CN111184621A - 一种上肢同步运动的家居训练装置 - Google Patents

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CN111184621A CN202010063923.7A CN202010063923A CN111184621A CN 111184621 A CN111184621 A CN 111184621A CN 202010063923 A CN202010063923 A CN 202010063923A CN 111184621 A CN111184621 A CN 111184621A
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李恩耀
赵永红
李立国
原丹
杜晓旭
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Zhengzhou University
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Zhengzhou University
Henan Xiangyu Medical Equipment Co Ltd
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Abstract

本申请公开一种上肢同步运动的家居训练装置，包括左、右上肢机构、储气罐，右上肢机构包括右立柱、右摆臂、右齿轮，右立柱转动安装右转轴，右转轴铰接右摆臂后部，右摆臂的前部设置有右手固定装置，右摆臂的后端铰接右连接杆，右连接杆固定右齿轮，右齿轮与左上肢机构的左齿轮啮合，右齿轮、左齿轮转动安装在齿轮架上，齿轮架同时铰接伸缩杆的上端和气缸的活塞杆，气缸固定在伸缩杆上，伸缩杆下端与底座铰接，储气罐内安装浮标活塞，气缸的上侧腔、下侧腔均设置有进气口、出气口，且每个进气口、出气口均设置有单向阀，活塞杆伸缩过程中，气缸连接的储气罐被充气，浮标活塞上升，观察浮标活塞的上升高度，对使用者的训练进行激励或者评价。

Description

一种上肢同步运动的家居训练装置
技术领域
本发明涉及一种上肢家居训练装置，尤其涉及一种上肢同步运动的家居训练装置，属于康复医疗器械技术领域。
背景技术
人人都希望有健康的身体，随着年龄的增长，身体可能会出现不可预知的疾病，尤其心脑血管疾病可能引发患者出现脑中风、偏瘫、运动功能不全等现象，或者由于脑外伤、车祸等原因出现部分肢体运功功能障碍，目前的上肢康复训练装置没有对患者的康复运动量进行量化，即使量化也是采用电气检测来体现患者的运动量，直观性差，且通常运动单一。
本申请采用双侧上肢通过连杆驱动两个相互啮合的齿轮，两个齿轮安装在齿轮架上，齿轮架连接伸缩杆，限制齿轮架的转动，实现双侧上肢左右摆动的反向运动；双侧上肢通过连杆齿轮架以及伸缩杆的伸缩，实现双侧上肢的同步同向上下摆动，实现双侧上肢的两个方向运动的合成运动；同时通过齿轮架牵引气缸的活塞杆，气缸的上侧腔、下侧腔均设置有进气口、出气口，且每个进气口、出气口均设置有单向阀，实现活塞杆伸缩过程中，气缸连接的储气罐始终被充气，激发使用者的康复兴趣；储气罐内滑动安装浮标活塞，且储气罐采用透明材质制成，实时看到浮标活塞的上升高度，对使用者的训练进行激励或者评价。
发明内容
本发明目的在于：提供一种一侧上肢运动通过连杆、齿轮机构以及伸缩杆约束齿轮架实现另一侧上肢反向水平运动、一侧上肢运动通过连杆、齿轮架实现另一侧上肢同步同向运动，以及齿轮架铰接活塞杆，活塞杆伸缩均市气缸对储气罐充气，储气罐内的浮标活塞上升的上肢同步运动的家居训练装置。
本发明的技术方案是这样实现的：一种上肢同步运动的家居训练装置，包括底座1、储气罐3、右上肢机构4、气缸6、左上肢机构7、浮标活塞12、伸缩杆18，所述的底座1呈左右对称结构，所述的右上肢机构4与左上肢机构7关于底座1的左右对称平面左右对称设置；
