CN219614814U - 高适配的人体关节等速训练系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗康复器械技术领域，具体涉及一种高适配的人体关节等速训练系统，包括控制系统组件、座椅系统组件和执行器系统组件，所述座椅系统组件包括座椅、精调摆动模块、支撑柱、粗调摆动模块和支撑底座；所述座椅通过底部的所述精调摆动模块与所述支撑柱连接；所述支撑柱固定在所述支撑底座上，所述粗调摆动模块与所述执行器系统组件连接；所述执行器系统组件包括末端执行器、精调平移模块、升降模块、支撑座及粗调平移模块。该装置可以根据患者训练位置、训练体位、训练肢体的不同进行快速、精准的位置调节和姿态调节，使康复训练过程既保证了稳定性，又保证了灵活性。

Description

高适配的人体关节等速训练系统

技术领域

本实用新型涉及医疗康复器械技术领域，具体涉及一种高适配的人体关节等速训练系统。

背景技术

人口老龄化、交通事故多发化导致关节损伤频次急剧增加，尽早进行科学、系统、适配的康复训练，可以有效提高患者的生活能力和功能状态。近年来，陆续出现一批人体关节训练系统，辅助患者完成关节康复训练，并通过评价系统得到人体运动数据，为进一步优化康复训练提供客观依据。目前，人体关节训练系统大多采用等速训练模式：需要专用设备在训练前设定相应速度，设备产生顺应性阻力，即根据患者施加的作用力调整输出的阻力矩，使患者肌张力增高，力矩输出增加。在此过程中，患者与训练执行器之间的位置和姿态关系极为重要，很大程度地影响等速训练效果。

如中国专利公开了一种等速肌力多关节康复训练方法与系统，申请号：202210588179.1，包括底座组件(1)、动力组件(2)、控制组件(3)、座椅组件(4)和计算机组件(5)；底座组件(1)上设有转动支杆(12)，所述动力组件(2)转动设置在转动支杆(12)的顶端。该类型系统中各个模块组件大多采用直线型布置方式，即受试者座椅组件、训练执行器组件、控制组件通过直线滑动组件连接配合，因此，很容易造成患者肢体与训练执行器间的配合灵活性差，影响训练效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高适配的人体关节等速训练系统，以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高适配的人体关节等速训练系统，包括控制系统组件、座椅系统组件和执行器系统组件，控制系统组件通过线路与座椅系统组件完成数据交互，座椅系统组件与执行器系统组件通过粗调摆动模块与粗调平移模块机械固连，所述座椅系统组件包括座椅、精调摆动模块、支撑柱、粗调摆动模块和支撑底座；所述座椅通过底部的所述精调摆动模块与所述支撑柱连接；所述支撑柱固定在所述支撑底座上，所述粗调摆动模块与所述执行器系统组件连接；所述执行器系统组件包括末端执行器、精调平移模块、升降模块、支撑座及粗调平移模块，所述末端执行器通过所述精调平移模块与所述升降模块连接，所述升降模块安装在所述支撑座上，所述支撑座的下部与所述粗调平移模块连接。

优选地，所述精调摆动模块包括精调摆动电机、齿轮箱和交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈与齿轮箱中的大齿轮固连，内圈固定在齿轮箱上，精调摆动电机固定在齿轮箱上与内部的小齿轮连接。

优选地，所述粗调摆动模块包括粗调摆动电机、蜗轮蜗杆机构和安装盘，所述粗调摆动电机固定在蜗轮蜗杆机构的一侧并与蜗杆连接，所述安装盘与所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接。

优选地，所述粗调平移模块包括粗调平移电机、滚珠丝杠、滑动导轨和支撑箱，所述支撑箱的一侧与所述安装盘连接，支撑箱另一侧的底部设有滚轮，所述粗调平移电机与所述滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上带有螺帽支架，所述滑动导轨位于滚珠丝杠的两侧，滑动滑轨上安装有滑块，所述滑块与所述支撑座固连。

优选地，所述升降模块包括升降电机、内壳体、外壳体、电机支撑板、竖直滚珠丝杠和光轴，内壳体底部固连在支撑座，外壳体顶部与精调平移模块连接，四根光轴对称分布于电机支撑板上，光轴的一端通过光轴固定座与外壳体机械连接，滚珠丝杠设有两个螺母副并分别与内壳体和外壳体固连，丝杆另一端通过联轴器与升降电机相连。

优选地，所述精调平移模块包括精调平移电机、锥齿轮组、外壳、大齿轮和齿框，所述精调平移电机安装在外壳内，精调平移电机与所述锥齿轮组的一端连接，锥齿轮组的另一端与所述大齿轮固接，所述大齿轮与所述齿框啮合，所述齿框的上部与末端执行器连接。

优选地，所述末端执行器包括支架、伺服电机、行星减速器、柔性连接件、扭矩传感器、绝对值编码器和输出轴；所述支架的底部与所述齿框固接，所述伺服电机固定在支架上，所述行星减速器通过皮带与所述伺服电机连接，所述行星减速器的输出端通过所述柔性连接件与所述扭矩传感器连接，扭矩传感器另一端与所述输出轴连接，所述绝对值编码器通过皮带与所述输出轴连接。

本实用新型的有益效果是：高适配型人体关节等速训练系统同时引入粗调摆动模块、精调摆动模块、粗调平移模块、精调平移模块，实现对执行器系统与患者之间的距离和角度的两级两类调节。即该装置可以根据患者训练位置、训练体位、训练肢体的不同进行快速、精准的位置调节和姿态调节，适康复训练过程既保证了稳定性，又保证了灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型中控制系统组件的结构示意图；

图3为本实用新型中座椅系统组件的结构示意图；

图4为本实用新型中执行器系统组件的结构示意图；

图5a为本实用新型中精调摆动模块的结构示意图；

图5b为本实用新型中精调摆动模块的内部结构示意图；

图6a为本实用新型中粗调摆动模块的结构示意图；

图6b为本实用新型中粗调摆动模块的内部结构示意图；

图7为本实用新型中粗调平移模块的结构示意图；

图8为本实用新型中升降模块的结构示意图；

图9为本实用新型中精调平移模块的结构示意图；

图10为本实用新型中末端执行器的结构示意图。

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所示，一种高适配的人体关节等速训练系统，包括控制系统组件1、座椅系统组件2、执行器系统组件3，控制系统组件通过线路与座椅系统组件完成数据交互，座椅系统组件与执行器系统组件通过粗调摆动模块与粗调平移模块机械固连。

如图2所示，控制系统组件包括控制柜11、支撑底板12、控制系统13、可调支撑柱14以及脚轮15。具体结构为：控制系统置于支撑底板，可调支撑柱一端与支撑底板机械固连，另一端通过螺栓与控制柜连接。控制柜底部架设脚轮通过螺钉机械固连。

如图3所示，所述座椅系统组件包括座椅21、支撑柱22、支撑底座23、精调摆动模块4和粗调摆动模块5；所述座椅通过底部的所述精调摆动模块与所述支撑柱连接；所述支撑柱固定在所述支撑底座上，所述粗调摆动模块与所述执行器系统组件连接；精调摆动模块用于控制座椅的轻微摆动，粗调摆动模控制座椅大幅度摆动。

如图4所示，所述执行器系统组件3包括支撑座31、末端执行器6、精调平移模块7、升降模块8及粗调平移模块9，所述末端执行器通过所述精调平移模块与所述升降模块连接，所述升降模块安装在所述支撑座上，所述支撑座的下部与所述粗调平移模块连接。通过粗调平移模块控制支撑座左右大幅度移动。

如图5a和图5b所示，所述精调摆动模块4包括精调摆动电机41、齿轮箱42和交叉滚子轴承43，所述交叉滚子轴承的外圈与齿轮箱中的大齿轮44固连，内圈固定在齿轮箱上，精调摆动电机固定在齿轮箱上与内部的小齿轮45连接。精调摆动电机带动小齿轮转动，小齿轮带动齿轮箱内的大齿轮转动，大齿轮带动交叉滚子轴承的外圈转动，交叉滚子轴承的外圈带动上部座椅转动。

如图6a和图6b所示，所述粗调摆动模块5包括粗调摆动电机51、蜗轮蜗杆机构52和安装盘53，所述粗调摆动电机固定在蜗轮蜗杆机构的一侧并与蜗杆54连接，所述安装盘与所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮55连接。粗调摆动电机通过蜗轮蜗杆机构带动安装盘转动。

如图7所示，所述粗调平移模块7包括粗调平移电机71、滚珠丝杠72、滑动导轨73和支撑箱74，所述支撑箱的一侧与所述安装盘连接，支撑箱另一侧的底部设有滚轮，所述粗调平移电机与所述滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上带有螺帽支架75，所述滑动导轨位于滚珠丝杠的两侧，滑动滑轨上安装有滑块76，所述滑块与所述支撑座固接。通过粗调平移电机带动滚珠丝杠转动，从而带动上部的螺帽支架移动，螺帽支架以及两侧的滑块都与上部的支撑座连接，带动支撑座移动。

如图8所示，所述升降模块8包括升降电机81、内壳体82、外壳体83、电机支撑板84、光轴85和竖直滚珠丝杠86；，内壳体底部固连在支撑座，外壳体顶部与精调平移模块连接，四根光轴对称分布于电机支撑板上，光轴的一端通过光轴固定座与外壳体机械连接，滚珠丝杠设有两个螺母副87并分别与内壳体和外壳体固连，上面的螺母副与滚珠丝杠的顶端通过轴承连接，下面的螺母副与滚珠丝杠螺纹连接，丝杆另一端通过联轴器与升降电机相连。升降电机转动，跟随光轴一起与外壳体上下的升降。

如图9所示，所述精调平移模块9包括精调平移电机91、锥齿轮组92、外壳93、大齿轮94和齿框95，所述精调平移电机安装在外壳内，精调平移电机与所述锥齿轮组的一端连接，锥齿轮组的另一端与所述大齿轮固接，所述大齿轮与所述齿框啮合，所述齿框的上部与末端执行器连接。通过精调平移电机带动锥齿轮组带动大齿轮转动，从而带动齿框左右移动。

如图10所示，所述末端执行器6包括支架61、伺服电机62、行星减速器63、柔性连接件64、扭矩传感器65、绝对值编码器66和输出轴67；所述支架的底部与所述齿框固连，所述伺服电机固定在支架上，所述行星减速器通过皮带与所述伺服电机连接，所述行星减速器的输出端通过所述柔性连接件与所述扭矩传感器连接，扭矩传感器另一端与所述输出轴连接，所述绝对值编码器通过皮带与所述输出轴连接。伺服电机输出扭矩通过带传动进行传递，此处带传动可起到一定的缓冲吸振和过载保护作用，行星减速器降低电机转速提高输出扭矩。输出扭矩通过连接轴传递至柔性连接件的弹性体内圈，弹性体内圈弹性支撑梁与外圈弹性支撑梁之间通过特定的弹性结构相互连接，在输出扭矩的作用下弹性结构形变带动外圈弹性支撑梁转动，从而实现弹性元件扭矩传递和缓解冲击的作用。输出轴输出扭矩与角度参数由扭矩传感器及绝对值编码器检测并反馈至控制系统形成闭合回路。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种高适配的人体关节等速训练系统，包括控制系统组件、座椅系统组件和执行器系统组件，控制系统组件通过线路与座椅系统组件完成数据交互，座椅系统组件与执行器系统组件通过粗调摆动模块与粗调平移模块机械固连，其特征在于：所述座椅系统组件包括座椅、精调摆动模块、支撑柱、粗调摆动模块和支撑底座；所述座椅通过底部的所述精调摆动模块与所述支撑柱连接；所述支撑柱固定在所述支撑底座上，所述粗调摆动模块与所述执行器系统组件连接；所述执行器系统组件包括末端执行器、精调平移模块、升降模块、支撑座及粗调平移模块，所述末端执行器通过所述精调平移模块与所述升降模块连接，所述升降模块安装在所述支撑座上，所述支撑座的下部与所述粗调平移模块连接。

2.根据权利要求1所述的高适配的人体关节等速训练系统，其特征在于：所述精调摆动模块包括精调摆动电机、齿轮箱和交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈与齿轮箱中的大齿轮固连，内圈固定在齿轮箱上，精调摆动电机固定在齿轮箱上与内部的小齿轮连接。

3.根据权利要求1所述的高适配的人体关节等速训练系统，其特征在于：所述粗调摆动模块包括粗调摆动电机、蜗轮蜗杆机构和安装盘，所述粗调摆动电机固定在蜗轮蜗杆机构的一侧并与蜗杆连接，所述安装盘与所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接。

4.根据权利要求3所述的高适配的人体关节等速训练系统，其特征在于：所述粗调平移模块包括粗调平移电机、滚珠丝杠、滑动导轨和支撑箱，所述支撑箱的一侧与所述安装盘连接，支撑箱另一侧的底部设有滚轮，所述粗调平移电机与所述滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上带有螺帽支架，所述滑动导轨位于滚珠丝杠的两侧，滑动滑轨上安装有滑块，所述滑块与所述支撑座固连。

5.根据权利要求4所述的高适配的人体关节等速训练系统，其特征在于：所述升降模块包括升降电机、内壳体、外壳体、电机支撑板、竖直滚珠丝杠和光轴，内壳体底部固连在支撑座，外壳体顶部与精调平移模块连接，四根光轴对称分布于电机支撑板上，光轴的一端通过光轴固定座与外壳体机械连接，滚珠丝杠设有两个螺母副并分别与内壳体和外壳体固连，丝杆另一端通过联轴器与升降电机相连。

6.根据权利要求5所述的高适配的人体关节等速训练系统，其特征在于：所述精调平移模块包括精调平移电机、锥齿轮组、外壳、大齿轮和齿框，所述精调平移电机安装在外壳内，精调平移电机与所述锥齿轮组的一端连接，锥齿轮组的另一端与所述大齿轮固连，所述大齿轮与所述齿框啮合，所述齿框的上部与末端执行器连接。

7.根据权利要求6所述的高适配的人体关节等速训练系统，其特征在于：所述末端执行器包括支架、伺服电机、行星减速器、柔性连接件、扭矩传感器、绝对值编码器和输出轴；所述支架的底部与所述齿框固连，所述伺服电机固定在支架上，所述行星减速器通过皮带与所述伺服电机连接，所述行星减速器的输出端通过所述柔性连接件与所述扭矩传感器连接，扭矩传感器另一端与所述输出轴连接，所述绝对值编码器通过皮带与所述输出轴连接。