CN219148345U - 一种下肢康复训练装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于康复训练装置的技术领域，公开了一种下肢康复训练装置，其特征在于：包括并列设置的两个多自由度运动平台，在每个所述多自由度运动平台上均设置有连杆机构，两个所述连杆机构的顶端分别转动连接至人体的臀部固定器的两侧，所述臀部固定器横跨设置在两个上肢支撑架上，用于承载人体的臀部，两个所述上肢支撑架分列设置在两个多自由度运动平台的左右两侧，所述连杆机构能够拆卸地与人体下肢的大腿和小腿连接，所述多自由度运平台用于带动连杆机构的底端沿椭圆轨迹运动，从而带动人体下肢做骑车式训练运动。整个康复训练机器人的结构简单，制作方便，成本低廉，便于推广应用。

Description

一种下肢康复训练装置

技术领域

本实用新型属于康复训练装置的技术领域，具体涉及一种下肢康复训练装置。

背景技术

在现实生活中，因为车祸、灾难、意外伤害等原因造成的下肢受伤十分常见。而下肢的伤后恢复情况，将直接影响到病人日后的生活质量。但是伤后的下肢关节容易畸形愈合，患者经过手术后下肢又需要经过数周的木板、石膏的固定才能进行康复训练，因此下肢可能会出现关节僵硬，肌肉萎缩等情况，进而影响到早期的下肢功能恢复。同时，对于神经受损，特别是控制下肢的坐骨神经损伤，会导致小腿及足部肌肉瘫痪，大腿后侧、小腿外侧及足部感觉丧失。神经受损情况下的下肢康复训练远比上述下肢外伤情况下的康复训练复杂，更要求一种合理、高效的康复训练方法。

现阶段，下肢康复训练大多都依赖于患者自己运动，例如拐杖助行、下肢康复训练台。在进行康复训练时，由于患者惧怕早期下肢锻炼产生疼痛，或由于肌肉萎缩、神经受损等原因无法很好的控制双腿活动，导致恢复效果不理想，甚至会出现在训练中受伤的情况，此外骨骼方式与患者下肢结合的康复训练机器人由于结构复杂，安装和拆卸不方便、机器人结构和控制算法研发成本较高、容易对患者造成二次伤害等原因，无法得到广泛的应用。

因此，如何提供一种结构简单，使用方便、成本较低，且适用于患者下肢早、中、后期康复训练的下肢康复训练装置，是本技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种下肢康复训练装置，解决上述现有技术在下肢康复训练装置结构复杂，安装和拆卸不方便、机器人结构和控制算法研发成本较高等问题。本申请的康复训练装置结构简单、使用方便、安全性高且成本低，针对不同康复阶段患者实现下肢训练，并且可以实时反馈患者的康复情况，提高康复训练效率。

本实用新型可通过以下技术方案实现：

一种下肢康复训练装置，包括并列设置的两个多自由度运动平台，在每个所述多自由度运动平台上均设置有连杆机构，两个所述连杆机构的顶端分别转动连接至人体的臀部固定器的两侧，所述臀部固定器横跨设置在两个上肢支撑架上，用于承载人体的臀部，两个所述上肢支撑架分列设置在两个多自由度运动平台的左右两侧，

所述连杆机构能够拆卸地与人体下肢的大腿和小腿连接，

所述多自由度运动平台用于带动连杆机构的底端沿椭圆轨迹运动，从而带动人体下肢做骑车式训练运动。

进一步，所述连杆机构包括转动连接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的自由端通过万向铰与多自由度运动平台的顶面连接，所述第二连杆的自由端也通过万向铰与臀部固定器连接，

所述第一连杆、第二连杆均采用伸缩式的杆状结构，沿其长度方向均匀间隔设置有多个绑带，所述绑带用于实现人体下肢与连杆机构之间的可拆卸固定。

进一步，在所述第二连杆的非自由端、沿其轴向方向设置有延伸片，所述延伸片用于限定第一连杆的转动角度。

进一步，所述多自由度运动平台采用六自由度stewart平台。

进一步，所述上肢支撑架包括门式立架，在所述门式立架的两个侧边之间连接有横杆，所述臀部固定器的后端横穿设置有支撑杆，

在所述横杆上、沿其长度方向设置有第一滑槽，在所述门式立架的侧边上、沿其长度方向设置有第二滑槽，沿所述第一滑槽、第二滑槽均匀间隔设置有多个通孔，

所述支撑杆的两端分别卡在两个上肢支撑架的第一滑槽里面，对应所述第一滑槽的通孔位置均设置有与支撑杆端部配合的第一固定块；

所述横杆的两端分别卡在两个第二滑槽里面，对应所述第二滑槽的通孔位置均设置有横杆端部配合的第二固定块。

进一步，在所述连杆机构与多自由度运动平台的接触位置设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测多自由度运动平台的顶面所承受的压力信息。

本实用新型有益的技术效果如下：

1、通过设置多自由度运动平台和连杆机构组成主动运动结构，使其能够主动带动绑缚在连杆机构上的人体下肢做骑车式康复训练，避免了传统康复训练方法中，因患者腿部力量不足或因为害怕疼痛而不能进行训练，并且可以通过调整多自由度运动平台的运动方式，使平台表面产生不同的起伏效果，从而模拟人在慢速、正常速、快速骑车时的足部运动轨迹，应用在患者不同的恢复阶段。

2、通过设置连杆机构用于腿部支撑，可以在患者早期训练时，通过连杆机构带动患者腿部活动，提高康复效率，并且相比其他外骨骼结构更加简单，可靠，成本更低。

3、通过设置压力传感器，可以通过接收到的压力数据，反馈患者恢复状况，及时调整多自由度运动平台的运动方式以更改康复计划。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图一；

图2为本实用新型的整体结构示意图二；

图3为本实用新型的连杆机构处于直线状态下的投影示意图；

图4为本实用新型的横杆的结构示意图；

图5为本实用新型的第二连杆的结构示意图；

其中，1-多自由度运动平台，2-连杆机构，21-第一连杆，22-第二连杆，23-延伸片，3-臀部固定器，4-上肢支撑架，41-横杆，42-第一滑槽，5-支撑杆，6-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1-4所示，本实用新型提出了一种下肢康复训练装置，包括并列设置的两个多自由度运动平台1，在每个多自由度运动平台1上均设置有连杆机构2，这两个连杆机构2的顶端分别转动连接至人体的臀部固定器3的两侧，该臀部固定器3横跨设置在两个上肢支撑架4上，用于承载人体的臀部，这两个上肢支撑架4分列设置在两个多自由度运动平台1的左右两侧，该连杆机构2能够拆卸地与人体下肢的大腿和小腿连接，该多自由度运动平台1用于带动连杆机构2的底端沿椭圆轨迹运动，从而带动人体下肢做骑车式训练运动。这样，借助多自由度运动平台和连杆机构组成的主动运动结构，以多自由度运动平台提供驱动力，主动带动绑缚在连杆机构上的人体下肢做骑车式训练，包括前伸、曲腿、抬腿等等一系列的连贯式运动，涉及膝关节、髋关节等下肢主要关节的康复训练，并且可以针对不同康复阶段患者调整多自由度运动平台的运动节奏实现下肢训练，提高康复训练效率，实用性较强。具体如下：

该多自由度运动平台1可采用六自由度stewart平台，主要由上下两个平台和六个可伸缩式支杆及它们之间相连接的铰链构成，其中，上平台为负载平台，可以移动；下平台通常为底座，固定在地面。Stewart并联平台可以通过六条支杆的伸缩运动使得负载平台可在工作范围内实现空间六个自由度的联合运动如俯仰、侧倾、航偏转动以及前后、左右、上下平动，具有刚度好，精度高，承载能力强，动态特性好等优点，因此，我们以stewart平台为驱动机构，通过控制系统实现上平台的椭圆轨迹运动，从而带动其上的连杆机构会被向前拉伸、向后弯曲等等运动，形成类似人体骑车时的下肢运动，因此能够实现人体下肢做骑车式的康复训练运动。

该连杆机构2采用两连杆式结构，包括转动连接的第一连杆21和第二连杆22，该第一连杆21的自由端通过万向铰与多自由度运动平台1的顶面连接，该第二连杆22的自由端也通过万向铰与臀部固定器3连接，该第一连杆21、第二连杆22均采用伸缩式的杆状结构，以适用不同身高的患者使用，沿其长度方向均匀间隔设置有多个绑带，该绑带用于实现人体下肢与连杆机构2之间的可拆卸固定。

同时，更好地保护患者的下肢运动，避免过度运动给受伤患者造成二次伤害，我们在第二连杆22的非自由端、沿其轴向方向设置有延伸片23，康复训练时，第一连杆21和第二连杆22相对转动直到两者处于同一直线上，此时延伸片23会接触到第一连杆21，对其转动起到阻碍作用，从而用于限定第一连杆21的转动角度，避免第一连杆21带动人体的小腿继续向上运动，以使下肢过度运动造成二次伤害。

为了配合不同年龄不同身高的患者使用，我们将臀部固定器3设置成前后上下位置可调的结构，该臀部固定器3可以是简单的座椅结构，方便坐下或者起来，具体地，该上肢支撑架4包括门式立架，在门式立架的两个侧边之间连接有横杆41，该臀部固定器3的后端横穿固定设置有支撑杆5，在横杆41上、沿其长度方向设置有第一滑槽42，在门式立架的侧边上、沿其长度方向设置有第二滑槽，沿第一滑槽42、第二滑槽均匀间隔设置有多个通孔，该支撑杆5的两端分别卡在两个上肢支撑架4的第一滑槽42里面，对应第一滑槽42的通孔位置均设置有与支撑杆5端部配合的第一固定块；该横杆41的两端分别卡在两个第二滑槽里面，对应第二滑槽的通孔位置均设置有横杆41端部配合的第二固定块。该第一固定块、第二固定块可以采用外螺纹结构，而支撑杆、横杆的端部设置有内螺纹的通孔，这样实现两者之间的螺纹式的可拆卸连接。

当需要调整臀部固定器3的前后位置时，可以拧松第一固定块，以使支撑杆可以第一滑槽内部移动，当运动到合适的位置时，再拧紧对应通孔的第一固定块，从而固定臀部固定器的前后位置；

同理，当需要调整臀部固定器3的上下位置时，可以拧松第二固定块，以使横杆可以第二滑槽内部移动，当运动到合适的位置即带动支撑杆连同臀部固定器运动到合适位置时，再拧紧对应通孔的第二固定块，从而固定臀部固定器的上下位置。

为了反馈患者的训练效果，我们可以在连杆机构2与多自由度运动平台1的接触位置设置有压力传感器6，该压力传感器6用于检测多自由度运动平台1的顶面所承受的压力信息，由于患者在使用本申请的康复训练装置时，人脚连同下肢都是作用在多自由度运动平台上的，而上身的重力则由固定设置在上肢支撑架的臀部固定器承担，因此，随着康复训练的进行，下肢可以由不能施力到慢慢施力，使其通过脚部传递到多自由度运动平台上，从而压力传感器检测的压力信息可以作为康复训练的反馈信息，以指导后续的康复训练计划，如调整多自由度运动平台的动作幅度、频率，使患者由慢骑到快骑等等。

在患者使用本实用新型的康复训练装置进行康复训练时，首先，患者的臀部坐在臀部固定器上，双手扶住上肢支撑架，脚部放置在多自由度运动平台上，医护人员或者陪护人员利用连杆机构上的绑带将患者的下肢绑缚在连杆机构上，待患者坐好站稳后，启动脚下的多自由度运动平台，该多自由度运动平台将根据设定的模式控制六个电动伸缩杆的伸缩量和转动角度，使其上平台产生不同的运动效果，以符合患者在不同训练阶段的训练需要，如上平台沿椭圆轨迹运动，就可以带动其上的连杆机构连同下肢做骑车式康复训练运动。

在康复训练初期，由于患者腿部力量不足行走困难，可利用连杆机构辅助训练，用连杆机构的第二连杆与第一连杆绑住患者的大腿和小腿，形成外骨骼结构，臀部固定器支撑患者身体，由于臀部固定器被固定在上肢支撑架之间无法上下活动，此时臀部固定器下方的两个连杆机构将随着多自由度运动平台中上平台的起伏进行摆动，模拟人骑车时的腿部动作，第一连杆和第二连杆带动患者大小腿运动以实现康复训练，从而可以让早期下肢力量不足的患者得到更好的训练效果。安装在上平台内部的压力传感器可以获取台面的受力情况，上平台的受力情况反应了患者腿部的发力情况，通过分析上平台受力来评估患者恢复状况，来决定下一步的训练计划，让患者得到更科学的训练，加快恢复速度。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种下肢康复训练装置，其特征在于：包括并列设置的两个多自由度运动平台，在每个所述多自由度运动平台上均设置有连杆机构，两个所述连杆机构的顶端分别转动连接至人体的臀部固定器的两侧，所述臀部固定器横跨设置在两个上肢支撑架上，用于承载人体的臀部，两个所述上肢支撑架分列设置在两个多自由度运动平台的左右两侧，

所述连杆机构能够拆卸地与人体下肢的大腿和小腿连接，

所述多自由度运动平台用于带动连杆机构的底端沿椭圆轨迹运动，从而带动人体下肢做骑车式训练运动。

2.根据权利要求1所述的下肢康复训练装置，其特征在于：所述连杆机构包括转动连接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的自由端通过万向铰与多自由度运动平台的顶面连接，所述第二连杆的自由端也通过万向铰与臀部固定器连接，

所述第一连杆、第二连杆均采用伸缩式的杆状结构，沿其长度方向均匀间隔设置有多个绑带，所述绑带用于实现人体下肢与连杆机构之间的可拆卸固定。

3.根据权利要求2所述的下肢康复训练装置，其特征在于：在所述第二连杆的非自由端、沿其轴向方向设置有延伸片，所述延伸片用于限定第一连杆的转动角度。

4.根据权利要求1所述的下肢康复训练装置，其特征在于：所述多自由度运动平台采用六自由度stewart平台。

5.根据权利要求1所述的下肢康复训练装置，其特征在于：所述上肢支撑架包括门式立架，在所述门式立架的两个侧边之间连接有横杆，所述臀部固定器的后端横穿设置有支撑杆，

在所述横杆上、沿其长度方向设置有第一滑槽，在所述门式立架的侧边上、沿其长度方向设置有第二滑槽，沿所述第一滑槽、第二滑槽均匀间隔设置有多个通孔，

所述支撑杆的两端分别卡在两个上肢支撑架的第一滑槽里面，对应所述第一滑槽的通孔位置均设置有与支撑杆端部配合的第一固定块；

所述横杆的两端分别卡在两个第二滑槽里面，对应所述第二滑槽的通孔位置均设置有横杆端部配合的第二固定块。

6.根据权利要求1所述的下肢康复训练装置，其特征在于：在所述连杆机构与多自由度运动平台的接触位置设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测多自由度运动平台的顶面所承受的压力信息。

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