，右连杆二3-2前端与右连杆一3-1中部铰接，右连杆三3-3上端与右脚托板1后部的下侧铰接，右连杆三3-3下端与右固定杆二3-5铰接；
所述的右下肢运动器滑块机构5包括右滑块5-1、右滑杆5-2，所述的右滑杆5-2沿着前后方向水平设置，右滑杆5-2的前、后端分别固定在右滑块底座5-3上，右滑块底座5-3固定在右下肢运动器底座11上，右滑块5-1安装在右滑杆5-2上，右滑块5-1的右端固定右连杆二3-2后端，右脚驱动装置驱动右滑块5-1的左端沿着前后方向移动，右脚驱动装置设置在右下肢运动器底座11上。
还包括左下肢运动器连杆7，所述的右脚驱动装置包括右直流电机9-1、右轮盘9-2、右电机固定架9-3，右直流电机9-1通过右电机固定架9-3固定在右下肢运动器底座11上，右滑块5-1的左端与右下肢运动器连杆7的前端铰接，左下肢运动器连杆7的后端与右轮盘9-2的边缘铰接，右轮盘9-2的中心孔固定在右直流电机9-1的输出轴上。
所述的左直流电机10-1通过线路与左脚运动控制器14连接，所述的右直流电机9-1通过线路与右脚运动控制器13连接，并且左脚运动控制器14与右脚运动控制器13通过线路连接实现相互通讯，用以实现左、右下肢的步态运动。
左直流电机10-1、右直流电机9-1为伺服电机。
所述的左下肢运动器、右下肢运动器分别固定在连接板的左、右端。
所述的直流电机9-1位于右滑块5-1的后侧、左侧。
右脚运动控制器13、左脚运动控制器14中之一连接有蓝牙模块，用以实现蓝牙模块与手机无线连接。
所述的右脚托板1、右连杆一3-1、右连杆三3-3、右固定杆一3-4、右固定杆二3-5、右下肢运动器底座11组成铰链四杆机构。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.采用多杆串联连接方式与使用者的下肢连接以及两个四杆机构传动，结构简单，成本较低，便于携带。
2.依靠电机运动带动其下肢体被动运动，更方便使用者在疲劳时恢复运动。
3.带有运动次数检测装置，方便评估使用者的运动强度。
4.下肢协同运动模仿正常人走路时前后运动，提高了患者的舒适程度。
5.采用手机app控制蓝牙连接，用手机控制下肢运动训练器的运转开始，控制运动速度。查看运动步数，消耗卡路里，运动情况同步显示在手机上，一目了然。
附图说明
图1是下肢运动训练器的总体结构图。
图2是右下肢运动训练器的传动结构图。
图3是右下肢运动训练器的总体结构图。
图4是左下肢训练器的传动结构图。
图5是左下肢运动训练器的总体结构图。
图6是右下肢运动训练器的滑块机构结构图。
图7是右下肢运动训练器的滑块机构与电机之间的连接结构图。
图8是左下肢运动训练器的滑块机构结构图。
图9是左下肢运动训练器的滑块机构与电机之间的连接结构图。
图10是右下肢运动训练器的电机与轮盘连接结构图。
图11是左下肢运动训练器的电机与轮盘连接结构图。
图12是手机APP屏幕截图。
具体实施方式
结合图1— 11，本发明的一种下肢训练器包括左下肢运动器、右下肢运动器，左下肢运动器包括左脚托板2、左脚连杆组4、左下肢运动器滑块机构6、左下肢运动器连杆8、左脚驱动装置10、左下肢运动器底座12、左脚运动控制器14，右下肢运动器包括右脚托板1，右连杆组3、右下肢运动器滑块机构5、右下肢运动器连杆7、右脚驱动装置9、右下肢运动器底座11、右脚运动控制器13，所述的左下肢运动器与右下肢运动器结构相同，左下肢运动器与右下肢运动器前后方向相反并沿着左右方向并排设置。按照使用者使用时方向定义前后，左右方向。
所述的右下肢运动器的右连杆组3包括右连杆一3-1，右连杆二3-2，右连杆三3-3、右固定杆一3-4、右固定杆二3-5。所述的右连杆一3-1上端与右脚托板1的前部下侧铰接，右连杆一3-1的下端与右固定杆一3-4铰接，右固定杆一3-4、右固定杆二3-5分别固定右下肢运动器底座11右侧前端、后端。右连杆二3-2前端与右连杆一3-1中部铰接，右连杆二3-2后端与右下肢运动器滑块机构中右侧右连接器一5-4铰接，右连杆三3-3上端与右脚托板1后部的下侧铰接，右连杆三3-3下端与右固定杆二3-5铰接。
