CN111265384B - 一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法 - Google Patents

一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111265384B
CN111265384B CN202010110073.1A CN202010110073A CN111265384B CN 111265384 B CN111265384 B CN 111265384B CN 202010110073 A CN202010110073 A CN 202010110073A CN 111265384 B CN111265384 B CN 111265384B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connecting rod
hinge point
point
seat
crank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010110073.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111265384A (zh
Inventor
陈建能
喻陈楠
周乔君
赵华成
宗燕宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Original Assignee
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Sci Tech University ZSTU filed Critical Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority to CN202010110073.1A priority Critical patent/CN111265384B/zh
Publication of CN111265384A publication Critical patent/CN111265384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111265384B publication Critical patent/CN111265384B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/024—Knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0244—Hip
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0266—Foot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0277—Elbow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0281—Shoulder
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0119—Support for the device
    • A61H2201/0138—Support for the device incorporated in furniture
    • A61H2201/0149—Seat or chair
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明公开了一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法。现有技术中辅助运动座椅结构及控制复杂。本发明包括座椅组件和单侧手脚联动机构。单侧手脚联动机构共有两个。两个单侧手脚联动机构分别设置在座椅组件的两侧。单侧手脚联动机构包括下肢六杆机构组件、上肢四杆机构组件、绑带组件和脚踏板。下肢六杆机构组件包括第一连杆、第一三角承力框架、第二三角承力框架、第二连杆和三点式曲柄。上肢四杆机构组件的底部位于下肢六杆机构组件顶部的外侧。上肢四杆机构组件包括第三连杆和第四连杆。本发明利用单自由度四杆和六杆的组合机构可实现上下肢肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节的同步康复训练。

