CN110974618A - 一种坐立两用步行训练助行装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种坐立两用步行训练助行装置，包括坐立两用平台车、步行轨迹模拟装置、踝关节角度调节装置、脚踏板装置和同步联动装置；坐立两用平台车上有前轮、后轮及活动座垫，活动座垫用于提供患者坐姿的支撑以及站姿的靠背支撑；步行轨迹模拟装置安装在坐立两用平台车上，踝关节角度调节装置安装在步行轨迹模拟装置上，脚踏板装置与踝关节角度调节装置连接，步行轨迹模拟装置用于通过踝关节角度调节装置带动脚踏板装置完成模拟人步行的椭圆轨迹；踝关节角度调节装置用于调节脚踏板装置的角度，配合患者在康复训练过程中的运动；踝关节角度调节装置还通过同步联动装置与前轮连接，用于使前轮随着脚踏板装置进行同步运动。

Description

一种坐立两用步行训练助行装置

技术领域

本发明属于康复器械技术领域，尤其是涉及一种坐立两用步行训练助行装置。

背景技术

大多数脊柱损伤患者，上肢健全，下肢全瘫，下肢由于长期缺乏训练引起肢体肌肉萎缩，为了防止患者在恢复过程中进一步肌肉萎缩，通常会在恢复期给予康复训练。助行器是辅助脊柱损伤患者或行走不便的人在恢复期进行康复训练的一种步行器具。使用助行器可以保证使用者身体平衡，下肢承重减少，缓解疼痛，通过训练改善步态。

目前国内外助行器，根据其结构和功能，可将其分为三类：无动力式助行器、功能性电刺激助行器和动力式助行器。第一类主要用于辅助人体支撑体重、保持平衡，并不能进行真正意义上被动康复下肢训练，第二类主要利用电刺激进行康复训练助行器，第三类动力式助行器为动力式外骨骼下肢康复训练装置，外骨骼式助行器在一定程度上能够有效的补偿患者的下肢功能，帮助实现站立与行走。但目前外骨骼式助行器受驱动力制约，无法保证下肢全瘫患者站立以及下地步行助行训练。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题而提供一种坐立两用步行训练助行装置。

本发明坐立两用步行训练助行装置为一种适用于下肢障碍患者在康复训练期间使用的步行训练助行装置，用于下肢障碍患者采用脚踏板与车轮同步联动的坐立两用助行训练康复器械，采用的脚踏板与车轮速度联动，为难以自主行走的下肢障碍患者提供驱动力，规范患者步态，使脚踏板速度和坐立两用平台车的车轮速度匹配起来，让患者进行训练过程中更加具有真实感，并通过该装置进行正常行走步态的训练。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种坐立两用步行训练助行装置，包括坐立两用平台车、步行轨迹模拟装置、踝关节角度调节装置、脚踏板装置和同步联动装置；

所述坐立两用平台车包括安装底板、底架、前轮、后轮及活动座垫，所述前轮与后轮分别连接在安装底板的前方与后方，所述底架连接在安装底板后方，所述底架上方连接有伸长杆，在伸长杆上连接有可转动的活动座垫，所述活动座垫用于提供患者坐姿的支撑以及站姿的靠背支撑；

所述步行轨迹模拟装置安装在坐立两用平台车的安装底板上，所述踝关节角度调节装置安装在步行轨迹模拟装置上，所述脚踏板装置与所述踝关节角度调节装置连接，所述脚踏板装置用于支撑患者的脚，所述步行轨迹模拟装置用于通过踝关节角度调节装置带动脚踏板装置模拟人迈步和抬腿的运动，使得脚踏板装置完成模拟人步行的椭圆轨迹；所述踝关节角度调节装置用于调节脚踏板装置的角度，改变踝关节角度，配合患者在康复训练过程中的运动；所述踝关节角度调节装置还通过同步联动装置与前轮连接，用于使前轮可以按照一定规律随着脚踏板装置进行同步运动，模拟真实步行运动，满足日常生活需要以及训练需要，弥补患者在站立和步态训练过程中步态失真，使患者在运动训练过程中更具有真实感。

在本发明的一个实施方式中，所述步行轨迹模拟装置包括丝杆电机、联轴器、丝杆、齿轮、丝杆螺母、后滑块固定块、踏板安装轴、滑块、直线导轨、踝部电机安装板、连杆轴、齿条电机、连杆轴承、连杆支架、连杆、减速电机、前滑块固定块及齿条，

所述丝杆电机的轴与联轴器连接，联轴器与丝杆连接，丝杆与丝杆螺母配合，丝杆螺母固定在后滑块固定块上，后滑块固定块下端固定安装了两个滑块，分别为左滑块与右滑块，分别与两个直线导轨配合，后滑块固定块的上端与踏板安装座配合，踏板安装座固定在踝部电机安装板底面后端，踝部电机安装板底面前端固定安装了一个连杆支架，连杆支架上安装了连杆轴承，连杆轴与连杆一端连接，连杆另一端也与连杆轴连接，连杆轴承安装在前滑块固定块的上端，前滑块固定块的下端左侧固定安装了齿条，齿条与左滑块固定连接，前滑块固定块下端右侧与右滑块固定连接，齿条与齿轮啮合，齿轮安装在减速电机的轴上，减速电机与齿条电机连接，整个步行轨迹模拟装置安装在安装底板上；

