CN112999570B - 一种用于行走康复治疗和辅助的康复设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于行走康复治疗和辅助的康复设备，辅助行走机构、框架、抱环、驱动机构、驱动丝和驱动丝导向机构，其通过多个所述驱动机构分别带动多根所述驱动丝在不同方向同时拉动固定于患者躯体的所述抱环，并根据患者穿戴的传感器，感应运动过程中患者躯体的姿态和位置，然后通过各所述驱动丝导向机构控制不同方向的各所述驱动丝的拉动方向和拉动速度，对患者的整体姿态进行校正和辅助，优化患者的行走步态，从而实现对于患者行走步态的康复训练。本发明采用并联结构，在空间运动范围大，可以在空间实现三维方向的推拉，扭转，运动机构简单，重量轻，结构单元可以模块化，成本低，维护简单。

Description

一种用于行走康复治疗和辅助的康复设备

技术领域

本发明涉及一种康复设备，尤其是关于一种柔性丝驱动并联机构用于行走康复治疗和辅助的康复设备，属于医疗器械技术领域。

背景技术

对于儿童脑瘫、中风以及其他神经受损或者发育受损的患者而言，很多患者需要在康复后期进行行走能力的恢复。

目前，市场上常见的康复设备很多都是用于前期床上康复或者关节康复。虽有少数用于后期行走能力康复的设备，且常见的是减重支持系统，这种系统主要在于对患者整体的辅助支持，使患者下肢承受的力量减弱从而进行康复训练。另外，也有采用弹性绳悬吊的被动并联机构进行辅助支持，来达到同样的目的。但是，弹性绳只能提供固定方向的力，无法在患者训练过程中进行动态调整。

因此，现有的康复设备往往功能单一，只能提供一个恒定的支持力，而对于不同的患者，可能会有不同部位的损伤，现有的康复设备很难有针对性的对于特定的方向和部位进行支持。而且，现有的康复设备往往结构复杂，对人体运动限制也较多。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的提供一种用于行走康复治疗和辅助的康复设备，该康复设备能够在三维空间上主动动态调整承载力方向和大小，进而并且能够主动纠正人体的平衡位置，该康复设备运动范围大、机构简单、功能多且安全性好。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于行走康复治疗和辅助的康复设备，包括：辅助行走机构，用于辅助患者行走；框架，设置在所述辅助行走机构的外部，所述框架具有位于所述辅助行走机构不同方向且互为镜像布置的若干根立柱；抱环，固定在患者躯体上；驱动机构，若干个所述驱动机构安装在所述框架的每一立柱顶部；驱动丝，若干根所述驱动丝的第一端与若干个所述驱动机构的动作端一一对应连接，若干根所述驱动丝的的第二端与所述抱环固定连接；驱动丝导向机构，若干个所述驱动丝导向机构分别安装在所述框架的每一立柱侧面，各所述驱动丝的的第二端分别一一对应地穿过各所述驱动丝导向机构，且各所述驱动丝导向机构被配置为调整各所述驱动丝的出线方向；由此，通过多个所述驱动机构分别带动多根所述驱动丝在不同方向同时拉动固定于患者躯体的所述抱环，并根据患者穿戴的传感器，感应运动过程中患者躯体的姿态和位置，然后通过各所述驱动丝导向机构控制不同方向的各所述驱动丝的拉动方向和拉动速度，对患者的整体姿态进行校正和辅助，优化患者的行走步态，从而实现对于患者行走步态的康复训练。

所述的康复设备，优选地，所述驱动机构包括：第一驱动器，安装在所述立柱的顶部；减速器，与所述第一驱动器的输出端连接；丝轮，安装在所述减速器的输出端，所述驱动丝的第一端绕于所述丝轮上并通过驱动丝固定块与所述丝轮固定；端面固定块，固定连接在所述减速器的轴端；第一底座，所述第一底座的立板与所述减速器的机壳固定连接。