Description

一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法
技术领域
本发明属于康复机械装置技术领域，具体涉及一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法。
背景技术
脑血管疾病是威胁人类生命健康的重大疾病之一，死亡率和致残率极高，并且近年来发病率呈上升趋势。临床证明，多数脑血管意外后遗症使用者可以通过早期康复治疗、术后康复训练和配备必要的康复器具，部分或全部地改善或恢复其丧失的肢体功能。
传统的脑血管疾病使用者的肢体功能障碍的康复主要依赖于理论的物理疗法和治疗师一对一徒手对使用者进行指导和训练。这种传统的康复服务虽然能够发挥一定的效力，但因其价格昂贵、对人力资源的高度依赖性、时间和难度均难以得到保障、治疗效果也多取决于治疗师的经验和水平等缺陷，并不是使用者的最佳选择。
针对传统的康复服务主要依靠人力的缺陷，市场上也出现了不少训练器械。但是总的来说，我国的辅助训练机械行业仍然比较薄弱，在机构的复杂性和灵活性上和国外相比仍有一定的差距。现有的肢体辅助训练装置基本上都是单一地针对上肢或者下肢进行训练，对于上肢最多只能实现肩关节、肘关节、腕关节和手指关节的同步训练，同样对于下肢最多只能实现髋关节、膝关节和踝关节的同步训练，同步训练的关节数少，将上肢和下肢的训练分开，忽视了全身的协调性。
而且现有的肢体康复训练装置大多都是通过多关节多自由度协调控制来模拟人体各关节的轨迹曲线，由于同时控制的变量比较多，对控制算法提出了较高的要求，然而实际上人体各关节的运动都有固定的模式和特点，从理论上说不需要用到过多的变量就能实现其运动轨迹。单自由度机构具有结构简单、控制简单、经济性好等优点，人体上下肢多关节的同步协调训练完全可以用单自由度机构来实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中辅助运动座椅结构及控制复杂的缺陷，提供一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法。
本发明一种上下肢多关节同步协调训练座椅，包括座椅组件和单侧手脚联动机构。所述的单侧手脚联动机构共有两个。两个单侧手脚联动机构分别设置在座椅组件的两侧。单侧手脚联动机构包括下肢六杆机构组件、上肢四杆机构组件、绑带组件(2)和脚踏板(6)。
所述的下肢六杆机构组件包括第一连杆(4)、第一三角承力框架(5)、第二三角承力框架(7)、第二连杆(8)和三点式曲柄(13)。三点式曲柄(13)的第一联动位与座椅组件构成转动副，并由电机驱动。三点式曲柄(13)的第三联动位与第一三角承力框架(5)的第三联动位铰接，形成铰接点E。三点式曲柄(13)的第二联动位与第二连杆(8)的一端铰接，形成铰接点F。第二连杆(8)的另一端与第二三角承力框架(7)的第一联动位铰接，形成铰接点D。第一三角承力框架(5)的第二联动位与第二三角承力框架(7)的第二联动位铰接，形成铰接点B。第一三角承力框架(5)的第三联动位与第一连杆(4)的外端铰接，形成铰接点A。第一连杆(4)的内端与座椅组件的椅面内端铰接，形成铰接点M。第二三角承力框架(7)上具有脚尖随动位C。
所述的上肢四杆机构组件的底部位于下肢六杆机构组件顶部的外侧。上肢四杆机构组件包括第三连杆(3)和第四连杆(1)。第四连杆(1)的内端与座椅组件的椅背顶部铰接，形成铰接点P。第四连杆(1)的外端与第三连杆(3)的一端铰接，形成铰接点Q。第三连杆(3)的另一端与第一连杆(4)的中部铰接，形成铰接点N。第三连杆(3)与第一连杆(4)的铰接处设置有套筒(17)。
所述的脚踏板(6)固定在第二三角承力框架(7)的内侧，且位于铰接点B与脚尖随动位C之间。绑带组件(2)包括小腿绑带、大腿绑带、小臂绑带和大臂绑带。小腿绑带固定在第一三角承力框架(5)上，且位于铰接点A与铰接点B之间；大腿绑带固定在第一连杆(4)上；小臂绑带均固定在第三连杆(3)上；大臂绑带均固定在第三连杆(3)上。
