一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，包括固定在車架上的車把和車座，車架固定在一底座上，底座上設(shè)有電機和橢圓軌跡運動裝置；橢圓軌跡運動裝置包括兩套橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)；橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)包括蝸桿蝸輪減速機構(gòu)和行星齒輪傳動機構(gòu)，電機的輸出軸通過聯(lián)軸器將動力傳遞給蝸桿；蝸輪軸通過一系桿帶動行星輪轉(zhuǎn)動，中心輪與蝸輪軸同軸布置，中心輪與底座固連，中心輪分度圓直徑是行星輪分度圓直徑的兩倍；行星輪上設(shè)有一腳蹬，腳蹬過行星輪的中心，腳蹬上設(shè)有踏板。可以實現(xiàn)按橢圓軌跡帶動患者進(jìn)行康復(fù)，更加符合人正常步態(tài)，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、所占空間小、實用性強、成本低，能滿足醫(yī)療機構(gòu)、家庭等對患者日常下肢康復(fù)的需要。
【專利說明】一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于一種康復(fù)醫(yī)療器械領(lǐng)域的機器人，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)調(diào)查，我國每年都有相當(dāng)數(shù)量的人由于疾病、交通事故等原因造成下肢功能障礙。臨床實踐表明，無論是疾病還是肢體損傷造成的運動肌能障礙，良好的下肢康復(fù)訓(xùn)練都可以提高下肢活動能力和促進(jìn)神經(jīng)功能修復(fù)，并且降低并發(fā)癥發(fā)生率。為此，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家都開發(fā)了多種下肢康復(fù)機器人。但占用空間大、價格昂貴，難以滿足普通百姓的日常需求。
[0003]通過對現(xiàn)有相關(guān)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號200620140778.3公開了一種輪椅式行走訓(xùn)練機器人，包括輪椅系統(tǒng)、下肢外骨骼系統(tǒng)、阻尼支撐系統(tǒng)和控制器。該機器人通過控制外骨骼上各關(guān)節(jié)處電機的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)下肢的訓(xùn)練。該機器人同時對四電機進(jìn)行控制，成本較高且不易實現(xiàn)。
[0004]中國專利號200620021269.9公開了一種立式下肢康復(fù)訓(xùn)練機，包括底座、左右2套對稱布置的步態(tài)機構(gòu)、左右2套對稱布置的踝關(guān)節(jié)運動機構(gòu)。其中電機通過傳動機構(gòu)使得帶把手的彎曲搖桿繞立柱式搖桿座的上端擺動，進(jìn)而再帶動中部與連桿鉸接、端部與滑塊鉸接的腳踏板做平面運動。由于患者下肢完全或部分喪失行走能力，該機構(gòu)要求患者站著訓(xùn)練，存在較大危險及負(fù)作用。
[0005]中國專利號200910075068.5公開了一種截癱患者用下肢康復(fù)醫(yī)療機器人，包括底座、康復(fù)下肢訓(xùn)練裝置和計算機控制系統(tǒng)。該機器人通過控制懸掛在外面的外骨骼機構(gòu)來達(dá)到訓(xùn)練目的。其穩(wěn)定性較差、算法復(fù)雜等，進(jìn)而導(dǎo)致成本高，不適合廣泛應(yīng)用。
[0006]中國專利號201110050479.6公開了一種騎行式下肢康復(fù)機器人，包括騎行式座椅、驅(qū)動機構(gòu)、外骨骼機構(gòu)和支架。該機器人通過伺服電機驅(qū)動，帶動腳部運動，使患者的整個下肢跟著運動。該機器人帶著腳部走圓形軌跡，而人正常步態(tài)軌跡為類橢圓，差別較大。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，根據(jù)患者的具體尺寸和醫(yī)學(xué)的康復(fù)理論而設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、所占空間小、實用性強、成本較低，能夠滿足醫(yī)療機構(gòu)、家庭等對患者日常下肢康復(fù)的需要。