所述的康复设备，优选地，所述驱动丝导向机构包括导向滑移模块和导向轮模块；其中，所述直线滑移模块包括：第二驱动器，安装在所述立柱的侧面；导向滑轨，沿所述立柱的长度方向安装在位于所述第二驱动器下方的所述立柱上；丝杠，沿所述立柱的长度方向转动支撑在所述导向滑轨上，且所述丝杠的输入端与所述第二驱动器的输出端连接；导向滑块，滑动安装在所述导向滑轨上且与所述丝杠螺纹旋合；所述导向轮模块包括：导向轮底座，安装在所述导向滑块上，且所述导向轮底座的上下两端具有端板；侧板，所述侧板上下两端的轴头分别通过轴承与所述导向轮底座的两端板连接，以使所述侧板能在水平方向摆动；惰轮，一对所述惰轮转动安装在所述侧板的槽内，所述驱动丝的第二端依次绕过两所述惰轮后固定在所述抱环上。

所述的康复设备，优选地，该康复设备还包括驱动丝张力传感器模块，所述驱动丝张力传感器模块包括：第二底座，安装在位于所述驱动丝导向机构上方的所述立柱上；入口惰轮、传感器惰轮和出口惰轮，由上至下依次转动设置在所述第二底座上，且所述传感器惰轮与所述入口惰轮和出口惰轮之间为滑动连接，同时三者间形成一个固定角度的等腰三角形，所述驱动丝的第二端依次绕过所述入口惰轮、传感器惰轮和出口惰轮后进入所述驱动丝导向机构；力传感器，设置在所述传感器惰轮的底部。

所述的康复设备，优选地，所述抱环上分布有至少三个姿态传感器。

所述的康复设备，优选地，所述抱环为柔性环带，环带沿周向分布有若干个驱动丝锚点，各所述驱动丝的第二端通过相应的所述驱动丝锚点与所述抱环固定连接。

所述的康复设备，优选地，所述第一驱动器采用交流伺服电机、直流电机或步进电机，所述减速器采用行星减速器、谐波减速器或蜗轮蜗杆减速器。

所述的康复设备，优选地，所述驱动机构的丝轮上开有丝槽，所述丝槽宽大于2倍的所述驱动丝直径，且所述丝槽侧壁为斜面。

所述的康复设备，优选地，所述第二驱动器采用交流伺服电机、直流电机或步进电机；所述导向滑轨采用直线滑轨或其他导向机构；所述丝杠采用普通丝杠或者滚柱丝杠，且所述丝杠的导程大于20mm。

所述的康复设备，优选地，所述驱动丝为至少三根柔性丝。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用并联结构，在空间运动范围大，可以在空间实现三维方向的推拉，扭转，运动机构简单，重量轻，结构单元可以模块化，成本低，维护简单。2、本发明驱动机构采用柔性丝的方式，机构轻巧，对人体没有重量负担。3、本发明机构附着于人体的躯干部位的抱环上，对于人体其他部位没有干涉的结构，人体运动自由空间大，心理负担小。驱动单元是柔性的，安全性好。4、本发明是一种采用柔性丝驱动并联机构，也就是采用多根柔性丝在不同方向同时拉动固定于人体的抱环，根据患者运动中躯体的姿态和位置，通过控制不同方向的柔性丝的拉动方向和速度，对患者的整体姿态进行校正和辅助，实现患者行走康复训练，达到康复训练的目的。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的康复设备的整体结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的康复设备的俯视图；

图3是本发明一实施例提供的驱动机构的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的驱动丝导向机构的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的直线滑移模块的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的导向轮模块的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的驱动丝张力传感器模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，结合附图对本发明实施例提供的康复设备进行详细的说明。