所述的右下肢运动器滑块机构5包括右滑块5-1、右滑杆5-2、右滑块底座5-3、右连接器一5-4、右连接器二5-5，所述的右滑杆5-2沿着前后方向水平设置，右滑杆5-2的前、后端分别固定在右滑块底座5-3上，右滑块底座5-3固定在右下肢运动器底座11上，右滑块5-1安装在右滑杆5-2上，右滑块5-1的左端、右端分别固定右连接器二5-5、右连接器一5-4，右连接器二5-5与右下肢运动器连杆7的前端铰接，左下肢运动器连杆7的后端与右轮盘9-2的边缘铰接，右轮盘9-2的中心孔固定在右直流电机9-1的输出轴上。
所述右脚驱动装置包括右直流电机9-1、右轮盘9-2、右电机固定架9-3，右直流电机9-1通过右电机固定架9-3固定在右下肢运动器底座11上，所述的直流电机9-1位于右滑块5-1的后侧、左侧。
所述的左脚连杆组4包括左连杆一4-1、左连杆二4-2、左连杆三4-3、左固定杆一4和左固定杆二4-5，所述的左连杆一4-1上端与左脚托板2后部下端铰接，左连杆一4-1下端与左固定杆一4-4铰接，左固定杆一4-4，4-5分别固定在左下肢运动器底座12左侧的后端、前端。左连杆二4-2后端与左连杆一4-1中部铰接，左连杆二4-2的前端与左下肢运动器滑块机构中的左左连接器一6-4铰接，左连杆三4-3上端与左脚托板2前部下侧铰接，左连杆三4-3下端与左固定杆二4-5铰接。
所述的左下肢运动器滑块机构6包括左滑块6-1、左滑杆6-2、左滑块底座6-3、左连接器一6-4、左连接器二6-5，所述的左侧左连接器一6-4与左连杆二4-2前端连接，所述的左滑杆6-2沿着前后方向水平设置，左滑杆6-2的前、后端分别固定在左滑块底座6-3上，左滑块底座6-3固定在左下肢运动器底座12上，左滑块6-1安装在左滑杆6-2上，左滑杆6-2的左端、右端分别固定左连接器一6-4、左连接器二6-5，左连接器一6-4与左下肢运动器连杆8的后端铰接，左下肢运动器连杆8的前端与左轮盘10-2的边缘铰接，左轮盘10-2的中心孔固定在左直流电机10-1的输出轴上。
左脚驱动装置10包括左直流电机10-1，左轮盘10-2，左电机固定架10-3，左直流电机10-1通过左电机固定架10-3固定在左下肢运动器底座12上，所述的左直流电机10-1位于左滑块6-1的右侧、前侧。
所述的左直流电机10-1通过线路与左脚运动控制器14连接，所述的右直流电机9-1通过线路与右脚运动控制器13连接，并且左脚运动控制器14与右脚运动控制器13通过线路连接实现相互通讯，用以实现左、右下肢的步态运动。
所述的左下肢运动器、右下肢运动器分别固定在连接板的左、右端，提高左下肢运动器、右下肢运动器使用过程中的稳定性。
右脚运动控制器13、左脚运动控制器14中之一连接有蓝牙模块，用以实现蓝牙模块与手机无线连接。
使用者双脚分别放在运动器左脚托板2、右脚托板1上，打开下肢运动训练器电源，控制左直流电机10-1、右直流电机9-1转动，打开手机，通过蓝牙连接下肢运动训练器，就可以用手机调节下肢运动训练器的左直流电机10-1和右直流电机9-1的同步相等的运动速度：低速，中速，高速来可根据自身情况调节运动速度。
所述的下肢运动器的控制模块是由用Java编写手机App，通过tcp网络协议发送指令给位于单片机的Wi-Fi模块。并将命令通过脉宽调制器，通过调制器给电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。驱动器将单片机发出的指令放大，使其能驱动左直流电机10-1、右直流电机9-1运转。通过调制器给电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给电机的平均电压越大，电机转速就高。反之脉冲宽度越小，则占空比越越小。提供给电机的平均电压越小，电机转速就低。
打开下肢运动训练器电源，打开手机APP健，点击信号连接，点击开始健身，使用者坐下，左右脚分别放在下肢运动训练器左右踏板上。选择运动模式低速，下肢运动训练器运转。电机转速为 6.613r/min，扭矩为 8.9N/m。踏板水平运动距离80mm左右，板面水平转动角度30°左右。