所述的右上肢机构4包括右立柱401、右转轴402、右手固定装置、右摆臂408、右齿轮411，所述的右立柱401的下端固定在底座1上，右立柱401的上端转动连接右转轴402，右转轴402通过右销轴一403铰接右摆臂408的后部，右销轴一403沿着左右方向水平设置，右摆臂408的前部设置有右手固定装置，右摆臂408的后端通过右销轴二409铰接右连接杆410的前端，右销轴二409沿着上下方向竖直设置，右连接杆410的后端固定右齿轮轴412，右齿轮轴412固定右齿轮411，右齿轮411与左上肢机构7的左齿路711啮合，右齿轮轴412、左齿轮轴712与齿轮架5转动连接；
所述的齿轮架5同时铰接伸缩杆18的上端和气缸6的活塞杆，气缸6固定在伸缩杆18的下端，伸缩杆18的下端直接或间接与底座1铰接；
所述的储气罐3沿着竖直方向设置，储气罐3固定在底座1上，储气罐3的内腔滑动安装浮标活塞12，所述的储气罐3为透明材质制成，并且外圆柱面上设置有高度的刻度，用于方便使用者看到浮标活塞12的上升高度；
所述的气缸6的上侧腔的上端设置有进气口一A1、出气口一P1，气缸6的下侧腔的下端设置有进气口二A2、出气口二P2，进气口一A1通过管路连接单向阀一14后，与大气连通，进气口二A2通过管路连接单向阀二15后，与大气连通，单向阀一14、单向阀二15分别用于气缸6的上侧腔、下侧腔进气时为通路；所述的出气口一P1通过管路连接单向阀四17后、出气口二P2通过管路连接单向阀三16后同时与储气罐3的充气口连接，储气罐3的充气口位于储气罐3的下端，所述的单向阀四17、单向阀三16分别用于气缸6的上侧腔、下侧腔排气时为通路；所述的储气罐3的上端设置有出气口，出气口与大气连通，储气罐3的充气口、出气口并联两位两通阀13的进气口三A3、出气口三P3。
所述的齿轮架5设置有向下伸出的铰接座一501，所述的伸缩杆18包括导向杆181、外伸杆182，导向杆181与外伸杆182滑动配合，外伸杆182的上端通过销轴一9与铰接座一501的后部铰接，铰接座一501的前部通过销轴三19与气缸6的活塞杆铰接，所述的气缸6与伸缩杆18平行设置，气缸6的固定端固定在导向杆181上，导向杆181的下端通过销轴二10与铰接座二11铰接，销轴一9、销轴二10、销轴三19均沿着左右方向水平设置，底座1上设置有铰接座二11的固定支撑。
所述的储气罐3为中空的圆柱形结构，浮标活塞12为金属材料制成，用于对储气罐3内充入的气体施压。
所述的右手固定装置包括右滑套404、右紧定螺栓405、右手绑带406、右手杆407，所述的右滑套404右端设置的内孔与右摆臂408的前部滑动连接，右滑套404右端设置的螺纹孔旋合右紧定螺栓405，右紧定螺栓405用于将右滑套404调整位置后固定在右摆臂408上，右紧定螺栓405旋紧，其端部顶紧右摆臂408来固定右滑套404，右滑套404的左端固定右手杆407的下端，右手杆407的上端、下部固定右手绑带406的两端，右手绑带406用于固定患者的右手。
右连接杆410的后端固定右齿轮轴412的下部，右齿轮轴412的上部固定右齿轮411，齿轮架5呈U形，齿轮架5的U形两平行边沿着前后方向水平设置，U形的开口边朝向前侧，右齿轮轴412的上下端分别与齿轮架5的U形两平行边转动连接。
所述的两位两通阀13手动阀或者电磁阀，上肢同步运动的家居训练装置训练时，两位两通阀13的进气口三A3、出气口三P3处于截止状态。
所述的导向杆181为内腔断面呈T形的槽杆，伸缩杆18为断面呈T形的实心杆，伸缩杆18的T形外轮廓与导向杆181的T形内腔滑动配合。
所述的右立柱401下部固定连接梁8的右端，左上肢机构7的左立柱下部固定连接梁8的左端，连接梁8沿着左右方向水平设置，连接梁8的中部固定铰接座二11。