当步行轨迹模拟装置启动时，丝杆电机带动丝杆转动，丝杆螺母在丝杆上运动，与丝杆螺母连接的后滑块固定块也在丝杆上运动，踝部电机安装板后端连接在后滑块固定块上，所以踝部电机安装板一样在丝杆通过减速电机与齿轮连接，齿轮、齿条啮合，齿条发生位移，齿条与前滑块固定块连接，前滑块固定块具有和齿条一样的速度和位移，前滑块固定块通过连杆与踝部电机安装板前端连接，所以踝部电机安装板前端具有和齿条一样的位移和速度，由于前滑块固定块的移动速度不同，所以它们之间的距离会发生变化，当两滑块靠近时，前滑块固定块会通过连杆使踝部电机安装板前端抬起；当两滑块远离时，前滑块固定块会通过连杆使踝部电机安装板前端放下，使整个步行轨迹模拟装置能够实现模拟人迈步和抬腿的运动。

在本发明的一个实施方式中，所述丝杆电机的轴与丝杆电机前轴承座连接，所述丝杆电机前轴承座安装在丝杆电机支架上，所述丝杆电机支架固定安装在安装底板上，丝杆与丝杆轴承连接，丝杆轴承安装在丝杆前轴承座上，丝杆尾端与丝杆后轴承座连接，后滑块固定块的上端与一个踏板安装轴连接，踏板安装轴两端与踏板安装座配合，连杆轴与连杆轴承配合，减速电机固定安装在减速电机支架上。

在本发明的一个实施方式中，所述踝关节调整装置包括踝关节电机、踝关节电机支架、小锥齿轮、大锥齿轮、踝关节轴、踝关节轴承、踝关节轴承座，

所述踝关节电机通过踝关节电机支架布置在踝关节电机安装板上，与小锥齿轮连接，小锥齿轮与大锥齿轮成90°啮合，大锥齿轮安装在踝关节轴上，踝关节轴上装配了两个踝关节轴承，踝关节轴承安装在踝关节轴承座上，所述脚踏板装置与踝关节轴连接，

当需要调整踝关节角度时，控制踝关节电机，使踝关节电机转动一定角度，带动安装在其上的小锥齿轮转动一定角度，与小锥齿轮啮合的大锥齿轮也会转动一定角度，大锥齿轮装配在踝关节轴上，所以踝关节轴也会被带动，转动一定角度，以此来调节脚踏板装置的角度，改变踝关节角度，配合患者在康复训练过程中的运动。

在本发明的一个实施方式中，所述脚踏板装置包括上脚踏板、下脚踏板，所述上脚踏板的底面有一个安装槽，用于和踝关节角度调节装置的踝关节轴上的凸块连接，所述下脚踏板用于与踝关节轴的底面固定连接。

在本发明的一个实施方式中，所述下脚踏板顶面的前后部分别设置了传感器安装区域，用于安装传感器。

在本发明的一个实施方式中，所述同步联动装置包括有椭圆形轨迹板、滑槽、滑槽齿轮、支撑杆、传递齿轮、前轮齿轮，

所述椭圆形轨迹板安装在安装底板上，滑槽安装在支撑杆上，滑槽通过支撑杆将轴心支撑在椭圆形轨迹板的运动中心，支撑杆安装在安装底板上，滑槽在支撑杆外侧的部分固连滑槽齿轮，滑槽齿轮与传递齿轮啮合，传递齿轮与前轮齿轮啮合，前轮齿轮通过前轮轴与前轮连接，所述滑槽齿轮随着滑槽运动而运动，

所述踝关节角度调节装置中的踝关节轴在椭圆形轨迹板内作椭圆轨迹运动，同时踝关节轴又在滑槽内滑动，踝关节轴作椭圆轨迹运动的同时会带着滑槽一起运动，滑槽绕着支撑杆作圆周运动，得以将椭圆形轨迹运动转变为围绕支撑杆的圆周运动，滑槽齿轮随着滑槽一起作圆周运动，传递齿轮随着与之啮合的滑槽齿轮一起转动，同时传递齿轮又会带着与之啮合的前轮齿轮一起转动，从而带动前轮一起实现同步转动。当踝关节轴在椭圆形轨迹板内转动一圈时，会通过支撑轴带动着滑槽同样转动一圈，固连在滑槽上的滑槽齿轮也转动一圈，由于滑槽齿轮与前轮齿轮的齿数、模数等参数相同，通过传递齿轮传递运动后，前轮齿轮同样转动一周，连带着与前轮齿轮固连在一起的前轮转动一周，从而实现脚踏板与前轮的同步转动。

所述传递齿轮连接在转动轴上，转动轴连接在轴承上，轴承连接在轴承座上，轴承座安装在安装底板上。传递齿轮安装在转动轴上，通过轴承座的支撑作用可以实现平稳转动。

在本发明的一个实施方式中，所述坐立两用平台车包括安装底板、前轮固定支架、前轮、侧面支撑板、侧面支承梁、底架、伸长外杆、伸长内杆、连杆机构、扶手、活动座垫、后轮支承架、后轮、后支撑梁，在安装底板前端左右两侧固定安装有前轮固定支架，前轮固定支架内部设有一前轮轴通道，前轮轴位于通道内，所述前轮轴一端与前轮连接，另一端与同步联动装置内的前轮齿轮连接，从而实现前轮与同步联动装置的连接，可以使前轮与脚踏板装置一起实现同步运动。