如图1所示，本发明提供的用于行走康复治疗和辅助的康复设备包括：跑步机1，用于辅助患者行走；框架2，设置在跑步机1的外部，框架2具有位于跑步机1不同方向且互为镜像布置的若干根立柱；抱环3，固定在患者躯体上；驱动机构4，若干个驱动机构4安装在框架2的每一立柱顶部；驱动丝5，若干根驱动丝5的第一端与若干个驱动机构5的动作端一一对应连接，各驱动丝的5的第二端与抱环3固定连接；驱动丝导向机构6，若干个驱动丝导向机构6分别安装在框架2的每一立柱侧面，各驱动丝的5的第二端分别一一对应地穿过各驱动丝导向机构6，且各驱动丝导向机构6被配置为调整各驱动丝5的出线方向。由此，通过多个驱动机构4分别带动多根驱动丝5在不同方向同时拉动固定于患者躯体的抱环3，并根据患者穿戴的传感器，感应运动过程中患者躯体的姿态和位置，然后通过各驱动丝导向机构6控制不同方向的各驱动丝5的拉动方向和拉动速度，对患者的整体姿态进行校正和辅助，优化患者的行走步态，从而实现对于患者行走步态的康复训练。

上述实施例中，优选地，如图3所示，驱动机构4包括：第一驱动器4.1，安装在立柱的顶部；减速器4.2，与第一驱动器4.1的输出端连接；丝轮4.3，安装在减速器4.2的输出端，驱动丝5的第一端绕于丝轮4.3上并通过驱动丝固定块4.4与丝轮4.3固定；端面固定块4.5，固定连接在减速器4.2的轴端，以防止丝轮4.3轴向窜动；第一底座4.6，第一底座4.6的立板与减速器4.2的机壳固定连接。由此，第一驱动器4.1通过减速器4.2带动丝轮4.3转动，从而带动驱动丝5动作。

上述实施例中，优选地，如图4至图6所示，驱动丝导向机构6包括导向滑移模块6.1和导向轮模块6.2。其中，直线滑移模块6.1包括：第二驱动器6.1.1，安装在立柱的侧面；导向滑轨6.1.2，沿立柱的长度方向安装在位于第二驱动器6.1.1下方的立柱上；丝杠6.1.3，沿立柱的长度方向转动支撑在导向滑轨6.1.2上，且丝杠6.1.3的输入端与第二驱动器6.1.1的输出端连接；导向滑块6.1.4，滑动安装在导向滑轨6.1.2上且与丝杠6.1.3螺纹旋合。导向轮模块6.2包括：导向轮底座6.2.1，安装在导向滑块6.1.4上，且导向轮底座6.2.1的上下两端具有端板6.2.2；侧板6.2.3，侧板6.2.3上下两端的轴头分别通过轴承6.2.5与导向轮底座6.2.1的两端板6.2.2连接，以使侧板6.2.3能在水平方向摆动；惰轮6.2.4，一对惰轮6.2.4转动安装在侧板6.2.3的槽内，驱动丝5的第二端依次绕过两惰轮6.2.4后固定在抱环3上。由此，驱动丝5的第二端从导向轮模块6.2中伸出，当第二驱动器6.1.1转动时，带动丝杠6.1.3旋转，导向滑块6.1.4沿着导向滑轨6.1.2上下滑动，从而改变驱动丝5的拉力方向。

上述实施例中，优选地，如图7所示，该康复设备还包括驱动丝张力传感器模块7，该驱动丝张力传感器模块7包括：第二底座7.1，安装在位于驱动丝导向机构6上方的立柱上；入口惰轮7.2、传感器惰轮7.3和出口惰轮7.4，由上至下依次转动设置在第二底座7.1上，且传感器惰轮7.3与入口惰轮7.2和出口惰轮7.4之间为滑动连接，同时三者间形成一个固定角度的等腰三角形，驱动丝5的第二端依次绕过入口惰轮7.2、传感器惰轮7.3和出口惰轮7.4后进入驱动丝导向机构6；力传感器7.5，设置在传感器惰轮7.3的底部。由此，驱动丝5的拉力通过传感器惰轮7.3传递到力传感器7.5上并读出，然后根据三角形原理可以计算出驱动丝5的张力。