所述的上肢同步运动的家居训练装置，还包括座椅2，所述的座椅2固定在底座1上，且位于左上肢机构7、右上肢机构4之间。
所述的气缸6的活塞杆向后方、上方伸出。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
采用双侧上肢通过连杆驱动两个相互啮合的齿轮，两个齿轮安装在齿轮架上，齿轮架连接伸缩杆，限制齿轮架的转动，实现双侧上肢左右摆动的反向运动；双侧上肢通过连杆齿轮架以及伸缩杆的伸缩，实现双侧上肢的同步同向上下摆动，实现双侧上肢的两个方向运动的合成运动；同时通过齿轮架牵引气缸的活塞杆，气缸的上侧腔、下侧腔均设置有进气口、出气口，且每个进气口、出气口均设置有单向阀，实现活塞杆伸缩过程中，气缸连接的储气罐始终被充气，激发使用者的康复兴趣；储气罐内滑动安装浮标活塞，且储气罐采用透明材质制成，实时看到浮标活塞的上升高度，对使用者的训练进行激励或者评价。
附图说明
图1是上肢同步运动的家居训练装置的总体结构示意图一。
图2是上肢同步运动的家居训练装置的总体结构示意图二。
图3是右侧上肢肢机构的结构示意图。
图4是双侧上肢后端连接部分的结构示意图。
图5是气缸与双侧上肢连接部分的结构示意图。
图6是储气罐内部装有浮动活塞的结构示意图。
图7是右手掌固定部分的结构示意图。
图8是伸缩杆的结构示意图。
图9是储气罐与气缸连接的气压原理图。
附图标记说明：1-底座、2-座椅、3-储气罐、4-右上肢机构、5-齿轮架、6-气缸、7-左上肢机构、8-连接梁、9-销轴一、10-销轴二、11-铰接座二、12-浮标活塞、13-两位两通阀、14-单向阀一、15-单向阀二、16-单向阀三、17-单向阀四、18-伸缩杆、19-销轴三、401-右立柱、402-右转轴、403-右销轴一、404-右滑套、405-右紧定螺栓、406-右手绑带、407-右手杆、408-右摆臂、409-右销轴二、410-右连接杆、411-右齿轮、412-右齿轮轴、501-铰接座一、711-左齿轮、712-左齿轮轴、181-导向杆、182-外伸杆。
具体实施方式
结合图1-8，本发明的一种上肢同步运动的家居训练装置，包括底座1、座椅2、储气罐3、右上肢机构4、齿轮架5、气缸6、左上肢机构7、连接梁8、销轴一9、销轴二10、铰接座二11、浮标活塞12、两位两通阀13、单向阀一14、单向阀二15、单向阀三16、单向阀四17、伸缩杆18、销轴三19，所述的右上肢机构4包括右立柱401、右转轴402、右销轴一403、右滑套404、右紧定螺栓405、右手绑带406、右手杆407、右摆臂408、右销轴二409、右连接杆410、右齿轮411、右齿轮轴412，所述的底座1呈左右对称结构，所述的右上肢机构4与左上肢机构7关于底座1的左右对称平面左右对称设置。以使用者训练时的前后、左右、上下方位定义本申请的前后、左右、上下方位，以便描述本申请。
所述的右立柱401的下端固定在底座1上，右立柱401沿着竖直方向设置，右立柱401的上端同轴转动连接右转轴402的下端，右转轴402的上端通过右销轴一403铰接右摆臂408的后部，所述的右销轴一403沿着左右方向水平设置，右摆臂408的前部设置有右手固定装置，所述的右摆臂408的后端通过右销轴二409铰接右连接杆410的前端，右销轴二409沿着上下方向竖直设置，右连接杆410的后端固定右齿轮轴412的下部，右齿轮轴412的上部固定右齿轮411，右齿轮411与左上肢机构7的左齿路711啮合，齿轮架5呈U形，齿轮架5的U形两平行边沿着前后方向水平设置，U形的开口边朝向前侧，右齿轮轴412的上下端分别与齿轮架5的U形两平行边转动连接，同样地，左齿轮轴712的上下端分别与齿轮架5的U形两平行边转动连接。