作为优选，所述的座椅组件包括座椅(20)、台阶(12)、两个吊耳(19)和两个挡板(21)。台阶(12)设置在座椅(20)的前侧。两个吊耳(19)对称安装在座椅(30)椅背顶部的两侧；两块挡板(21)通过螺栓对称安装在座椅(20)椅面内端的两侧。两个挡板(21)及两个吊耳(19)上均开设有轴承孔；各轴承孔的轴线均平行于座椅的宽度方向，且在同一竖直平面内。第一连杆(4)与对应的挡板(21)铰接。第四连杆(1)与对应的吊耳(19)铰接。
作为优选，所述套筒17的长度约为90mm。第一连杆(4)的杆长为550mm；第一三角承力框架(5)上铰接点A与铰接点B的间距为400mm；第一三角承力框架(5)的铰接点A和铰接点E的间距为941mm，铰接点B与铰接点E的间距为633mm；第二三角承力框架(7)上的铰接点B与铰接点D的间距为273mm，铰接点B和脚尖随动位C的间距为250mm，铰接点D与脚尖随动位C的间距为378mm；第二连杆(8)的杆长为428mm；三点式曲柄(13)上第一联动位与第三联动位的间距为309mm，第二联动位与第三联动位的间距为309mm；第一曲柄(22)与第一短连接杆(25)之间的夹角约为21°。
作为优选，本发明一种上下肢多关节同步协调训练座椅还包括电机组件。所述的电机组件包括电机底座(11)和电机支架(10)。两个电机底座(11)分别设置在座椅组件前部的两侧。两个电机支架(10)分别通过螺栓固定在两个电机底座(11)上。两个电机(9)分别固定在两个电机支架(10)上。两个电机(9)的输出轴与三点式曲柄(13)的第一联动位固定。
作为优选，所述电机轴的轴线与第一连杆(4)的内端之间的水平距离约为691mm，竖直距离约为620mm。
作为优选，所述的单侧手脚联动机构还包括传动连接组件。所述的传动连接组件包括短轴(16)、第一轴承(18)、第二轴承(14)和卡簧(15)。第一轴承(18)、第二轴承(14)的外圈分别嵌入第三连杆(3)端部、第一连杆(4)中部的铰接孔中。短轴(16)穿过第一轴承(18)及第二轴承(14)的内圈，使得第三连杆(3)与第一连杆(4)构成转动副。短轴(16)上套置有套筒(17)；套筒(17)位于第一轴承(18)与第二轴承(14)之间。
作为优选，所述的三点式曲柄(13)包括第一曲柄(22)和第一短连接杆(25)。第一短连接杆(25)的一端固定有第一铰轴(24)，另一端固定有第二铰轴(26)；第一铰轴(24)卡入第一曲柄(22)的外端上开设的卡槽。第一曲柄(22)的内端、第一铰轴(24)、第二铰轴(26)分别为三点式曲柄(13)的第一联动位、第二联动位、第三联动位。
作为优选，所述的脚踏板(6)上设置有绑脚带。
该上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法具体如下：
步骤一、使用者坐上座椅组件，将两个脚掌分别放置在两个单侧手脚联动机构内的脚踏板，并将大臂、小臂、大腿、小腿利用绑带组件(2)分别绑在对应单侧手脚联动机构的第四连杆(1)、第三连杆(3)、第一连杆(4)、第一三角承力框架(5)上；使用者用双手分别抓在两个单侧手脚联动机构内的连接套筒(17)上。
步骤二、两个单侧手脚联动机构内三点式曲柄(13)相互错开(180)°后，两个三点式曲柄(13)同步转动，始终保持180°的相位差。三点式曲柄(13)的转动带动单侧手脚联动机构运动，从而带动使用者的上下肢运动，实现肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节的辅助运动训练。
步骤三、训练预设时长后，两个三点式曲柄(13)停止运动；使用者解开绑带组件(2)，使用者离开座椅，完成本次的辅助训练。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明利用单自由度四杆和六杆的组合机构可实现上下肢肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节的同步康复训练，具有同时训练的关节数多、机械结构简单、成本低、操作简单等优点。
2、仿真与试验发现，人体上下肢在进行康复训练时，肘关节、腕关节和膝关节处的轨迹曲线为一段圆弧，踝关节与脚尖部位的轨迹曲线为类斜椭圆轨迹。本发明带动各关节的轨迹曲线与人体工程学的轨迹曲线基本一致，从而能够模拟真实的运动，更加人性化，可以达到良好的康复效果。
