CN211326228U - 一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，包括轮椅部分和外骨骼部分，其中轮椅部分包括控制器、装置框架、轮椅运动装置、装置变形组件、轮椅把手、轮椅靠背和髋关节部件，外骨骼部分包括左右对称的两个大腿部件、小腿部件和脚部，轮椅和外骨骼部分之间通过髋关节轴进行连接，大腿部件与小腿部件之间通过膝关节轴进行连接，小腿部件和脚部之间通过踝关节轴进行连接，各个关节均由直线推杆电机提供动力。本实用新型减轻了医护人员的工作量，在轮椅状态下可以实现电动轮椅的代步、膝关节和踝关节康复训练功能，在变形后实现外骨骼辅助行走功能，达到使患者康复的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种康复外骨骼装置，特别是涉及一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置。
背景技术
随着我国老龄化人口的不断增多，老龄化问题应该逐渐得到重视，老龄人会出现生理衰退现象，老年人群体绝大多数四肢的灵活度明显下降，尤其下肢的行走能力。同时老年人由于疾病等原因而引起肢体的运动性障碍的人数越来越多，人们将失去健康正常的步行能力，日常生活因此必将受到极大的影响，从而将患者带入巨大的痛苦当中。
研究显示，主动或者被动地对肢体的特定功能进行重复训练可以促使神经组织进行功能重组，弥补受损神经细胞功能的缺失。科学有效的康复方法，使患者能够又快又好的恢复肢体运动功能，不仅可以提高患者本身的生活质量，也能够减轻社会的总体负担。大部分智能轮椅只具代步功能，并不能满足老年人和残疾人对肢体锻炼、辅助行走等生活工作需求，安全可靠、患者易接受的康复训练与代步工具研究对老年人与下肢障碍患者的康复与锻炼具有十分重要的意义。
发明内容
本实用新型针对轮椅对下肢康复训练、辅助站立行走的不足，提供一种可实现坐姿下代步功能与站姿下康复训练与辅助行走功能的可变形的两用下肢康复外骨骼装置。
本实用新型为解决上述问题所采取的技术方案为：
一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，包括轮椅部分和外骨骼部分，其中所述轮椅部分包括控制器、装置框架、轮椅运动装置、装置变形组件、轮椅把手、轮椅靠背和髋关节部件，所述控制器包括轮椅运动控制器和装置变形控制器，所述轮椅运动控制器能够控制所述轮椅驱动电机带动轮椅进行移动；所述装置变形控制器能够控制装置变形组件带动轮椅升降变形，由轮椅代步状态转变为站立辅助行走状态。
进一步的，所述轮椅运动装置包括左右对称的两个前轮装置和两个后轮装置，所述后轮装置由后轮驱动电机和两个后轮组成，所述后轮驱动电机安装在装置框架的后部，所述后轮安装在后轮驱动电机上；所述前轮装置由前叉和前轮组成，所述前叉安装在装置框架的前部，前轮安装在前叉上；装置的前进后退依靠于后轮装置的驱动力，转向依靠于左右两个后轮的差速。
进一步的，所述装置变形组件包括丝杆滑台、滑块、支撑杆和包胶轴承；所述丝杆滑台安装在装置框架上，所述滑块安装在丝杆滑台上，丝杆滑台带动滑块运动，所述支撑杆在装置左右侧各有三个，通过中心连接在一起，前端连接在滑块上，后端连接在装置框架上，丝杆滑台带动滑块运动，带动扶手上升或者下降，实现变形。
进一步的，髋关节部件包括左右对称的髋关节支撑块、髋关节背板、背板连接块和箱式滑块，所述髋关节支撑块与外骨骼部分之间通过髋关节轴进行连接，所述髋关节支撑块与髋关节背板之间通过螺栓连接，通过调节螺栓的位置来改变外骨骼两腿之间的距离；所述髋关节背板与扶手之间通过螺栓连接，所述髋关节背板与箱式滑块之间通过螺栓连接；所述背板连接块通过螺栓联结两个髋关节背板；所述箱式滑块安装在装置框架上。
进一步的，所述外骨骼部分包括左右对称的两个大腿部件、小腿部件和脚部，大腿部件和小腿部件均可根据使用者的需求调节长度；大腿部件的上部和装置框架之间安装有髋关节驱动电机，大腿部件中部和小腿部件之间安装有膝关节驱动电机，小腿部件与脚部之间安装有踝关节驱动电机；所述大腿部件与小腿部件之间通过膝关节轴进行连接，小腿部件和脚部之间通过踝关节轴进行连接，在大腿部件与小腿部件均设有固定带；所述大腿部件包括大腿上部和两个连接件，所述大腿上部和连接件之间通过螺栓连接，可以通过更换孔位来实现大腿部件长度的调整；所述小腿部件包括小腿下部和两个连接件，所述小腿下部和连接件之间通过螺栓连接，可以通过更换孔位来实现小腿部件长度的调整。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型在考虑下肢运动障碍患者步态训练需求及安全保护等因素，设计了一款可变形的两用下肢康复外骨骼装置，可实现不同的功能：（1）本装置一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置方便用户穿戴和站立，使用者可以的独立完成穿戴和站立，减轻了医护人员的工作量；（2）本装置在轮椅状态下可以实现电动轮椅的代步、膝关节和踝关节康复训练功能，可以在变形后实现辅助站立的功能，在变形后轮椅的四轮作为支撑，具有很好的稳定性；（3）本装置可以在变形后实现外骨骼辅助行走，髋关节、膝关节和踝关节的康复训练功能，达到使患者康复的目的。以上的功能可以实现下肢运动障碍患者的日常需求，本实用新型能够实现膝关节、髋关节、踝关节的针对性训练，将训练过程与行走相结合。
附图说明
图1为本实用新型在未变形前轮椅状态的整体结构示意图。
图2为本实用新型在变形后站立状态的正面整体结构示意图。
图3为本实用新型在变形后站立状态的背面整体结构示意图。
图4为本实用新型外骨骼部分的结构示意图。
图5为本实用新型装置变形组件部分未变形时内部结构示意图。
具体实施方式
为了能够进一步说明本实用新型的实用新型内容、特点以及功效，列举以下实施案例，并配合附图详细说明如下：
见图1~图4，一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，包括左右对称的两个大腿部件105、两个小腿部件108和脚部110，大腿部件105和髋关节支撑块102之间通过髋关节轴连接在一起，小腿部件108和大腿部件105之间通过膝关节轴连接在一起，小腿部件108和脚部110通过踝关节轴连接在一起；在大腿部件105和小腿部件108上均设有固定带201；大腿部件105和装置框架114之间安装有髋关节驱动电机104，一端铰接在大腿部件105上侧，另一端铰接在装置框架114上；小腿部件108和大腿部件105安装有膝关节驱动电机106，一端铰接在大腿部件105下侧，另一端铰接在小腿部件108下侧；在小腿部件108和脚部110之间安装有踝关节驱动电机109，一端铰接在小腿部件108上侧，另一端铰接在脚部110上侧；轮椅把手122固定在装置框架114上，在两个轮椅把手122之间安装有轮椅靠背121，在轮椅靠背122上设有背部固定带，轮椅靠背122在装置为轮椅状态时为使用者提供背部支撑，在装置为站立状态时提供稳定上身的作用。
见图2~图3，轮椅运动控制器107安装在右侧的扶手上，可以控制装置的移动，装置变形控制器124安装在左侧扶手上，可以控制装置上升或下降实现形态的转变；前轮111通过前叉113安装在装置框架114上，后轮116安装在后轮电机115上，后轮电机115固定在装置框架114上，本实用新型的配电箱117安装在装置的后侧，固定在装置框架114上；髋关节支撑块102与髋关节背板123之间通过螺栓连接，通过调节螺栓的位置来改变外骨骼两腿之间的距离；所述髋关节背板123与扶手103之间通过螺栓连接，所述髋关节背板123与箱式滑块118之间通过螺栓连接；所述背板连接块125通过螺栓联结两个髋关节背板123；所述箱式滑块118安装在装置框架114上；坐垫101通过铰链203连接在装置框架114上，在坐垫101装置框架114之间设有坐垫支撑杆202，一端铰接在坐垫101的下部，另一端铰接装置框架114上。
见图4，外骨骼部分包括左右对称的两个大腿部件105、小腿部件108和脚部110，大腿部件105和小腿部件108均可根据使用者的需求调节长度；所述大腿部件包括大腿上部301和两个连接件302，所述大腿上部301和连接件302之间通过螺栓连接，可以通过更换孔位来实现大腿部件105长度的调整；所述小腿部件108包括小腿下部303和两个连接件302，所述小腿下部303和连接件302之间通过螺栓连接，可以通过更换孔位来实现小腿部件108长度的调整。
见图5，在扶手103和装置框架114之间设有变形组件，所述装置变形组件包括丝杆滑台119、滑块502、支撑杆120和包胶轴承501；丝杆滑台116安装在装置框架114上，滑块502安装在丝杆滑台119上，丝杆滑台119带动滑块502运动，支撑杆116在装置左右侧各有三个，通过中心轴铰接在一起，前端连接在滑块502上，后端连接在装置框架114上。
本实用新型的工作原理如下：
参考图1~图5，本装置中扶手103与髋关节背板123、髋关节背板123与箱式滑块118之间均通过螺栓进行连接，在装置由轮椅状态向站立状态转变时，首先将使用者束缚轮椅靠背122上，大腿和小腿通过固定带201束缚在外骨骼上；按下变形控制器124，髋关节驱动电机104伸长，大腿部件105向上倾斜，小腿部件109与轮椅踏板112脱离接触，向两侧打开轮椅踏板112；丝杆滑台119转动，带动滑块502向后运动，支撑杆102向上支起，带动扶手103向上运动，同时膝关节驱动电机106伸长，外骨骼向站立状态转变，坐垫101由水平状态向竖直状态转变；当髋关节背板123升高到最高状态时，大腿部件105、小腿部件108与坐垫101为竖直状态，完成状态的转变，并且这一状态在使用者站立行走过程中保持不变。
参考图1，本装置在轮椅状态下能实现移动代步功能，其具体实现方式为：通过轮椅运动控制器107输出命令，后轮驱动电机115工作，实现后轮116的转动，进而实现移动代步功能。
参考图1，本装置在轮椅状态下能实现膝关节和踝关节康复训练功能，其具体实现方式为：将使用者的大腿、小腿束缚在外骨骼上之后，膝关节驱动电机106驱动小腿部件108绕着膝关节连接轴做指定角度的旋转运动，踝关节驱动电机109驱动脚部110绕着踝关节连接轴做指定角度的旋转运动。
参考图2~图4，在辅助人体站立后，通过髋关节驱动电机104驱动外骨骼大腿部件105绕着髋关节连接轴做指定角度的旋转运动，膝关节驱动电机106驱动外骨骼小腿部件108绕着膝关节连接轴做指定角度的旋转运动，踝关节驱动电机109驱动外骨骼脚部110绕着踝关节连接轴做指定角度的旋转运动，从而实现人的行走动作。
Claims (4)
1.一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，其特征在于：由轮椅部分和外骨骼部分组成，所述轮椅部分包括控制器、装置框架、轮椅运动装置、装置变形组件、轮椅把手、轮椅靠背和髋关节部件；所述外骨骼部分包括左右对称的两个大腿部件、小腿部件和脚部，大腿部件的上部和装置框架之间安装有髋关节驱动电机，大腿部件中部和小腿部件之间安装有膝关节驱动电机，小腿部件与脚部之间安装有踝关节驱动电机；所述大腿部件与小腿部件之间通过膝关节轴进行连接，小腿部件和脚部之间通过踝关节轴进行连接，在大腿部件与小腿部件均设有固定带。
2.根据权利要求1所述的一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，其特征在于：所述装置变形组件由丝杆滑台、滑块、支撑杆和包胶轴承组成，所述丝杆滑台安装在装置框架上，所述滑块安装在丝杆滑台上，丝杆滑台带动滑块运动，所述支撑杆在装置左右侧各有三个，通过中心连接在一起，前端连接在滑块上，后端连接在装置框架上。
3.根据权利要求1所述的一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，其特征在于：所述髋关节部件由左右对称的髋关节支撑块、髋关节背板、背板连接块和箱式滑块组成，所述髋关节支撑块与外骨骼部分之间通过髋关节轴进行连接，所述髋关节支撑块与髋关节背板之间通过螺栓连接；所述髋关节背板与扶手之间通过螺栓连接，所述髋关节背板与箱式滑块之间通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种可变形的两用下肢康复外骨骼装置，其特征在于：所述大腿部件由大腿上部和两个连接件组成，所述大腿上部和连接件之间通过螺栓连接，可以通过更换孔位来实现大腿部件长度的调整；所述小腿部件包括小腿下部和两个连接，所述小腿下部和连接件之间通过螺栓连接，可以通过更换孔位来实现小腿部长度的调整。
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