在本发明的一个实施方式中，在安装底板左右两侧安装有侧面支撑板，侧面支撑板上端固连在侧面支承梁上，侧面支撑板下端为直角形，可以起到托带安装底板的作用，侧面支承梁前端和前轮轴连接在一起，侧面支承梁后端和底架连接，所述底架与后轮支承架连接，所述后轮连接在后轮支承架下方，在安装底板后端连接有后支撑梁，支撑梁上端连接在底架中间的连杆上，可以起到支撑底板的作用。

在本发明的一个实施方式中，所述侧面支撑梁后端有一排螺纹孔，它和底架的前端一排螺纹孔通过螺纹固连在一起，是连接平台车前后两端的主要零件。

在本发明的一个实施方式中，所述底架下端有一螺纹孔，可以和后轮支承架通过螺纹连接在一起，用以使后轮支承架带动着后轮实现万向转动。

在本发明的一个实施方式中，所述伸长杆包括伸长外杆与伸长内杆，所述底架上端形状为一椭圆形套筒，套筒外侧有一排小孔，套筒内侧有一竖槽，套筒内有伸长外杆与伸长内杆，伸长外杆底端有一可按压按钮，按钮与不同小孔进行配合，可以调整伸长外杆的不同的高度，伸长内杆与伸长外杆通过中间轴在两杆的中间部位连接在一起，同时在伸长内杆内侧，中间轴还连接着一个活动座垫，当中间轴随着伸长外杆运动到套筒内侧的竖槽最上方时，伸长内杆失去约束，可以向后方发生倾斜，此时位于伸长内杆与伸长外杆上端的连杆机构会伸展开，并对伸长内杆形成新的位置约束，此时伸长内杆与伸长外杆之间形成一定角度并保持不动，活动座垫此时可以通过销连接与伸长内杆连接在一起，形成除中间轴之外的第二个约束，将活动座垫固定在伸长内杆上，此时活动座垫就可作为靠背辅助患者进行站立式康复训练。

当患者进行康复训练时，首先可以选择坐式或者站立式两种运动状态，当伸长杆伸长时，可以将活动座垫翻转一定角度，将之转化为靠背，辅助患者进行站立式时的康复训练。

在本发明的一个实施方式中，所述伸长外杆的上端连接有扶手，转向手柄位于右扶手的前段，转向手柄可以通过控制前轮转速的不同来实现整个坐立两用平台车的转向功能，从而辅助患者进行康复训练。

当步行轨迹模拟装置、踝关节角度调节装置、脚踏板装置协同作用时，可以实现患者的步行康复训练功能，与此同时同步联动装置可以帮助患者实现平台车的车轮联动等功能，可以让患者获得真实的步行体验。

本发明的助行装置上，下肢采用电机控制的脚踏板与车轮同步联动，既可以实现下肢障碍患者步行训练，又可以采用车轮联动带动助行器前行，同时具有坐式与站立式两种训练模式，实现车轮与步行训练助行器同步运动，实现虚拟真实运动，满足日常生活需要以及训练需要，弥补下肢障碍患者在站立和步态训练过程中步态失真，并且提高活动范围等，使患者在运动训练过程中更具有真实感，对于下肢障碍患者助行训练来说意义重大。

当步行轨迹模拟装置启动时，步行轨迹模拟装置带动踝部电机安装板运动，使该安装板完成一个模拟人步行的椭圆轨迹，安装在电机安装板上的踝关节轴也同样具有一个模拟人步行的椭圆轨迹，脚踏板装置与踝关节轴装配，具有与踝关节轴一样的模拟人步行运动的椭圆轨迹，驱动患者做康复训练运动。同时，踝关节调节装置的踝关节轴与脚踏板装置装配，通过改变踝关节电机转动角度，改变踝关节轴转动角度，带动脚踏板装置转动一定角度。步行轨迹模拟装置和踝关节调整装置共同作用下，使患者在驱动装置下，完成一个模拟人步行轨迹的椭圆运动，同时根据脚踏板装置运动到的不同位置，对踝关节电机进行控制，使踝关节配合患者的康复运动。

本发明的坐立两用步行训练助行装置使用过程如下：

患者使用该助行器时，可以自主选择坐式训练或者站立式训练，当选择坐式训练时，患者可以坐在活动座垫上进行康复训练，此时需要先利用销将活动座垫固定，然后可以进行常规的康复训练。当选择站立式训练时，需要根据患者自己的身高将伸长外杆伸出不同的长度，与此同时伸长内杆就可以通过中间轴与连杆机构的共同约束向后倾斜一定角度，带动着与之相连的活动座垫也随之运动，然后可以手动在活动座垫的上端插入销，将活动座垫固定在两伸长内杆之上，此时活动座垫就可以当作靠背使用，避免患者发生向后倾倒的危险，也为患者提供了一定的舒适性。当电机启动时，启动步行轨迹模拟装置，左右两脚踏板在电机的驱动下，可以作椭圆形运动轨迹，可以完美模拟正常人的运动轨迹。坐立两用平台车的前轮通过同步联动装置与踝关节轴连接，踝关节轴以及脚踏板的运动速度都是由步行轨迹模拟装置决定的，所以前轮的速度与脚踏板的运动速度匹配，当脚踏板运动快时，前轮转动也快；当脚踏板运动速度慢时，前轮转动也慢，以此来控制整个装置的行进速度。患者在康复训练过程中，可以根据行进需求，改变坐立两用平台车的前进方向和运动速度快慢，转向手柄和同步联动装置等配件配合完成整个助行器的前行后退等运动，帮助患者在一定活动范围活动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)采用前轮联动装置，踝部电机与同步联动装置连接，并与前轮联动，脚踏板的速度可以控制前轮的速度，使整个装置前行速度与脚踏板迈步速度匹配，让患者在康复训练过程中更具有真实感。