打开下肢运动训练器电源，打开手机APP健，点击信号连接，点击开始健身，使用者坐下，左右脚分别放在下肢运动训练器左右踏板上。选择运动模式中速，下肢运动训练器运转。电机转速为 11.54r/min，扭矩为5.1N/m 。踏板水平运动距离80mm左右，板面水平转动角度30°左右。
打开下肢运动训练器电源，打开手机APP健。点击信号连接。点击开始健身。使用者坐下，左右脚分别放在下肢运动训练器左右踏板上。选择运动模式高速，下肢运动训练器运转。电机转速为25.6r/min，扭矩为2.3N/m 。 踏板水平运动距离80mm左右，板面水平转动角度30°左右。
手机APP同时显示本次运动时间，本次运动步数和消耗的卡路里，并保存在历史记录中。运动结束，点击停止健身，关闭下肢运动训练器电源。

Claims (8)

1.一种下肢训练器，包括左下肢运动器、右下肢运动器，其特征在于：右下肢运动器包括右脚托板(1)，右连杆组(3)、右下肢运动器滑块机构(5)、右下肢运动器连杆(7)、右脚驱动装置(9)、右下肢运动器底座(11)、右脚运动控制器(13)，所述的左下肢运动器与右下肢运动器结构相同，左下肢运动器与右下肢运动器前后方向相反并沿着左右方向并排设置；
所述的右连杆组(3)包括右连杆一(3-1)，右连杆二(3-2)，右连杆三(3-3)、右固定杆一(3-4)、右固定杆二(3-5)，所述的右连杆一(3-1)上端与右脚托板(1)的前部下侧铰接，右连杆一(3-1)的下端与右固定杆一(3-4)铰接，右固定杆一(3-4)、右固定杆二(3-5)分别固定右下肢运动器底座(11)右侧前端、后端，右连杆二(3-2)前端与右连杆一(3-1)中部铰接，右连杆三(3-3)上端与右脚托板(1)后部的下侧铰接，右连杆三(3-3)下端与右固定杆二(3-5)铰接；
所述的右下肢运动器滑块机构(5)包括右滑块(5-1)、右滑杆(5-2)，所述的右滑杆(5-2)沿着前后方向水平设置，右滑杆(5-2)的前、后端分别固定在右滑块底座(5-3)上，右滑块底座(5-3)固定在右下肢运动器底座(11)上，右滑块(5-1)安装在右滑杆(5-2)上，右滑块(5-1)的右端固定右连杆二(3-2)后端，右脚驱动装置驱动右滑块(5-1)的左端沿着前后方向移动，右脚驱动装置设置在右下肢运动器底座(11)上。
2.根据权利要求1所述的下肢训练器，其特征在于：还包括左下肢运动器连杆(7)，所述的右脚驱动装置包括右直流电机(9-1)、右轮盘(9-2)、右电机固定架(9-3)，右直流电机(9-1)通过右电机固定架(9-3)固定在右下肢运动器底座(11)上，右滑块(5-1)的左端与右下肢运动器连杆(7)的前端铰接，左下肢运动器连杆(7)的后端与右轮盘(9-2)的边缘铰接，右轮盘(9-2)的中心孔固定在右直流电机(9-1)的输出轴上。
3.根据权利要求1所述的下肢训练器，其特征在于：所述的左直流电机(10-1)通过线路与左脚运动控制器(14)连接，所述的右直流电机(9-1)通过线路与右脚运动控制器(13)连接，并且左脚运动控制器(14)与右脚运动控制器(13)通过线路连接实现相互通讯，用以实现左、右下肢的步态运动。
4.根据权利要求3所述的下肢训练器，其特征在于：左直流电机(10-1)、右直流电机(9-1)为伺服电机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的下肢训练器，其特征在于：所述的左下肢运动器、右下肢运动器分别固定在连接板的左、右端。
6.根据权利要求1-4任一项所述的下肢训练器，其特征在于：所述的直流电机(9-1)位于右滑块(5-1)的后侧、左侧。
7.根据权利要求1-4任一项所述的下肢训练器，其特征在于：右脚运动控制器(13)、左脚运动控制器(14)中之一连接有蓝牙模块，用以实现蓝牙模块与手机无线连接。
8.根据权利要求1-4任一项所述的下肢训练器，其特征在于：所述的右脚托板(1)、右连杆一(3-1)、右连杆三(3-3)、右固定杆一(3-4)、右固定杆二(3-5)、右下肢运动器底座(11)组成铰链四杆机构。
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