3、本发明左右两侧的装置结构完全一致，并且每侧装置的自由度为1，通过一个动力源就能够带动上肢和下肢运动；因此本发明加工装配简单、控制简单。
4、本发明采用座椅和脚踏式设计，人体在康复训练时背部和脚底都受到支撑力，避免了在康复训练过程中下肢向前屈伸可能造成的不适。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中座椅组件的示意图；
图3为本发明中三点式曲柄的示意图；
图4为本发明中传动连接组件的示意图(即图1中A部分的局部放大图)；
图5为本发明中单侧手脚联动机构的运动简图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种上下肢多关节同步协调训练座椅，包括座椅组件、电机组件和单侧手脚联动机构。座椅组件包括座椅20、台阶12、两个吊耳19和两个挡板21。台阶12设置在座椅20的前侧，用于辅助使用者坐上座椅20。两个吊耳19通过螺栓对称安装在座椅30椅背顶部的两侧，位置与使用者的两肩分别对应；两块挡板21通过螺栓对称安装在座椅20椅面内端的两侧，位置与使用者的臀部两侧分别对应。两个挡板21及两个吊耳19上均开设有轴承孔；各轴承孔的轴线均平行于座椅的宽度方向，且在同一竖直平面内。
如图1所示，电机组件包括电机底座11、电机支架10和电机9。两个电机底座11分别设置在台阶12的两侧。两个电机支架10分别通过螺栓固定在两个电机底座11上。两个电机9分别固定在两个电机支架10上。两个电机9分别驱动两个单侧手脚联动机构内的三点式曲柄13(OEF)。
如图1、3、4和5所示，单侧手脚联动机构共有两个。两个单侧手脚联动机构分别设置在座椅组件的两侧，与两个挡板分别对应。单侧手脚联动机构包括下肢六杆机构组件(M-ABE-BCD-DF-OEF)、上肢四杆机构组件(MN-NQ-QP)、传动连接组件(由14-18组成)、绑带组件2和脚踏板6。下肢六杆机构组件包括第一连杆4(MA)、第一三角承力框架5(ABE)、第二三角承力框架7(BCD)、第二连杆8(DF)和三点式曲柄13(OEF，由22-26组成)。三点式曲柄13(OEF)包括第一曲柄22和第一短连接杆25。第一短连接杆25的一端固定有第一铰轴24，另一端固定有第二铰轴26；第一铰轴24卡入第一曲柄22的外端(F)上开设的卡槽，使得第一曲柄22和第一短连接杆25固定在一起。第一曲柄22的内端、第一铰轴24、第二铰轴26分别为三点式曲柄13的第一联动位(O点)、第二联动位(F点)、第三联动位(E点)。
三点式曲柄13的第一联动位与对应电机9的输出轴通过键连接。电机9的输出轴轴线到地面的距离大于第一曲柄22的长度。电机轴的轴线与座椅组件中挡板21上轴承孔的轴线之间的水平距离约为691mm，竖直距离约为620mm。三点式曲柄13的第三联动位与第一三角承力框架5(ABE)的第三联动位通过第二铰轴26铰接，形成铰接点E。三点式曲柄13的第二联动位与第二连杆8(DF)的一端通过第一铰轴26铰接，形成铰接点F。第二连杆8的另一端与第二三角承力框架7的第一联动位铰接，形成铰接点D。第一三角承力框架5(ABE)的第二联动位与第二三角承力框架7的第二联动位铰接，形成铰接点B。第一三角承力框架5(ABE)的第三联动位与第一连杆4(MA)的外端铰接，形成铰接点A。第一连杆4(MA)的内端与对应的挡板21上的轴承孔构成转动副，形成铰接点M。第二三角承力框架7上具有脚尖随动位C；第二三角承力框架7上具有脚尖随动位C位于铰接点B远离第一三角承力框架5的一侧。
上肢四杆机构组件的底部位于下肢六杆机构组件顶部的外侧。上肢四杆机构组件包括第三连杆3(NQ)和第四连杆1(PQ)。第四连杆1(PQ)的内端与对应吊耳19上的轴承孔构成转动副，形成铰接点P。第四连杆1(PQ)的外端与第三连杆3(NQ)的一端铰接，形成铰接点Q。第三连杆3(NQ)的另一端与第一连杆4(MA)的中部通过传动连接组件铰接，形成铰接点N。
传动连接组件包括短轴16、第一轴承18、套筒17、第二轴承14和卡簧15。第一轴承18、第二轴承14的外圈分别嵌入第三连杆3(NQ)端部、第一连杆4(MA)中部的铰接孔中。短轴16穿过第一轴承18及第二轴承14的内圈，使得第三连杆3(NQ)与第一连杆4(MA)构成转动副。短轴16上套置有套筒17；套筒17位于第一轴承18与第二轴承14之间。第一轴承18内圈的一侧用短轴16的轴肩定位，另一侧用套筒17定位；第二轴承14内圈的一侧用套筒17定位，另一侧用卡簧15定位。