上述实施例中，优选地，如图2所示，抱环3上分布有至少三个姿态传感器8，由此通过计算力传感器7.5以及姿态传感器8的数据，根据康复需要，通过控制驱动丝导向机构6的导向滑块6.1.4位置控制各驱动丝5的拉动方向，以及控制各驱动机构4的转动速度控制驱动丝5的拉动速度，从而可以实现对于患者整体姿态的控制。

上述实施例中，优选地，抱环3为柔性环带，环带沿周向分布有若干个驱动丝锚点3.1，各驱动丝5的第二端通过相应的驱动丝锚点3.1与抱环3固定连接。抱环3可以环抱于患者的胸部或者腰部，采用贴合人体的外形3D打印成形，也可以采用开口的方式，用带子拉紧固定。

上述实施例中，优选地，第一驱动器4.1可以采用交流伺服电机、直流电机或步进电机等，减速器4.2可以采用行星减速器、谐波减速器或蜗轮蜗杆减速器等。此外，可以理解的是，第一驱动器4.1加减速器4.2的组合也可以是其他可以拉动驱动丝5的机构，例如电动直线滑移机构或液压推杆等等。

上述实施例中，优选地，驱动机构4的丝轮4.3上开有丝槽，该丝槽宽大于2倍的驱动丝5直径，且丝槽侧壁为斜面。由此，当驱动丝5绕于丝轮4.3上大于1圈时，驱动丝5能够被约束在丝轮4.3的丝槽内。

上述实施例中，优选地，第二驱动器6.1.1可以采用交流伺服电机、直流电机或步进电机等；导向滑轨6.1.2可以采用直线滑轨或其他导向机构；丝杠6.1.3可以采用普通丝杠或者滚柱丝杠，且丝杠6.1.3的导程大于20mm，以达到快速移动的目的。此外，可以理解的是，直线滑移模块6.1也可以是其他可以改变驱动丝5出线方向的机构，比如电动推杆或液压推杆等等。

上述实施例中，优选地，驱动丝5为至少三根柔性丝或其他能同样实现空间并联驱动的组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于行走康复治疗和辅助的康复设备，其特征在于，包括：

辅助行走机构（1），用于辅助患者行走；

框架（2），设置在所述辅助行走机构（1）的外部，所述框架（2）具有位于所述辅助行走机构（1）不同方向且互为镜像布置的若干根立柱；

抱环（3），固定在患者躯体上；

驱动机构（4），若干个所述驱动机构（4）安装在所述框架（2）的每一立柱顶部；

驱动丝（5），若干根所述驱动丝（5）的第一端与若干个所述驱动机构（4）的动作端一一对应连接，若干根所述驱动丝的（5）的第二端与所述抱环（3）固定连接；

驱动丝导向机构（6），若干个所述驱动丝导向机构（6）分别安装在所述框架（2）的每一立柱侧面，各所述驱动丝的（5）的第二端分别一一对应地穿过各所述驱动丝导向机构（6），且各所述驱动丝导向机构（6）被配置为调整各所述驱动丝（5）的出线方向；

由此，通过多个所述驱动机构（4）分别带动多根所述驱动丝（5）在不同方向同时拉动固定于患者躯体的所述抱环（3），并根据患者穿戴的传感器，感应运动过程中患者躯体的姿态和位置，然后通过各所述驱动丝导向机构（6）控制不同方向的各所述驱动丝（5）的拉动方向和拉动速度，对患者的整体姿态进行校正和辅助，优化患者的行走步态，从而实现对于患者行走步态的康复训练；