2)采用坐立两用平台车，下肢障碍患者可以采用坐式与站立式两种运动模式进行康复训练，满足下肢障碍患者的身体体能需求。

3)采用伸长杆结构，伸长内杆与伸长外杆的可分离结构可以将活动座垫转变为靠背，实现一物两用功能，极大的避免了人工频繁更换座垫靠背的麻烦，使训练装置更加人性化，同时伸长杆与底架的配合还可以自主调节靠背高度，从而适应不同身高患者的训练需求。

4)采用步行椭圆轨迹模拟装置，实现模拟步行轨迹的运动，给无法自主行走的患者提供驱动力，辅助患者正常行走。采用独特弹簧装置，通过角度控制凸台调整，角度跟随踝关节转动的变化，避免了患者在步行训练过程中踝关节受到伤害。

附图说明

图1为本发明实施例1中坐立两用步行训练助行装置坐姿状态使用时的结构示意图；

图2为本发明实施例1中坐立两用步行训练助行装置站姿状态使用时的结构示意图；

图3为本发明实施例1中坐立两用平台车的结构示意图；

图4为本发明实施例1中同步联动装置的结构示意图；

图5为本发明实施例1中步行轨迹模拟装置的结构示意图；

图6为本发明实施例1中踝关节角度调节装置的结构示意图；

图7为本发明实施例1中脚踏板装置的结构示意图；

图8为本发明实施例1中脚踏板装置的上脚踏板结构示意图；

图9为本发明实施例1中脚踏板装置的下脚踏板结构示意图。

图中标号：安装底板1、前轮固定支架2、前轮3、侧面支撑板4、侧面支承梁5、底架6、伸长外杆7、伸长内杆8、连杆机构9、扶手10、活动座垫11、后轮支承架12、后轮13、后支撑梁14、前轮齿轮15、传递齿轮16、轴承座17、轴承18、转动轴19、椭圆形轨迹板20、滑槽21、滑槽齿轮22、支撑杆23、前轮轴24、丝杆电机25、丝杆电机支架26、丝杆前轴承座27、联轴器28、丝杆轴承29、丝杆30、齿轮31、丝杆螺母32、后滑块固定块33、踏板安装轴34、踏板安装座35、滑块36、丝杆后轴承座37、直线导轨38、踝部电机安装板39、连杆轴40、齿条电机41、连杆轴承42、连杆支架43、连杆44、减速电机45、减速电机支架46、前滑块固定块47、齿条48、踝关节电机49、踝关节电机支架50、小锥齿轮51、大锥齿轮52、踝关节轴53、踝关节轴承54、踝关节轴承座55、凸块56、上脚踏板57、传感器58、下脚踏板59、传感器安装区域60、安装槽61。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

配合参见图1、图2，本实施例提供的一种坐立两用步行训练助行装置，包括坐立两用平台车、步行轨迹模拟装置、踝关节角度调节装置、脚踏板装置和同步联动装置；

所述坐立两用平台车包括安装底板1、底架6、前轮3、后轮13及活动座垫11，所述前轮3与后轮13分别连接在安装底板1的前方与后方，所述底架6连接在安装底板1后方，所述底架6上方连接有伸长杆，在伸长杆上连接有可转动的活动座垫11，所述活动座垫11用于提供患者坐姿的支撑以及站姿的靠背支撑；

所述步行轨迹模拟装置安装在坐立两用平台车的安装底板1上，所述踝关节角度调节装置安装在步行轨迹模拟装置上，所述脚踏板装置与所述踝关节角度调节装置连接，所述脚踏板装置用于支撑患者的脚，所述步行轨迹模拟装置用于通过踝关节角度调节装置带动脚踏板装置模拟人迈步和抬腿的运动，使得脚踏板装置完成模拟人步行的椭圆轨迹；所述踝关节角度调节装置用于调节脚踏板装置的角度，改变踝关节角度，配合患者在康复训练过程中的运动；所述踝关节角度调节装置还通过同步联动装置与前轮3连接，用于使前轮3可以按照一定规律随着脚踏板装置进行同步运动，模拟真实步行运动，满足日常生活需要以及训练需要，弥补患者在站立和步态训练过程中步态失真，使患者在运动训练过程中更具有真实感。

配合参见图3，所述坐立两用平台车包括安装底板1、前轮固定支架2、前轮3、侧面支撑板4、侧面支承梁5、底架6、伸长外杆7、伸长内杆8、连杆机构9、扶手10、活动座垫11、后轮支承架12、后轮13、后支撑梁14，在安装底板1前端左右两侧固定安装有前轮固定支架2，前轮固定支架2内部设有一前轮轴通道，前轮轴24位于通道内，所述前轮轴24一端与前轮3连接，另一端与同步联动装置内的前轮齿轮15连接，从而实现前轮3与同步联动装置的连接，可以使前轮3与脚踏板装置一起实现同步运动。