如图1所示，脚踏板6固定在第二三角承力框架7的内侧，且位于铰接点B与脚尖随动位C之间。脚踏板6上设置有用于固定使用者脚掌的绑脚带，使得脚踏板近似于拖鞋固定使用者的脚掌。绑带组件2包括小腿绑带、大腿绑带、小臂绑带和大臂绑带。小腿绑带固定在第一三角承力框架5上，且位于铰接点A与铰接点B之间，用于固定使用者的小腿；两条大腿绑带均固定在第一连杆4上，用于固定使用者的大腿；小臂绑带均固定在第三连杆3上，用于固定使用者的小臂；大臂绑带均固定在第三连杆3上，用于固定使用者的大臂。
套筒17的长度约为90mm。第一连杆4(MA)的杆长为550mm；第一三角承力框架5上铰接点A与铰接点B的间距为400mm；第一三角承力框架5的铰接点A和铰接点E的间距为941mm，铰接点B与铰接点E的间距为633mm；第二三角承力框架7上的铰接点B与铰接点D的间距为273mm，铰接点B和脚尖随动位C的间距为250mm，铰接点D与脚尖随动位C的间距为378mm；第二连杆8(DF)的杆长为428mm；三点式曲柄13上第一联动位(O点)与第三联动位(F点)的间距为309mm，第二联动位(E点)与第三联动位(F点)的间距为309mm，第一曲柄22(OF)与第一短连接杆25(EF)之间的安装角约为21°。本实施例所述的各个杆件的长度适用于身高为165～185mm的使用者(最佳为身高175mm的使用者)；通过改变座椅及各个杆件的尺寸大小，能够使得本发明适用于不同身高体型的使用者。因此，本发明能够设计多个不同的尺寸型号，来适应不同身高体型的使用者。
如图5所示，单侧手脚联动机构的自由度为1，当电机9带动三点式曲柄13(OEF)绕O点转动时，脚尖随动位C及铰接点B作类斜椭圆运动；铰接点N及铰接点A均绕铰接点M做圆弧往复运动；将铰接点Q绕铰接点P做圆弧往复运动；使用过程中，使用者的肩关节位于铰接点P处，肘关节位于铰接点Q处，腕关节位于铰接点N处，髋关节位于铰接点M处，膝关节位于铰接点A处，踝关节位于铰接点B处，脚尖位于脚尖随动位C处。
可见，一个单侧手脚联动机构仅需一个电机驱动即可实现上下肢肩关节(P)、肘关节(Q)、腕关节(N)、髋关节(M)、膝关节(A)和踝关节(B)的康复训练。人体上下肢在进行康复训练时，肘关节、腕关节和膝关节处的轨迹曲线为一段圆弧，踝关节与脚尖部位的轨迹曲线为类斜椭圆轨迹；人体大臂向后摆动的最大角度小于50°，大臂向前摆动的最大角度小于30°，大臂和小臂的最大夹角小于170°，大臂和小臂的最小夹角大于70°，大腿与水平面的最大夹角小于60°，大腿与水平面的最小夹角大于6°，大腿与小腿的最大夹角小于132°，大腿与小腿的最小夹角大于80°，小腿和脚掌的最大夹角小于135°，小腿和脚掌的最小夹角大于90°；各个极限夹角均在人体的关节活动范围内，能够保证使用者的安全；各关节的轨迹曲线与锻炼过程中的人体工程学轨迹曲线基本一致，从而能够模拟真实的运动，更加人性化，可以达到良好的康复效果。同时，由于单自由度六杆机构的运动轨迹完全由结构尺寸确定，故能够避免因电机失控带来的危险。
该上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法具体如下：
步骤一、在辅助人员的帮助下，使用者利用台阶12坐上座椅20，将两个脚掌分别放置在两个单侧手脚联动机构内的脚踏板，并将大臂、小臂、大腿、小腿利用绑带组件2分别绑在对应单侧手脚联动机构的第四连杆1(PQ)、第三连杆3(QN)、第一连杆4(MA)、第一三角承力框架5(AB)上；使用者用双手分别抓在两个单侧手脚联动机构内的连接套筒17上，后背倚靠在座椅椅背上。
步骤二、启动其中一个电机9，使得在两个单侧手脚联动机构内三点式曲柄13相互错开180°后，两个电机9反向等速转动。两个三点式曲柄13同向等速转动，始终保持180°的相位差。三点式曲柄13的转动带动单侧手脚联动机构运动，从而带动使用者的上下肢运动，实现肩关节(P)、肘关节(Q)、腕关节(N)、髋关节(M)、膝关节(A)和踝关节(B)的辅助运动训练，并且各关节的轨迹曲线与人体工程学中的轨迹曲线基本一致。