所述驱动丝导向机构（6）包括导向滑移模块（6.1）和导向轮模块（6.2）；

其中，所述导向滑移模块（6.1）包括：

第二驱动器（6.1.1），安装在所述立柱的侧面；

导向滑轨（6.1.2），沿所述立柱的长度方向安装在位于所述第二驱动器（6.1.1）下方的所述立柱上；

丝杠（6.1.3），沿所述立柱的长度方向转动支撑在所述导向滑轨（6.1.2）上，且所述丝杠（6.1.3）的输入端与所述第二驱动器（6.1.1）的输出端连接；

导向滑块（6.1.4），滑动安装在所述导向滑轨（6.1.2）上且与所述丝杠（6.1.3）螺纹旋合；

所述导向轮模块（6.2）包括：

导向轮底座（6.2.1），安装在所述导向滑块（6.1.4）上，且所述导向轮底座（6.2.1）的上下两端具有端板（6.2.2）；

侧板（6.2.3），所述侧板（6.2.3）上下两端的轴头分别通过轴承（6.2.5）与所述导向轮底座（6.2.1）的两端板（6.2.2）连接，以使所述侧板（6.2.3）能在水平方向摆动；

惰轮（6.2.4），一对所述惰轮（6.2.4）转动安装在所述侧板（6.2.3）的槽内，所述驱动丝（5）的第二端依次绕过两所述惰轮（6.2.4）后固定在所述抱环（3）上。

2.根据权利要求1所述的康复设备，其特征在于，所述驱动机构（4）包括：

第一驱动器（4.1），安装在所述立柱的顶部；

减速器（4.2），与所述第一驱动器（4.1）的输出端连接；

丝轮（4.3），安装在所述减速器（4.2）的输出端，所述驱动丝（5）的第一端绕于所述丝轮（4.3）上并通过驱动丝固定块（4.4）与所述丝轮（4.3）固定；

端面固定块（4.5），固定连接在所述减速器（4.2）的轴端；

第一底座（4.6），所述第一底座（4.6）的立板与所述减速器（4.2）的机壳固定连接。

3.根据权利要求1所述的康复设备，其特征在于，该康复设备还包括驱动丝张力传感器模块（7），所述驱动丝张力传感器模块（7）包括：

第二底座（7.1），安装在位于所述驱动丝导向机构（6）上方的所述立柱上；

入口惰轮（7.2）、传感器惰轮（7.3）和出口惰轮（7.4），由上至下依次转动设置在所述第二底座（7.1）上，且所述传感器惰轮（7.3）与所述入口惰轮（7.2）和出口惰轮（7.4）之间为滑动连接，同时三者间形成一个固定角度的等腰三角形，所述驱动丝（5）的第二端依次绕过所述入口惰轮（7.2）、传感器惰轮（7.3）和出口惰轮（7.4）后进入所述驱动丝导向机构（6）；

力传感器（7.5），设置在所述传感器惰轮（7.3）的底部。

4.根据权利要求1至3任一项所述的康复设备，其特征在于，所述抱环（3）上分布有至少三个姿态传感器（8）。

5.根据权利要求4所述的康复设备，其特征在于，所述抱环（3）为柔性环带，环带沿周向分布有若干个驱动丝锚点（3.1），各所述驱动丝（5）的第二端通过相应的所述驱动丝锚点（3.1）与所述抱环（3）固定连接。

6.根据权利要求2所述的康复设备，其特征在于，所述第一驱动器（4.1）采用交流伺服电机、直流电机或步进电机，所述减速器（4.2）采用行星减速器、谐波减速器或蜗轮蜗杆减速器。

7.根据权利要求2所述的康复设备，其特征在于，所述驱动机构（4）的丝轮（4.3）上开有丝槽，所述丝槽宽大于2倍的所述驱动丝（5）直径，且所述丝槽侧壁为斜面。

8.根据权利要求1所述的康复设备，其特征在于，所述第二驱动器（6.1.1）采用交流伺服电机、直流电机或步进电机；所述导向滑轨（6.1.2）采用直线滑轨或其他导向机构；所述丝杠（6.1.3）采用普通丝杠或者滚柱丝杠，且所述丝杠（6.1.3）的导程大于20mm。

9.根据权利要求1至3任一项所述的康复设备，所述驱动丝（5）为至少三根柔性丝。

Images