本实施例中，在安装底板1左右两侧安装有侧面支撑板4，侧面支撑板4上端固连在侧面支承梁5上，侧面支撑板4下端为直角形，可以起到托带安装底板的作用，侧面支承梁5前端和前轮轴24连接在一起，侧面支承梁5后端和底架6连接，所述底架6与后轮支承架12连接，所述后轮13连接在后轮支承架12下方，在安装底板1后端连接有后支撑梁14，支撑梁14上端连接在底架6中间的连杆上，可以起到支撑底板的作用。

本实施例中，所述侧面支撑梁5后端有一排螺纹孔，它和底架6的前端一排螺纹孔通过螺纹固连在一起，是连接平台车前后两端的主要零件。

本实施例中，所述底架6下端有一螺纹孔，可以和后轮支承架12通过螺纹连接在一起，用以使后轮支承架12带动着后轮13实现万向转动。

本实施例中，所述伸长杆包括伸长外杆7与伸长内杆8，所述底架6上端形状为一椭圆形套筒，套筒外侧有一排小孔，套筒内侧有一竖槽，套筒内有伸长外杆7与伸长内杆8，伸长外杆7底端有一可按压按钮，按钮与不同小孔进行配合，可以调整伸长外杆7的不同的高度，伸长内杆8与伸长外杆7通过中间轴在两杆的中间部位连接在一起，同时在伸长内杆8内侧，中间轴还连接着一个活动座垫11，当中间轴随着伸长外杆7运动到套筒内侧的竖槽最上方时，伸长内杆8失去约束，可以向后方发生倾斜，此时位于伸长内杆8与伸长外杆7上端的连杆机构9会伸展开，并对伸长内杆8形成新的位置约束，此时伸长内杆8与伸长外杆7之间形成一定角度并保持不动，活动座垫11此时可以通过销连接与伸长内杆8连接在一起，形成除中间轴之外的第二个约束，将活动座垫11固定在伸长内杆8上，此时活动座垫11就可作为靠背辅助患者进行站立式康复训练。

本实施例中，所述伸长外杆7的上端连接有扶手10，转向手柄位于右扶手的前段，转向手柄可以通过控制前轮转速的不同来实现整个坐立两用平台车的转向功能，从而辅助患者进行康复训练。

当患者进行康复训练时，首先可以选择坐式或者站立式两种运动状态，当伸长杆伸长时，可以将活动座垫翻转一定角度，将之转化为靠背，辅助患者进行站立式时的康复训练。

配合参见图5，所述步行轨迹模拟装置包括丝杆电机25、丝杆电机支架26、丝杆前轴承座27、联轴器28、丝杆轴承29、丝杆30、齿轮31、丝杆螺母32、后滑块固定块33、踏板安装轴34、踏板安装座35、滑块36、丝杆后轴承座37、直线导轨38、踝部电机安装板39、连杆轴40、齿条电机41、连杆轴承42、连杆支架43、连杆44、减速电机45、减速电机支架46、前滑块固定块47及齿条48，

所述丝杆电机25的轴与丝杆电机前轴承座27连接，所述丝杆电机前轴承座27安装在丝杆电机支架26上，所述丝杆电机支架26固定安装在安装底板4上，所述丝杆电机25的轴与联轴器28连接，联轴器28与丝杆30连接，丝杆30与丝杆轴承29连接，丝杆轴承29安装在丝杆前轴承座27上，丝杆30尾端与丝杆后轴承座37连接，丝杆30与一丝杆螺母32配合，丝杆螺母32固定在后滑块固定块33上，后滑块固定块33下端固定安装了两个滑块36，分别为左滑块与右滑块，分别与两个直线导轨38配合，后滑块固定块33的上端与一个踏板安装轴34连接，踏板安装轴34两端与踏板安装座35配合，踏板安装座35固定在踝部电机安装板39底面后端，踝部电机安装板39底面前端固定安装了一个连杆支架43，连杆支架43上安装了连杆轴承42，连杆轴40与连杆轴承42配合，连杆轴40与连杆44一端连接，连杆44另一端也与连杆轴42连接，连杆轴承42安装在前滑块固定块47的上端，前滑块固定块47的下端左侧固定安装了齿条48，齿条48与左滑块36固定连接，前滑块固定块47下端右侧与右滑块36固定连接，齿条48与齿轮31啮合，齿轮31安装在减速电机45的轴上，减速电机45固定安装在减速电机支架46上，减速电机45与齿条电机41连接，整个步行轨迹模拟装置安装在安装底板4上；

所述的整个步行轨迹模拟装置布置在支承减重车的安装底板4上，当步行轨迹模拟装置启动时，丝杆电机25带动丝杆30转动，丝杆螺母32在丝杆30上运动，与丝杆螺母32连接的后滑块固定块33也在丝杆30上运动，踝部电机安装板39后端连接在后滑块固定块33上，所以踝部电机安装板39后端和后滑块固定块33一样在丝杆30上运动；齿条电机41通过减速电机45与齿轮31连接，齿轮31、齿条48啮合，齿条48发生位移，齿条48与前滑块固定块47连接，前滑块固定块47具有和齿条48一样的速度和位移，前滑块固定块47通过连杆44与踝部电机安装板39前端连接，所以踝部电机安装板39前端具有和齿条48一样的位移和速度，由于前滑块固定块47的移动速度不同，所以它们之间的距离会发生变化，当两滑块靠近时，前滑块固定块47会通过连杆44使踝部电机安装板39前端抬起；当两滑块远离时，前滑块固定块47会通过连杆44使踝部电机安装板39前端放下，使整个步行轨迹模拟装置能够实现模拟人迈步和抬腿的运动。

配合参见图6，所述踝关节调整装置包括踝关节电机49、踝关节电机支架50、小锥齿轮51、大锥齿轮52、踝关节轴53、踝关节轴承54、踝关节轴承座55，

所述踝关节电机49通过踝关节电机支架50布置在踝关节电机安装板39上，与小锥齿轮51连接，小锥齿轮51与大锥齿轮52成90°啮合，大锥齿轮52安装在踝关节轴53上，踝关节轴53上装配了两个踝关节轴承54，踝关节轴承54安装在踝关节轴承座55上，所述脚踏板装置与踝关节轴53连接，

当需要调整踝关节角度时，控制踝关节电机49，使踝关节电机49转动一定角度，带动安装在其上的小锥齿轮51转动一定角度，与小锥齿轮51啮合的大锥齿轮52也会转动一定角度，大锥齿轮52装配在踝关节轴53上，所以踝关节轴53也会被带动，转动一定角度，以此来调节脚踏板装置的角度，改变踝关节角度，配合患者在康复训练过程中的运动。

配合参见图7、8、9，所述脚踏板装置包括上脚踏板57、传感器58、下脚踏板59，所述上脚踏板57的底面有一个安装槽61，用于和踝关节角度调节装置的踝关节轴53上的凸块56连接，所述下脚踏板59用于与踝关节轴53的底面固定连接，所述下脚踏板59顶面的前后部分别设置了传感器安装区域60，用于安装传感器58。

配合参见图4，所述同步联动装置包括有椭圆形轨迹板20、滑槽21、滑槽齿轮22、支撑杆23、传递齿轮16、前轮齿轮15，所述椭圆形轨迹板20安装在安装底板1上，滑槽21安装在支撑杆23上，滑槽通过支撑杆将轴心支撑在椭圆形轨迹板的运动中心，支撑杆23安装在安装底板1上，滑槽21在支撑杆23外侧的部分固连滑槽齿轮22，滑槽齿轮22与传递齿轮16啮合，传递齿轮16与前轮齿轮15啮合，前轮齿轮15通过前轮轴24与前轮3连接，所述滑槽齿轮22随着滑槽21运动而运动，所述踝关节角度调节装置中的踝关节轴53在椭圆形轨迹板20内作椭圆轨迹运动，同时踝关节轴53又在滑槽21内滑动，踝关节轴53作椭圆轨迹运动的同时会带着滑槽21一起运动，滑槽21绕着支撑杆23作圆周运动，得以将椭圆形轨迹运动转变为围绕支撑杆的圆周运动，滑槽齿轮22随着滑槽21一起作圆周运动，传递齿轮16随着与之啮合的滑槽齿轮22一起转动，同时传递齿轮16又会带着与之啮合的前轮齿轮15一起转动，从而带动前轮3一起实现同步转动。当踝关节轴在椭圆形轨迹板内转动一圈时，会通过支撑轴带动着滑槽同样转动一圈，固连在滑槽上的滑槽齿轮也转动一圈，由于滑槽齿轮与前轮齿轮的齿数、模数等参数相同，通过传递齿轮传递运动后，前轮齿轮同样转动一周，连带着与前轮齿轮固连在一起的前轮转动一周，从而实现脚踏板与前轮的同步转动。

所述传递齿轮16连接在转动轴19上，转动轴19连接在轴承18上，轴承18连接在轴承座17上，轴承座17安装在安装底板1上。传递齿轮安装在转动轴上，通过轴承座的支撑作用可以实现平稳转动。

当步行轨迹模拟装置启动时，步行轨迹模拟装置带动踝部电机安装板39运动，使该安装板完成一个模拟人步行的椭圆轨迹，安装在电机安装板上的踝关节轴53也同样具有一个模拟人步行的椭圆轨迹，脚踏板装置与踝关节轴53装配，具有与踝关节轴53一样的模拟人步行运动的椭圆轨迹，驱动患者做康复训练运动。同时，踝关节调节装置的踝关节轴53与脚踏板装置装配，通过改变踝关节电机49转动角度，改变踝关节轴53转动角度，带动脚踏板装置转动一定角度。步行轨迹模拟装置和踝关节调整装置共同作用下，使患者在驱动装置下，完成一个模拟人步行轨迹的椭圆运动，同时根据脚踏板装置运动到的不同位置，对踝关节电机进行控制，使踝关节配合患者的康复运动。

本实施例的坐立两用步行训练助行装置使用过程如下：

患者使用该助行器时，可以自主选择坐式训练或者站立式训练，当选择坐式训练时，患者可以坐在活动座垫上进行康复训练，此时需要先利用销将活动座垫固定，然后可以进行常规的康复训练。当选择站立式训练时，需要根据患者自己的身高将伸长外杆伸出不同的长度，与此同时伸长内杆就可以通过中间轴与连杆机构的共同约束向后倾斜一定角度，带动着与之相连的活动座垫也随之运动，然后可以手动在活动座垫的上端插入销，将活动座垫固定在两伸长内杆之上，此时活动座垫就可以当作靠背使用，避免患者发生向后倾倒的危险，也为患者提供了一定的舒适性。当电机启动时，启动步行轨迹模拟装置，左右两脚踏板在电机的驱动下，可以作椭圆形运动轨迹，可以完美模拟正常人的运动轨迹。坐立两用平台车的前轮通过同步联动装置与踝关节轴连接，踝关节轴以及脚踏板的运动速度都是由步行轨迹模拟装置决定的，所以前轮的速度与脚踏板的运动速度匹配，当脚踏板运动快时，前轮转动也快；当脚踏板运动速度慢时，前轮转动也慢，以此来控制整个装置的行进速度。患者在康复训练过程中，可以根据行进需求，改变坐立两用平台车的前进方向和运动速度快慢，转向手柄和同步联动装置等配件配合完成整个助行器的前行后退等运动，帮助患者在一定活动范围活动。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，包括坐立两用平台车、步行轨迹模拟装置、踝关节角度调节装置、脚踏板装置和同步联动装置；

所述坐立两用平台车包括安装底板(1)、底架(6)、前轮(3)、后轮(13)及活动座垫(11)，所述前轮(3)与后轮(13)分别连接在安装底板(1)的前方与后方，所述底架(6)连接在安装底板(1)后方，所述底架(6)上方连接有伸长杆，在伸长杆上连接有可转动的活动座垫(11)，所述活动座垫(11)用于提供患者坐姿的支撑以及站姿的靠背支撑；

所述步行轨迹模拟装置安装在坐立两用平台车的安装底板(1)上，所述踝关节角度调节装置安装在步行轨迹模拟装置上，所述脚踏板装置与所述踝关节角度调节装置连接，所述脚踏板装置用于支撑患者的脚，所述步行轨迹模拟装置用于通过踝关节角度调节装置带动脚踏板装置模拟人迈步和抬腿的运动，使得脚踏板装置完成模拟人步行的椭圆轨迹；所述踝关节角度调节装置用于调节脚踏板装置的角度，改变踝关节角度，配合患者在康复训练过程中的运动；所述踝关节角度调节装置还通过同步联动装置与前轮(3)连接，用于使前轮(3)随着脚踏板装置进行同步运动，模拟真实步行运动。

2.根据权利要求1所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述步行轨迹模拟装置包括丝杆电机(25)、联轴器(28)、丝杆(30)、齿轮(31)、丝杆螺母(32)、后滑块固定块(33)、踏板安装轴(34)、滑块(36)、直线导轨(38)、踝部电机安装板(39)、连杆轴(40)、齿条电机(41)、连杆轴承(42)、连杆支架(43)、连杆(44)、减速电机(45)、前滑块固定块(47)及齿条(48)，

所述丝杆电机(25)的轴与联轴器(28)连接，联轴器(28)与丝杆(30)连接，丝杆(30)与丝杆螺母(32)配合，丝杆螺母(32)固定在后滑块固定块(33)上，后滑块固定块(33)下端固定安装了两个滑块(36)，分别为左滑块与右滑块，分别与两个直线导轨(38)配合，后滑块固定块(33)的上端与踏板安装座(35)配合，踏板安装座(35)固定在踝部电机安装板(39)底面后端，踝部电机安装板(39)底面前端固定安装了一个连杆支架(43)，连杆支架(43)上安装了连杆轴承(42)，连杆轴(40)与连杆(44)一端连接，连杆(44)另一端也与连杆轴(42)连接，连杆轴承(42)安装在前滑块固定块(47)的上端，前滑块固定块(47)的下端左侧固定安装了齿条(48)，齿条(48)与左滑块(36)固定连接，前滑块固定块(47)下端右侧与右滑块(36)固定连接，齿条(48)与齿轮(31)啮合，齿轮(31)安装在减速电机(45)的轴上，减速电机(45)与齿条电机(41)连接，整个步行轨迹模拟装置安装在安装底板(4)上；

当步行轨迹模拟装置启动时，丝杆电机(25)带动丝杆(30)转动，丝杆螺母(32)在丝杆(30)上运动，与丝杆螺母(32)连接的后滑块固定块(33)也在丝杆(30)上运动，踝部电机安装板(39)后端连接在后滑块固定块(33)上，所以踝部电机安装板(39后端和后滑块固定块(33)一样在丝杆(30上运动；齿条电机(41)通过减速电机(45)与齿轮(31)连接，齿轮(31)、齿条(48)啮合，齿条(48)发生位移，齿条(48)与前滑块固定块(47)连接，前滑块固定块(47)具有和齿条(48)一样的速度和位移，前滑块固定块(47)通过连杆(44)与踝部电机安装板(39)前端连接，所以踝部电机安装板(39)前端具有和齿条(48)一样的位移和速度，由于前滑块固定块(47)的移动速度不同，所以它们之间的距离会发生变化，当两滑块靠近时，前滑块固定块(47)会通过连杆(44)使踝部电机安装板(39)前端抬起；当两滑块远离时，前滑块固定块(47)会通过连杆(44)使踝部电机安装板(39)前端放下，使整个步行轨迹模拟装置能够实现模拟人迈步和抬腿的运动。

3.根据权利要求2所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述丝杆电机(25)的轴与丝杆电机前轴承座(27)连接，所述丝杆电机前轴承座(27)安装在丝杆电机支架(26)上，所述丝杆电机支架(26)固定安装在安装底板(4)上，丝杆(30)与丝杆轴承(29)连接，丝杆轴承(29)安装在丝杆前轴承座(27)上，丝杆(30)尾端与丝杆后轴承座(37)连接，后滑块固定块(33)的上端与一个踏板安装轴(34)连接，踏板安装轴(34)两端与踏板安装座(35)配合，连杆轴(40)与连杆轴承(42)配合，减速电机(45)固定安装在减速电机支架(46)上。

4.根据权利要求1或2所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述踝关节调整装置包括踝关节电机(49)、踝关节电机支架(50)、小锥齿轮(51)、大锥齿轮(52)、踝关节轴(53)、踝关节轴承(54)、踝关节轴承座(55)，

所述踝关节电机(49)通过踝关节电机支架(50)布置在踝关节电机安装板(39)上，与小锥齿轮(51)连接，小锥齿轮(51)与大锥齿轮(52)成90°啮合，大锥齿轮(52)安装在踝关节轴(53)上，踝关节轴(53)上装配了两个踝关节轴承(54)，踝关节轴承(54)安装在踝关节轴承座(55)上，所述脚踏板装置与踝关节轴(53)连接，

当需要调整踝关节角度时，控制踝关节电机(49)，使踝关节电机(49)转动一定角度，带动安装在其上的小锥齿轮(51)转动一定角度，与小锥齿轮(51)啮合的大锥齿轮(52)也会转动一定角度，大锥齿轮(52)装配在踝关节轴(53)上，所以踝关节轴(53)也会被带动，转动一定角度，以此来调节脚踏板装置的角度，改变踝关节角度，配合患者在康复训练过程中的运动。

5.根据权利要求4所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述脚踏板装置包括上脚踏板(57)、下脚踏板(59)，所述上脚踏板(57)的底面有一个安装槽(61)，用于和踝关节角度调节装置的踝关节轴(53)上的凸块(56)连接，所述下脚踏板(59)用于与踝关节轴(53)的底面固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述同步联动装置包括有椭圆形轨迹板(20)、滑槽(21)、滑槽齿轮(22)、支撑杆(23)、传递齿轮(16)、前轮齿轮(15)，

所述椭圆形轨迹板(20)安装在安装底板(1)上，滑槽(21)安装在支撑杆(23)上，支撑杆(23)安装在安装底板(1)上，滑槽齿轮(22)与传递齿轮(16)啮合，传递齿轮(16)与前轮齿轮(15)啮合，前轮齿轮(15)与前轮(3)连接，所述滑槽齿轮(22)随着滑槽(21)运动而运动，

所述踝关节角度调节装置中的踝关节轴(53)在椭圆形轨迹板(20)内作椭圆轨迹运动，同时踝关节轴(53)又在滑槽(21)内滑动，踝关节轴(53)作椭圆轨迹运动的同时会带着滑槽(21)一起运动，滑槽(21)绕着支撑杆(23)作圆周运动，滑槽齿轮(22)随着滑槽(21)一起作圆周运动，传递齿轮(16)随着与之啮合的滑槽齿轮(22)一起转动，同时传递齿轮(16)又会带着与之啮合的前轮齿轮(15)一起转动，从而带动前轮(3)一起实现同步转动。

7.根据权利要求6所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，在安装底板(1)前端左右两侧固定安装有前轮固定支架(2)，前轮固定支架(2)内部设有一前轮轴通道，前轮轴(24)位于通道内，所述前轮轴(24)一端与前轮(3)连接，另一端与同步联动装置内的前轮齿轮(15)连接，从而实现前轮(3)与同步联动装置的连接，使前轮(3)与脚踏板装置一起实现同步运动。

8.根据权利要求1所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，在安装底板(1)左右两侧安装有侧面支撑板(4)，侧面支撑板(4)上端固连在侧面支承梁(5)上，侧面支承梁(5)前端和前轮轴(24)连接在一起，侧面支承梁(5)后端和底架(6)连接，所述底架(6)与后轮支承架(12)连接，所述后轮(13)连接在后轮支承架(12)下方，在安装底板(1)后端连接有后支撑梁(14)，支撑梁(14)上端连接在底架(6)中间的连杆上。

9.根据权利要求1所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述伸长杆包括伸长外杆(7)与伸长内杆(8)，所述底架(6)上端形状为一椭圆形套筒，套筒外侧有一排小孔，套筒内侧有一竖槽，套筒内有伸长外杆(7)与伸长内杆(8)，伸长外杆(7)底端有一可按压按钮，按钮与不同小孔进行配合，可以调整伸长外杆(7)的不同的高度，伸长内杆(8)与伸长外杆(7)通过中间轴在两杆的中间部位连接在一起，同时在伸长内杆(8)内侧，中间轴还连接着一个活动座垫(11)，当中间轴随着伸长外杆(7)运动到套筒内侧的竖槽最上方时，伸长内杆(8)失去约束，可以向后方发生倾斜，此时位于伸长内杆(8)与伸长外杆(7)上端的连杆机构(9)会伸展开，并对伸长内杆(8)形成新的位置约束，此时伸长内杆(8)与伸长外杆(7)之间形成一定角度并保持不动，活动座垫(11)此时可以通过销连接与伸长内杆(8)连接在一起，形成除中间轴之外的第二个约束，将活动座垫(11)固定在伸长内杆(8)上，此时活动座垫(11)就可作为靠背辅助患者进行站立式康复训练。

10.根据权利要求9所述的一种坐立两用步行训练助行装置，其特征在于，所述伸长外杆(7)的上端连接有扶手(10)，转向手柄位于右扶手的前段，转向手柄可以通过控制前轮转速的不同来实现整个坐立两用平台车的转向功能，从而辅助患者进行康复训练。

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