步骤三、训练预设时长后，两个电机停转；辅助人员帮助使用者解开绑带组件2，使用者离开座椅，完成本次的辅助训练。

Claims (7)

1.一种上下肢多关节同步协调训练座椅，包括座椅组件和单侧手脚联动机构；其特征在于：所述的单侧手脚联动机构共有两个；两个单侧手脚联动机构分别设置在座椅组件的两侧；单侧手脚联动机构包括下肢六杆机构组件、上肢四杆机构组件、绑带组件(2)和脚踏板(6)；
所述的下肢六杆机构组件包括第一连杆(4)、第一三角承力框架(5)、第二三角承力框架(7)、第二连杆(8)和三点式曲柄(13)；三点式曲柄(13)的第一联动位与电机组件中的电机构成转动副，并由电机驱动；三点式曲柄(13)的第三联动位与第一三角承力框架(5)的第三联动位铰接，形成铰接点E；三点式曲柄(13)的第二联动位与第二连杆(8)的一端铰接，形成铰接点F；第二连杆(8)的另一端与第二三角承力框架(7)的第一联动位铰接，形成铰接点D；第一三角承力框架(5)的第二联动位与第二三角承力框架(7)的第二联动位铰接，形成铰接点B；第一三角承力框架(5)的第三联动位与第一连杆(4)的外端铰接，形成铰接点A；第一连杆(4)的内端与座椅组件的椅面内端铰接，形成铰接点M；第二三角承力框架(7)上具有脚尖随动位C；
所述的上肢四杆机构组件的底部位于下肢六杆机构组件顶部的外侧；上肢四杆机构组件包括第三连杆(3)和第四连杆(1)；第四连杆(1)的内端与座椅组件的椅背顶部铰接，形成铰接点P；第四连杆(1)的外端与第三连杆(3)的一端铰接，形成铰接点Q；第三连杆(3)的另一端与第一连杆(4)的中部铰接，形成铰接点N；第三连杆(3)与第一连杆(4)的铰接处设置有套筒(17)；
所述的脚踏板(6)固定在第二三角承力框架(7)的内侧，且位于铰接点B与脚尖随动位C之间；绑带组件(2)包括小腿绑带、大腿绑带、小臂绑带和大臂绑带；小腿绑带固定在第一三角承力框架(5)上，且位于铰接点A与铰接点B之间；大腿绑带固定在第一连杆(4)上；小臂绑带均固定在第三连杆(3)上；大臂绑带均固定在第四连杆(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种上下肢多关节同步协调训练座椅，其特征在于：所述的座椅组件包括座椅(20)、台阶(12)、两个吊耳(19)和两个挡板(21)；台阶(12)设置在座椅(20)的前侧；两个吊耳(19)对称安装在座椅(20)椅背顶部的两侧；两块挡板(21)通过螺栓对称安装在座椅(20)椅面内端的两侧；两个挡板(21)及两个吊耳(19)上均开设有轴承孔；各轴承孔的轴线均平行于座椅的宽度方向，且在同一竖直平面内；第一连杆(4)与对应的挡板(21)铰接；第四连杆(1)与对应的吊耳(19)铰接。
3.根据权利要求2所述的一种上下肢多关节同步协调训练座椅，其特征在于：所述套筒(17)的长度为90mm；第一连杆(4)的杆长为550mm；第一三角承力框架(5)上铰接点A与铰接点B的间距为400mm；第一三角承力框架(5)的铰接点A和铰接点E的间距为941mm，铰接点B与铰接点E的间距为633mm；第二三角承力框架(7)上的铰接点B与铰接点D的间距为273mm，铰接点B和脚尖随动位C的间距为250mm，铰接点D与脚尖随动位C的间距为378mm；第二连杆(8)的杆长为428mm；三点式曲柄(13)上第一联动位与第三联动位的间距为309mm，第二联动位与第三联动位的间距为309mm；所述的三点式曲柄(13)包括第一曲柄(22)和第一短连接杆(25)；第一短连接杆(25)的一端固定有第一铰轴(24)，另一端固定有第二铰轴(26)；第一铰轴(24)卡入第一曲柄(22)的外端上开设的卡槽；第一曲柄(22)的内端、第一铰轴(24)、第二铰轴(26)分别为三点式曲柄(13)的第一联动位、第二联动位、第三联动位；第一曲柄(22)与第一短连接杆(25)之间的夹角为21°。
4.根据权利要求1所述的一种上下肢多关节同步协调训练座椅，其特征在于：还包括电机组件；所述的电机组件包括电机底座(11)和电机支架(10)；两个电机底座(11)分别设置在座椅组件前部的两侧；两个电机支架(10)分别通过螺栓固定在两个电机底座(11)上；两个电机(9)分别固定在两个电机支架(10)上；两个电机(9)的输出轴与三点式曲柄(13)的第一联动位固定。
5.根据权利要求1所述的一种上下肢多关节同步协调训练座椅，其特征在于：所述电机的输出轴的轴线与第一连杆(4)的内端之间的水平距离为691mm，竖直距离为620mm。