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，包括車架，固定在車架上的車把和車座，所述車架固定在一底座上，所述底座上設(shè)有電機和橢圓軌跡運動裝置；所述橢圓軌跡運動裝置包括兩套橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)；所述橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)包括蝸桿蝸輪減速機構(gòu)和行星齒輪傳動機構(gòu)，所述電機的輸出軸通過聯(lián)軸器將動力傳遞給所述蝸桿蝸輪減速機構(gòu)中的蝸桿；所述蝸桿蝸輪減速機構(gòu)的蝸輪軸通過一系桿帶動所述行星齒輪傳動機構(gòu)的行星輪，所述行星齒輪傳動機構(gòu)的中心輪與所述蝸輪軸同軸布置，所述中心輪與所述底座固連，所述中心輪的分度圓直徑等于所述行星輪的分度圓直徑的兩倍；所述行星輪上設(shè)有一腳蹬，所述腳蹬過所述行星輪的中心，所述腳蹬上設(shè)有踏板。
[0009]與現(xiàn)有的圓軌跡的康復(fù)機構(gòu)相比，本實用新型可以實現(xiàn)按橢圓軌跡帶動患者進(jìn)行康復(fù)，更加符合人正常步態(tài)，且可根據(jù)不同身高患者步態(tài)不同進(jìn)行軌跡調(diào)節(jié)，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單合理、布局緊湊占用空間較小、成本小、操作簡單、可根據(jù)自身情況調(diào)整，所以較適合個人家庭及普通百姓使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人的原理圖；
[0011]圖2是圖1所示康復(fù)機器人的側(cè)視圖；
[0012]圖3是本實用新型中人機交互機構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是本實用新型中橢圓軌跡運動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:
[0015]10-底座，20-橢圓軌跡運動裝置，21-上殼，21’ -下殼，22-中心輪，23-蝸桿，24-蝸輪軸，25-彳丁星輪，26-踏板，27-腳瞪，28-系桿，29-蝸輪，30-聯(lián)軸器，40-電機，50-車架，60-車把，61-顯示器，62-固定座，70-車座。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0017]如圖2所示，本實用新型一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，包括車架50，固定在車架50上的車把60和車座70，所述車架50固定在一底座10上，所述底座10上設(shè)有電機40和橢圓軌跡運動裝置20。如圖2和圖4所示，為了安全和外形美觀，所述橢圓軌跡運動裝置20設(shè)置在一殼體中，所述殼體由插裝在一起的上殼21和下殼21’構(gòu)成。
[0018]如圖1和圖4所示，本實用新型下肢康復(fù)機器人以自行車為模型，其中的所述橢圓軌跡運動裝置20包括兩套橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)，以代替自行車蹬踏部分，從而帶動患者腳部走橢圓軌跡，達(dá)到康復(fù)目的。所述橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)包括蝸桿蝸輪減速機構(gòu)和行星齒輪傳動機構(gòu)，所述電機40的輸出軸通過聯(lián)軸器30將動力傳遞給所述蝸桿蝸輪減速機構(gòu)中的蝸桿23 ;所述蝸桿蝸輪減速機構(gòu)的蝸輪軸24通過一系桿28帶動所述行星齒輪傳動機構(gòu)的行星輪25，所述行星齒輪傳動機構(gòu)的中心輪22與所述蝸輪軸28同軸布置，所述中心輪22與所述底座10固連，所述中心輪22的分度圓直徑等于所述行星輪25的分度圓直徑的兩倍；所述行星輪25上設(shè)有一腳蹬27，所述腳蹬27過所述行星輪25的中心，所述腳蹬27上設(shè)有踏板26。
[0019]圖1示出了橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)的原理圖，蝸桿23由電機40驅(qū)動，蝸輪29帶動系桿28轉(zhuǎn)動。當(dāng)中心輪22的分度圓直徑是行星輪25的分度圓直徑兩倍時，固連在行星輪25并過其中心的腳蹬27上的任一點A就可以實現(xiàn)橢圓軌跡。
[0020]為了掌握康復(fù)運動的訓(xùn)練時間和運動的速度，本實用新型康復(fù)機器人還包括有人機交互機構(gòu)，如圖3所示，所述人機交互機構(gòu)包括顯示器61，所述顯示器61通過一固定座62與所述車架50固定，所述車把60也是通過固定座62與所述車架50固定，為了適合于不同身高的使用者，所述固定座62與車架50之間、所述車座70與所述車架50之間均分別設(shè)有鎖緊結(jié)構(gòu)，用來根據(jù)使用者的身高來調(diào)整顯示器61、車把60和車座70的高度。當(dāng)然，本實用新型中必然包括有與人機交互機構(gòu)連接的控制裝置，在現(xiàn)有技術(shù)中有非常成熟的可供選擇的控制裝置，本實用新型不再贅述。
[0021]使用安裝本實用新型康復(fù)機器人時，首先根據(jù)康復(fù)患者的身高尺寸，分別松開車架50上位于固定座62和車座70處的鎖緊裝置，將車把60、顯示器61和車座70的位置調(diào)節(jié)到患者感覺最為舒適的位置后鎖緊鎖緊裝置。根據(jù)患者步幅大小調(diào)節(jié)腳蹬27的長度，使康復(fù)機器人運行起來后的橢圓軌跡盡可能符合患者正常步態(tài)軌跡。讓患者騎坐于康復(fù)機器人上，將患者腳部固定在踏板26上。打開電源開關(guān)，通過人機交互機構(gòu)設(shè)定訓(xùn)練時間、速度等參數(shù)，即可帶動患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。遇到緊急情況，如軌跡超出患者可活動范圍，看護(hù)人員或患者可按下車把處的急停按鈕，使康復(fù)機器人停止工作，達(dá)到保護(hù)患者的目的。
[0022]圖4示出了本實用新型中橢圓軌跡運動裝置20的工作過程，電機40帶動蝸桿23轉(zhuǎn)動，通過蝸輪蝸桿減速機構(gòu)帶動系桿28轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使行星輪25運動，最后踏板26帶動患者腳部實現(xiàn)橢圓軌跡，腳蹬27可根據(jù)不同身高患者的步態(tài)不同在一定范圍內(nèi)調(diào)整橢圓軌跡，使其更加符合人正常步態(tài)軌跡。
[0023]綜上，本實用新型康復(fù)機器人以自行車為模型，采用能實現(xiàn)橢圓軌跡的輪系機構(gòu)代替自行車蹬踏部分，帶動患者腳部按橢圓軌跡運動，達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練。
[0024]盡管上面結(jié)合圖對本實用新型進(jìn)行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，包括車架(50)，固定在車架(50)上的車把(60 )和車座(70 )，所述車架(50 )固定在一底座(10 )上，其特征在于， 所述底座(10)上設(shè)有電機(40)和橢圓軌跡運動裝置(20)； 所述橢圓軌跡運動裝置(20)包括兩套橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)； 所述橢圓軌跡實現(xiàn)機構(gòu)包括蝸桿蝸輪減速機構(gòu)和行星齒輪傳動機構(gòu)，所述電機(40 )的輸出軸通過聯(lián)軸器(30 )將動力傳遞給所述蝸桿蝸輪減速機構(gòu)中的蝸桿(23 );所述蝸桿蝸輪減速機構(gòu)的蝸輪軸(24)通過一系桿(28)帶動所述行星齒輪傳動機構(gòu)的行星輪(25)，所述行星齒輪傳動機構(gòu)的中心輪(22)與所述蝸輪軸(24)同軸布置，所述中心輪(22)與所述底座(10)固連，所述中心輪(22)的分度圓直徑等于所述行星輪(25)的分度圓直徑的兩倍；所述行星輪(25 )上設(shè)有一腳蹬(27 )，所述腳蹬(27 )過所述行星輪(25 )的中心，所述腳蹬(27 )上設(shè)有踏板(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，其特征在于，所述橢圓軌跡運動裝置(20)設(shè)置在一殼體中，所述殼體由插裝在一起的上殼(21)和下殼(21’)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，其特征在于，還包括一人機交互機構(gòu)，所述人機交互機構(gòu)包括顯示器(61)，所述顯示器(61)通過一固定座(62)與所述車架(50)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述能實現(xiàn)橢圓軌跡的騎行式下肢康復(fù)機器人，其特征在于，所述車把通過固定座(62)與所述車架(50)固定，所述固定座(62)與車架(50)之間、所述車座(70)與所述車架(50)之間均分別設(shè)有鎖緊結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】A61H1/02GK203598183SQ201320689489
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】項忠霞, 張愛光, 焦彥駿, 高飛 申請人:天津大學(xué)