所述的齿轮架5的下侧设置有向下伸出的铰接座一501，铰接座一501的后部通过销轴一9与伸缩杆18的上端铰接，所述的伸缩杆18包括导向杆181、外伸杆182，外伸杆182的上端通过销轴一9与铰接座一501的后部铰接，铰接座一501的前部通过销轴三19与气缸6的活塞杆外伸端部铰接，销轴一9、销轴三19沿着左右方向水平设置，导向杆181与外伸杆182滑动配合，所述的气缸6与伸缩杆18平行设置，气缸6的活塞杆向后方、上方伸出，气缸6的下端为固定端，气缸6的固定端固定在导向杆181的下端，导向杆181的下端通过销轴二10与铰接座二11铰接，销轴二10沿着左右方向水平设置，所述右立柱401的下部固定连接梁8的右端，左上肢机构7的左立柱下部固定连接梁8的左端，连接梁8沿着左右方向水平设置，连接梁8的中部固定铰接座二11。
所述的导向杆181为内腔断面呈T形的槽杆，伸缩杆18为断面呈T形的实心杆，伸缩杆18的T形外轮廓与导向杆181的T形内腔滑动配合，外伸杆182用于限制齿轮架5在水平方向转动，齿轮架5只能前后、上下移动，实现右上肢机构4的右摆臂408、左上肢机构7的左摆臂水平方向相反运动、上下方向同向运动以及两者的合成运动。
所述的储气罐3沿着竖直方向设置，储气罐3的下端固定在底座1的前端，储气罐3为中空的圆柱形结构，储气罐3的内腔滑动安装浮标活塞12，浮标活塞12为金属材料制成，用于对储气罐3内充入的气体施压，所述的储气罐3为透明材质制成，并且外圆柱面上设置有高度的刻度，用于方便使用者看到浮标活塞12的上升高度。
所述的气缸6的上侧腔的上端设置有进气口一A1、出气口一P1，气缸6的下侧腔的下端设置有进气口二A2、出气口二P2，进气口一A1通过管路连接单向阀一14后，与大气连通，进气口二A2通过管路连接单向阀二15后，与大气连通，单向阀一14、单向阀二15分别用于气缸6的上侧腔、下侧腔进气时为通路，排气时为关闭状态；所述的出气口一P1通过管路连接单向阀四17后、出气口二P2通过管路连接单向阀三16后同时与储气罐3的充气口连接，储气罐3的充气口位于储气罐3的下端，所述的单向阀四17、单向阀三16分别用于气缸6的上侧腔、下侧腔排气时为通路，进气时为关闭状态；所述的储气罐3的上端设置有出气口，出气口与大气连通，储气罐3的充气口、出气口并联两位两通阀13的进气口三A3、出气口三P3。
所述的两位两通阀13手动阀或者电磁阀。
使用者使用一种上肢同步运动的家居训练装置训练时，两位两通阀13的进气口三A3、出气口三P3处于截止状态。
所述的右手固定装置包括右滑套404、右紧定螺栓405、右手绑带406、右手杆407，所述的右滑套404右端设置的内孔与右摆臂408的前部滑动连接，右滑套404右端设置的螺纹孔旋合右紧定螺栓405，右紧定螺栓405用于将右滑套404调整位置后固定在右摆臂408上，右紧定螺栓405旋紧，其端部顶紧右摆臂408来固定右滑套404，右滑套404的左端固定右手杆407的下端，右手杆407的上端、下部固定右手绑带406的两端，右手绑带406用于固定患者的右手。
所述的座椅2固定在底座1上，且位于左上肢机构7、右上肢机构4之间。
使用者需要上肢肢训练时，将两位两通阀13的进气口三A3、出气口三P3处于连通状态，储气罐3的出气口、进气口与大气连通，浮标活塞12靠重力下落至储气罐3的底部，气缸6的上侧腔通过单向阀一14、单向阀四17与大气连通，下侧腔通过单向阀二15、单向阀三16与大气连通，调整右手固定装置的前后位置，上抬或者下压右摆臂408前部，调整右摆臂408前部的位置，适应使用者的右手掌位置，同样地调整左手固定装置的位置，适应使用者的左手掌位置，将患者的右手掌心贴在右手杆407上，绑紧右手绑带406，固定使用者右手掌，同样地固定使用者的左手掌，使用者上肢左右摆动右摆臂408，通过右连接杆410摆动，带动右齿轮411转动，右齿轮411与左齿轮711啮合，且齿轮架5铰接伸缩杆18，齿轮架5不能转动，所以左上肢机构7的左摆臂与又摆臂与右摆臂408的左右摆动方向相反，实现一侧上肢带动另一侧上肢的运动，同时右上肢机构4与左上肢机构7摆动时，齿轮架5前后移动，伸缩杆18伸缩运动，气缸6的活塞杆伸缩运动，气缸6的活塞杆外伸时，单向阀一14、单向阀三16截止，单向阀二15、单向阀四17打开，空气从单向阀二15进入到气缸6的下侧腔，气缸6的上侧腔气体通过单向阀四17冲入到储气罐3中，推动浮标活塞12上升；当气缸6的活塞杆缩回时，单向阀一14、单向阀三16打开，单向阀二15、单向阀四17截止，空气从单向阀一14进入到气缸6的下侧腔，气缸6的上侧腔气体通过单向阀三16冲入到储气罐3中，推动浮标活塞12上升；即活塞杆伸缩过程中，储气罐3均充气。
使用者右上肢向上摆动右摆臂408时，右转轴402转动，同时通过右连接杆410带动齿轮架5向上摆动，齿轮架5通过左上肢机构7的左连接杆向上摆动，实现双侧上肢的同步上下摆动，带动伸缩杆18、气缸6的活塞杆伸缩，实现对储气罐3的充气。
使用者可以右侧大臂上下、左右同时摆动，使用者的左侧上肢也同步运动，例如右上肢从前侧向上、向身体外侧、向后摆动的弧线，左上肢左同样向上、向身体外侧、向后摆动的弧线运动，带动伸缩杆18、气缸6的活塞杆伸缩，实现对储气罐3的充气。
储气罐3内的浮标活塞12持续上升，达到设定高度后，完成预定的运动量，实时显示使用者的运动量，对使用者的运动量进行观测和评价，完成训练后，控制两位两通阀13的进气口三A3、出气口三P3处于连通状态，储气罐3的出气口、进气口与大气连通，浮标活塞12靠重力下落至储气罐3的底部。

Claims (10)

1.一种上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：包括底座(1)、储气罐(3)、右上肢机构(4)、气缸(6)、左上肢机构(7)、浮标活塞(12)、伸缩杆(18)，所述的底座(1)呈左右对称结构，所述的右上肢机构(4)与左上肢机构(7)关于底座(1)的左右对称平面左右对称设置；
所述的右上肢机构(4)包括右立柱(401)、右转轴(402)、右手固定装置、右摆臂(408)、右齿轮(411)，所述的右立柱(401)的下端固定在底座(1)上，右立柱(401)的上端转动连接右转轴(402)，右转轴(402)通过右销轴一(403)铰接右摆臂(408)的后部，右销轴一(403)沿着左右方向水平设置，右摆臂(408)的前部设置有右手固定装置，右摆臂(408)的后端通过右销轴二(409)铰接右连接杆(410)的前端，右销轴二(409)沿着上下方向竖直设置，右连接杆(410)的后端固定右齿轮轴(412)，右齿轮轴(412)固定右齿轮(411)，右齿轮(411)与左上肢机构(7)的左齿路(711)啮合，右齿轮轴(412)、左齿轮轴(712)与齿轮架(5)转动连接；
所述的齿轮架(5)同时铰接伸缩杆(18)的上端和气缸(6)的活塞杆，气缸(6)固定在伸缩杆(18)的下端，伸缩杆(18)的下端直接或间接与底座(1)铰接；
所述的储气罐(3)沿着竖直方向设置，储气罐(3)固定在底座(1)上，储气罐(3)的内腔滑动安装浮标活塞(12)，所述的储气罐(3)为透明材质制成，并且外圆柱面上设置有高度的刻度，用于方便使用者看到浮标活塞(12)的上升高度；
所述的气缸(6)的上侧腔的上端设置有进气口一(A1)、出气口一(P1)，气缸(6)的下侧腔的下端设置有进气口二(A2)、出气口二(P2)，进气口一(A1)通过管路连接单向阀一(14)后，与大气连通，进气口二(A2)通过管路连接单向阀二(15)后，与大气连通，单向阀一(14)、单向阀二(15)分别用于气缸(6)的上侧腔、下侧腔进气时为通路；所述的出气口一(P1)通过管路连接单向阀四(17)后、出气口二(P2)通过管路连接单向阀三(16)后同时与储气罐(3)的充气口连接，储气罐(3)的充气口位于储气罐(3)的下端，所述的单向阀四(17)、单向阀三(16)分别用于气缸(6)的上侧腔、下侧腔排气时为通路；所述的储气罐(3)的上端设置有出气口，出气口与大气连通，储气罐(3)的充气口、出气口并联两位两通阀(13)的进气口三(A3)、出气口三(P3)。
2.根据权利要求1所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的齿轮架(5)设置有向下伸出的铰接座一(501)，所述的伸缩杆(18)包括导向杆(181)、外伸杆(182)，导向杆(181)与外伸杆(182)滑动配合，外伸杆(182)的上端通过销轴一(9)与铰接座一(501)的后部铰接，铰接座一(501)的前部通过销轴三(19)与气缸(6)的活塞杆铰接，所述的气缸(6)与伸缩杆(18)平行设置，气缸(6)的固定端固定在导向杆(181)上，导向杆(181)的下端通过销轴二(10)与铰接座二(11)铰接，销轴一(9)、销轴二(10)、销轴三(19)均沿着左右方向水平设置，底座(1)上设置有铰接座二(11)的固定支撑。
3.根据权利要求1所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的储气罐(3)为中空的圆柱形结构，浮标活塞(12)为金属材料制成，用于对储气罐(3)内充入的气体施压。
4.根据权利要求1所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的右手固定装置包括右滑套(404)、右紧定螺栓(405)、右手绑带(406)、右手杆(407)，所述的右滑套(404)右端设置的内孔与右摆臂(408)的前部滑动连接，右滑套(404)右端设置的螺纹孔旋合右紧定螺栓(405)，右紧定螺栓(405)用于将右滑套(404)调整位置后固定在右摆臂(408)上，右紧定螺栓(405)旋紧，其端部顶紧右摆臂(408)来固定右滑套(404)，右滑套(404)的左端固定右手杆(407)的下端，右手杆(407)的上端、下部固定右手绑带(406)的两端，右手绑带(406)用于固定患者的右手。
5.根据权利要求1所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的右连接杆(410)的后端固定右齿轮轴(412)的下部，右齿轮轴(412)的上部固定右齿轮(411)，齿轮架(5)呈U形，齿轮架(5)的U形两平行边沿着前后方向水平设置，U形的开口边朝向前侧，右齿轮轴(412)的上下端分别与齿轮架(5)的U形两平行边转动连接。
6.根据权利要求1所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的两位两通阀(13)手动阀或者电磁阀，上肢同步运动的家居训练装置训练时，两位两通阀(13)的进气口三(A3)、出气口三(P3)处于截止状态。
7.根据权利要求1-6任一项所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的导向杆(181)为内腔断面呈T形的槽杆，伸缩杆(18)为断面呈T形的实心杆，伸缩杆(18)的T形外轮廓与导向杆(181)的T形内腔滑动配合。
8.根据权利要求2所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的右立柱(401)下部固定连接梁(8)的右端，左上肢机构(7)的左立柱下部固定连接梁(8)的左端，连接梁(8)沿着左右方向水平设置，连接梁(8)的中部固定铰接座二(11)。
9.根据权利要求1-6任一项所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：还包括座椅(2)，所述的座椅(2)固定在底座(1)上，且位于左上肢机构(7)、右上肢机构(4)之间。
10.根据权利要求1-6任一项所述的上肢同步运动的家居训练装置，其特征在于：所述的气缸(6)的活塞杆向后方、上方伸出。
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