6.根据权利要求1所述的一种上下肢多关节同步协调训练座椅，其特征在于：所述的单侧手脚联动机构还包括传动连接组件；所述的传动连接组件包括短轴(16)、第一轴承(18)、第二轴承(14)和卡簧(15)；第一轴承(18)、第二轴承(14)的外圈分别嵌入第三连杆(3)端部、第一连杆(4)中部的铰接孔中；短轴(16)穿过第一轴承(18)及第二轴承(14)的内圈，使得第三连杆(3)与第一连杆(4)构成转动副；短轴(16)上套置有套筒(17)；套筒(17)位于第一轴承(18)与第二轴承(14)之间。
7.根据权利要求1所述的一种上下肢多关节同步协调训练座椅，其特征在于：所述的脚踏板(6)上设置有绑脚带。
CN202010110073.1A 2020-02-23 2020-02-23 一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法 Active CN111265384B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010110073.1A CN111265384B (zh) 2020-02-23 2020-02-23 一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010110073.1A CN111265384B (zh) 2020-02-23 2020-02-23 一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111265384A CN111265384A (zh) 2020-06-12
CN111265384B true CN111265384B (zh) 2022-07-08

Family

ID=70994047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010110073.1A Active CN111265384B (zh) 2020-02-23 2020-02-23 一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111265384B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112057300B (zh) * 2020-10-10 2022-04-19 新乡医学院第三附属医院 一种骨科创伤治疗用康复锻炼装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207216A (en) * 1992-10-05 1993-05-04 Sweeny David R Physical therapy machine
US6019740A (en) * 1997-12-19 2000-02-01 Hausman; John M. Actuator driven stretching and exercise device
CN2501492Y (zh) * 2001-10-15 2002-07-24 刘柏林 半身不遂患者康复学步机
CN102641575A (zh) * 2012-05-16 2012-08-22 河北工业大学 休闲健身椅
CN203763459U (zh) * 2014-03-28 2014-08-13 芜湖天人智能机械有限公司 一种肢体协调运动康健椅
CN205198841U (zh) * 2015-11-10 2016-05-04 熊小玲 一种心脑血管康复训练仪器
CN105833469A (zh) * 2016-05-24 2016-08-10 界首市华盛塑料机械有限公司 一种康复理疗设备
CN108095975A (zh) * 2018-01-29 2018-06-01 安阳市翔宇医疗设备有限责任公司 组合式踝关节训练装置
CN108852652A (zh) * 2018-04-26 2018-11-23 宁波蒙曼生物科技有限公司 一种便携式多功能按摩轮椅

