CN113616484B - 一种水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法。所述水下康复用隔离式外骨骼机器人系统包括康复水槽、外骨骼机器人、潜水跑步机和固定组件。本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法具有良好帮助用户进行水下步态训练的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水下康复用具技术领域，尤其涉及一种水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法。
背景技术
水中康复治疗的定义：是指一种以水为治疗媒介来治疗疾病或帮助机体重获功能的特殊物理治疗操作方法，水中康复治疗主要通过水中物理运动疗法进行治疗，水中物理运动疗法主要包括：平衡训练，力量和稳定性训练，心血管调节，游泳优化，关节活动范围或灵活性练习。
人体水下康复技术具有诸多优点，尤其对于下肢功能障碍，偏瘫的康复具有较大益处。
因此，有必要提供一种水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种具有能够良好帮助用户进行水下步态训练，帮助用户对抗水下阻力的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统，包括：康复水槽、设置于所述康复水槽外侧的外骨骼机器人、潜水跑步机和用于固定用户躯干的固定组件。
优选的，所述康复水槽由前板、侧板、底板和背板组成；所述前板固定安装在所述底板上，并设有缺口，供用户进出；所述侧板密封滑动设置在所述底板上，所述背板固定安装在所述底板上。
优选的，所述前板、侧板、底板和背板上均设置有橡胶面，使所述康复水槽形成密封空间；所述侧板通过分别设置于前板、底板和背板上的伸缩组件与其活动连接；所述底板上设置有固定槽，用于安装潜水跑步机。
优选的，所述固定组件包括腰部固定单元、腿部固定单元和足部固定单元；所述背板上设置有可调节高度的固定装置，用于可拆卸的安装所述腰部固定单元，所述康复水槽内部设置有用于控制水流的喷泉装置。
优选的，所述外骨骼机器人包括关节驱动器、支撑组件和踝关节，所述外骨骼机器人设置在所述侧板的外侧；所述足部固定单元支撑组件内置磁性固定结构。
优选的，所述腿部固定单元和足部固定单元内均设有磁铁；所述腿部固定单元的磁铁与所述支持组件位置对应，所述足部固定单元的磁铁与所述踝关节位置对应；所述磁铁表面与所述侧板接触处均设置有用于减小摩擦力的特氟龙垫片，所述侧板为特氟龙材质。
优选的，所述侧板的内壁上固定安装有网罩、电加热棒和固定板，用于防护的所述网罩位于用于加热水的所述电加热棒外，所述网罩和所述固定板分别位于所述固定装置的两侧斜下方，通过网罩内的电加热棒对使用水持续加热保温，提高使用者的舒适感，网罩用于防护。
优选的，所述固定板上开设有嵌槽，所述嵌槽内均滑动安装有嵌架，所述嵌架位于所述网罩的一侧固定安装有同一个用于放置药品的网状药箱，所述网状药箱的顶部扣合有网扣板，通过固定板上安装的网状药箱可放置药物，从而配合对用户的治疗。
本发明还提供一种通过外骨骼进行的水下康复方法，适用于上述的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统，包括用户登录步骤、用户上机步骤、设备初始化步骤、选择训练模式步骤并进入。
优选的，所述用户上机步骤包括用户在水槽外穿戴好腰部固定单元、腿部固定单元及足部固定单元，进入水槽，固定腰部、腿部及脚底；所述设备初始化步骤包括水槽宽度自适应、外骨骼机器人腿长自调节；所述训练模式包括主动训练、被动训练、抗阻训练。
与相关技术相比较，本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法具有如下有益效果：
1、本发明中康复水槽用于对用户进行水中运动治疗，外骨骼机器人提供用户运动的动力，潜水跑步机可带动用户做步态康复模拟，固定组件将用户固定在康复水槽内，保证稳定性，预防摔倒；
2、伸缩组件能够调节两个侧板的间距，从而调节水槽的大小，适应不同的使用者，也减少了水的使用量，同时保证后续对水的密封性，喷泉装置用于配合治疗，调节水流阻力等；
3、足部固定单元用于固定用户足部，防止足内/外翻，腿部固定单元穿戴在用户腿部，与外骨骼通过磁力连接，带动用户腿部运动，从而进行步态模拟训练，特氟龙材质的水槽侧板和在钕磁铁表面设置特氟龙垫片用于减小摩擦力，减少步态训练时的卡顿感；
4、网罩内的电加热棒对使用水持续加热保温，提高使用者的舒适感，网罩用于防护，固定板上安装的网状药箱可放置药物，从而配合对用户的治疗。
附图说明
图1为本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统的一种较佳实施例的后视剖视结构示意图；
图2为图1中所示A部分的放大结构示意图；
图3为本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统的一种较佳实施例的部分俯视结构示意图；
图4为图3中所示B部分的放大结构示意图；
图5为本发明中网状药箱剖视装配结构示意图。
图中标号：1、康复水槽；11、前板；12、侧板；13、底板；14、背板；141、固定装置；15、伸缩组件；16、固定装置；161、网罩；162、电加热棒；163、固定板；164、嵌槽；165、嵌架；17、网状药箱；171、网扣板；2、外骨骼机器人；21、关节驱动器；22、支撑组件；23、踝关节；3、潜水跑步机；4、固定组件；41、腰部固定单元；42、腿部固定单元；43、足部固定单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1-图5，其中，图1为本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统的一种较佳实施例的后视剖视结构示意图；图2为图1中所示A部分的放大结构示意图；图3为本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统的一种较佳实施例的部分俯视结构示意图；图4为图3中所示B部分的放大结构示意图；图5为本发明中网状药箱剖视装配结构示意图。水下康复用隔离式外骨骼机器人系统包括：康复水槽1、外骨骼机器人2、潜水跑步机3和固定组件4，其中康复水槽1用于对用户进行水中运动治疗，外骨骼机器人2设置于康复水槽1的外侧，用于提供用户康复运动的动力，潜水跑步机3可带动用户做步态康复模拟，固定组件4用于固定用户躯干，将用户固定在康复水槽1内，保证稳定性，预防摔倒。
康复水槽1由前板11、侧板12、底板13和背板14组成；前板11固定安装在底板13上，并设有缺口，供用户进出康复水槽1；侧板12密封滑动设置在底板13上，背板14固定安装在底板13上。
前板11、侧板12、底板13和背板14上均设置有橡胶面，使康复水槽1形成密封空间；侧板12通过分别设置于前板11、底板13和背板14上的伸缩组件15与其活动连接；底板13上设置有固定槽，用于安装潜水跑步机3。
固定组件4包括腰部固定单元41、腿部固定单元42和足部固定单元43；背板14上设置有可调节高度的固定装置141，用于可拆卸的安装腰部固定单元41，侧板12和背板14的内部均设置有用于控制水流的喷泉装置，足部固定单元43使用户腿部站立于上，用于固定用户足部，防止足内/外翻。
外骨骼机器人2设置在侧板12的外侧，所述外骨骼机器人2包括关节驱动器21、支撑组件22和踝关节23,支撑组件22和踝关节23内置磁性固定结构，具体为电磁锁装置；腿部固定单元42和足部固定单元43内均设有磁铁，具体为钕磁铁；腿部固定单元42的磁铁与支持组件22位置对应，足部固定单元43的磁铁与踝关节23位置对应，通过磁力带动用户腿部运动。
腿部固定单元42和足部固定单元43内置的磁铁表面均设置有以减小摩擦力的特氟龙垫片，侧板12为特氟龙材质并开设有运行导向槽，运行导向槽与腿部固定单元42和足部固定单元43内置磁铁的运行轨迹相同，通过磁性固定结构与磁铁相吸附传动动力，特氟龙材质的侧板12和在铷磁铁表面设置特氟龙垫片用于减小摩擦力，通过运动导向槽能够规划运动的轨迹。
侧板12的内壁上分别固定安装有网罩161、电加热棒162和固定板163，用于防护的网罩161位于用于加热水的电加热棒162外，网罩161和固定板163分别位于固定装置16的两侧斜下方，通过网罩161内的电加热棒162对使用水持续加热保温，提高使用者的舒适感，网罩161用于防护，通过网罩161内的电加热棒162对使用水持续加热保温，提高使用者的舒适感，网罩161用于防护。
固定板163上开设有两个嵌槽164，两个嵌槽164内均滑动安装有嵌架165，两个嵌架165位于网罩161的一侧固定安装有同一个用于放置药品的网状药箱17，网状药箱17的顶部扣合有网扣板171，通过固定板163上安装的网状药箱17可放置药物，从而配合对用户的治疗，通过固定板163上安装的网状药箱17可放置药物，从而配合对用户的治疗。
本发明还提供一种通过外骨骼进行的水下康复方法，包括用户登录步骤、用户上机步骤、设备初始化步骤、选择训练模式并进入步骤。
用户上机步骤包括用户在水槽外穿戴好腰部固定单元41、腿部固定单元42及足部固定单元43，进入康复水槽1，固定腰部、腿部及脚底；设备初始化步骤包括康复水槽宽度自适应、外骨骼机器人腿长自调节，所述训练模式包括主动训练、被动训练、抗阻训练，抗阻训练可选择水流速度及方向。
本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法的工作原理如下：
首先根据操作方法进行操作启动本装置；
之后用户在康复水槽1外部穿戴好腰部固定单元41、腿部固定单元42及足部固定单元43进入康复水槽1，将腰部固定单元41固定在固定装置141上，腿部固定单元42靠近支撑组件22，足部固定单元43靠近踝关节23；根据用户情况不同，可选择外骨骼机器人2的左右腿一起使用，也可以单独使用患侧腿，例如偏瘫用户只需要固定一条腿进行水下步态训练；调节固定装置141，使得用户足部固定单元43踩在潜水跑步机3上。磁铁在磁性固定结构的吸附下贴合侧板12，与运动导向槽相对应，同时通过固定装置141的可拆卸结构将用户腰部固定在背板14上，用于稳定用户躯干。
之后进行用户登录步骤，获取用户信息，新用户第一次登录时先采集用户基本信息，根据用户的体型进行外骨骼机器人2的腿长调节，并调节康复水槽的大小，调节时启动伸缩组件15，使侧板12调节间距，即可调节康复水槽1的宽度，使水槽的宽度略大于用户的体型即可，此种方式能够减少水槽容量，从而减少水资源的使用，之后根据用户使用量向水槽内注水，还可启动电加热棒162对水进行加热，使其保持在适宜温度即可，使用中用户感到舒适，水槽整体高度到达胸部即可，水的最大高度达到腹部即可；当用户有需求，需要药物进行配合治疗时，可将药包打开网扣板24放入网状药箱23内，使药浸泡在水中即可配合治疗；
训练时，启动潜水跑步机3和外骨骼机器人2，使外骨骼机器人2带动磁铁沿运动导向槽做运动轨迹，从而使腿部固定单元42和足部固定单元43带动用户腿部在潜水跑步机3上做步态训练；训练同时还可启动喷泉装置，使康复水槽1内的水循环对流，进行均匀水温和药物，并对用户增加水阻力。
与相关技术相比较，本发明提供的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法具有如下有益效果：
本发明提供一种水下康复用隔离式外骨骼机器人系统及水下康复方法，本装置中康复水槽1用于对用户进行水中运动治疗，外骨骼机器人2提供用户运动的动力，潜水跑步机3可带动用户做步态康复模拟，固定组件4将用户固定在康复水槽1内，保证稳定性，预防摔倒，伸缩组件15能够调节侧板12的间距，从而调节康复水槽1的大小，适应不同的使用者，也减少了水的使用量，同时前板、侧板、底板、背板上设置的橡胶面保证后续对水的密封性，通过喷泉装置用于配合治疗，保持水的活性、水温并为用户提供水阻力等，足部固定单元43使用户腿部站立于潜水跑步机3上，用于固定用户足部，防止足内/外翻，腿部固定单元42固定在用户腿部，从而通过磁力带动用户腿部运动，通过磁性固定结构与磁铁相吸附传动动力，从而进行步态模拟训练，通过特氟龙材质的侧板12和在钕磁铁表面设置特氟龙垫片用于减小摩擦力，通过运动导向槽能够规划运动的轨迹，通过网罩161内的电加热棒162对使用水持续加热保温，提高使用者的舒适感，网罩161用于防护，通过固定板163上安装的网状药箱17可放置药物，从而配合对用户的治疗。
需要说明的是，本发明的设备结构和附图主要对本发明的原理进行描述，在该设计原理的技术上，装置的动力机构、供电系统及控制系统等的设置并没有完全描述清楚，而在本领域技术人员理解上述发明的原理的前提下，可清楚获知其动力机构、供电系统及控制系统的具体。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.水下康复用隔离式外骨骼机器人系统，其特征在于，包括：康复水槽（1）、设置于所述康复水槽（1）外侧的外骨骼机器人（2）、潜水跑步机（3）和用于固定用户躯干的固定组件（4）；所述康复水槽（1）由前板（11）、侧板（12）、底板（13）和背板（14）组成；所述前板（11）固定安装在所述底板（13）上，并设有缺口，供用户进出；所述侧板（12）密封滑动设置在所述底板（13）上，所述背板（14）固定安装在所述底板（13）上；所述前板（11）、侧板（12）、底板（13）和背板（14）上均设置有橡胶面，使所述康复水槽（1）形成密封空间；所述侧板（12）通过分别设置于前板（11）、底板（13）和背板（14）上的伸缩组件（15）与其活动连接；所述底板（13）上设置有固定槽，用于安装潜水跑步机（3）；所述固定组件（4）包括腰部固定单元（41）、腿部固定单元（42）和足部固定单元（43）；所述背板（14）上设置有可调节高度的固定装置（141），用于可拆卸的安装所述腰部固定单元（41），所述康复水槽（1）内部设置有用于控制水流的喷泉装置；所述外骨骼机器人（2）包括关节驱动器（21）、支撑组件（22）和踝关节（23），所述外骨骼机器人（2）设置在所述侧板（12）的外侧；所述支撑组件（22）和踝关节（23）内置磁性固定结构；所述腿部固定单元（42）和足部固定单元（43）内均设有磁铁；所述腿部固定单元（42）的磁铁与所述支撑组件（22）位置对应，所述足部固定单元（43）的磁铁与所述踝关节（23）位置对应；所述磁铁表面与所述侧板（12）接触处均设置有用于减小摩擦力的特氟龙垫片，所述侧板（12）为特氟龙材质；所述侧板（12）为特氟龙材质并开设有运行导向槽，运行导向槽与腿部固定单元（42）和足部固定单元（43）内置磁铁的运行轨迹相同，通过磁性固定结构与磁铁相吸附传动动力。
2.根据权利要求1所述的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统，其特征在于，所述侧板（12）的内壁上固定安装有网罩（161）、电加热棒（162）和固定板（163），用于防护的所述网罩（161）位于用于加热水的所述电加热棒（162）外，所述网罩（161）和所述固定板（163）分别位于所述固定装置（16）的两侧斜下方，通过网罩（161）内的电加热棒（162）对使用水持续加热保温，提高使用者的舒适感，网罩（161）用于防护。
3.根据权利要求2所述的水下康复用隔离式外骨骼机器人系统，其特征在于，所述固定板（163）上开设有嵌槽（164），所述嵌槽（164）内均滑动安装有嵌架（165），所述嵌架（165）位于所述网罩（161）的一侧固定安装有同一个用于放置药品的网状药箱（17），所述网状药箱（17）的顶部扣合有网扣板（171），通过固定板（163）上安装的网状药箱（17）可放置药物。
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