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106109163B (zh) * 2016-06-20 2018-12-07 西安交通大学 一种三位姿康复机器人

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207216A (en) * 1992-10-05 1993-05-04 Sweeny David R Physical therapy machine
US6019740A (en) * 1997-12-19 2000-02-01 Hausman; John M. Actuator driven stretching and exercise device
CN2501492Y (zh) * 2001-10-15 2002-07-24 刘柏林 半身不遂患者康复学步机
CN102641575A (zh) * 2012-05-16 2012-08-22 河北工业大学 休闲健身椅
CN203763459U (zh) * 2014-03-28 2014-08-13 芜湖天人智能机械有限公司 一种肢体协调运动康健椅
CN205198841U (zh) * 2015-11-10 2016-05-04 熊小玲 一种心脑血管康复训练仪器
CN105833469A (zh) * 2016-05-24 2016-08-10 界首市华盛塑料机械有限公司 一种康复理疗设备
CN108095975A (zh) * 2018-01-29 2018-06-01 安阳市翔宇医疗设备有限责任公司 组合式踝关节训练装置
CN108852652A (zh) * 2018-04-26 2018-11-23 宁波蒙曼生物科技有限公司 一种便携式多功能按摩轮椅

Also Published As

Publication number Publication date
CN111265384A (zh) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103006416B (zh) 机械式下肢康复机器人助行装置
CN106726363B (zh) 一种可穿戴仿生液压下肢康复助行机械装置
CN108743230B (zh) 一种用于四肢拉伸恢复的座椅式机器人辅助装置
CN100358599C (zh) 锻炼设备
CN109223438B (zh) 一种腿部康复训练器
US5343856A (en) Complete body passive exercise machine
CN101999970A (zh) 并联式多自由度踝关节康复训练器
CN107822829A (zh) 一种上肢康复机器人
CN105997439A (zh) 肌电信号控制的具有球副的三自由度踝关节辅助康复装置
CN106236512B (zh) 一种实现行走足部位姿的步态康复机器人
TW200934553A (en) Standing-position type passive exercise machine
CN106333830B (zh) 一种下肢康复机器人助行机构
CN105456002A (zh) 一种能够实现正常步态型的康复训练机器人
CN106109175A (zh) 一种外骨骼式膝关节与踝关节康复装置
CN108721050A (zh) 一种磁流变力反馈式下肢主被动康复训练装置及控制方法
CN105771183A (zh) 一种多功能康复锻炼装置
KR101869978B1 (ko) 재활운동기구
CN106473897A (zh) 可实现正常步态轨迹的四肢联动康复训练机器人
CN112043547B (zh) 用于运动康复的脚踏-手柄一体化辅助治疗设备
CN111672065A (zh) 一种用于偏瘫患者的肢体康复训练器
CN111265384B (zh) 一种上下肢多关节同步协调训练座椅及其训练方法
CN108938325A (zh) 下肢体康复训练机器人
CN206597136U (zh) 一种实现行走足部位姿的步态康复机器人
CN109846675B (zh) 一种可拼接组合的下肢步行训练器的机械结构及其康复助行机构
CN206630838U (zh) 可实现正常步态轨迹的四肢联动康复训练机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant