一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，包括底座，其上固有人機(jī)交互系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，底座上還設(shè)有懸掛支撐機(jī)構(gòu)；動力系統(tǒng)包括電機(jī)座，其上設(shè)有電機(jī)，輸出動力通過小鏈輪、鏈條、大鏈輪和中心軸傳遞給末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)；末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括兩個腳踏板和固于底座上的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與中心軸間設(shè)有兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，兩個曲柄呈180°布置，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中曲柄的一端與中心軸固連，另一端依次鉸接連桿和滑塊，曲柄長度可調(diào)，踏板鉸接在連桿上，踏板上設(shè)有電磁裝置。本發(fā)明按更加符合正常步態(tài)軌跡帶動患者進(jìn)行康復(fù)，且可根據(jù)不同身高進(jìn)行軌跡調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、占用空間小，適合家庭使用并能實(shí)現(xiàn)被動、主動訓(xùn)練等多種訓(xùn)練模式。
【專利說明】一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種康復(fù)醫(yī)療器械和鍛煉器械領(lǐng)域的機(jī)器人，具體涉及一種更加符合正常步態(tài)軌跡的家用小型下肢康復(fù)鍛煉機(jī)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(shí)踐表明，無論是疾病還是肢體損傷造成的運(yùn)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(jī)器人。但占用空間大、價格昂貴，難以滿足普通百姓的日常家庭需求；而且家庭鍛煉越來越流行，家庭對鍛煉器械的需求也與日俱增，但現(xiàn)在的鍛煉器械主要集中于跑步機(jī)、室內(nèi)自行車等。
[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(jī)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(jī)器人通過控制外骨骼上各關(guān)節(jié)處電機(jī)的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)下肢的訓(xùn)練。該機(jī)器人同時對四電機(jī)進(jìn)行控制，成本較高且不易實(shí)現(xiàn)。
[0004]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(jī)器人，包括底座、康復(fù)下肢訓(xùn)練裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該機(jī)器人通過控制懸掛在外面的外骨骼機(jī)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。
[0005]中國專利號201110050479.6公開了一種騎行式下肢康復(fù)機(jī)器人，包括騎行式座椅、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、外骨骼機(jī)構(gòu)和支架。該機(jī)器人通過伺服電機(jī)驅(qū)動，帶動腳部運(yùn)動，使患者的整個下肢跟著運(yùn)動。該機(jī)器人帶著腳部走橢圓軌跡，而人正常步態(tài)軌跡為類橢圓，差別較大。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種更加符合正常步態(tài)軌跡的家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，使用本發(fā)明可以根據(jù)康復(fù)鍛煉者的體型尺寸和醫(yī)學(xué)的康復(fù)理論而設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、所占空間小、實(shí)用性強(qiáng)、成本較低，能夠滿足醫(yī)療機(jī)構(gòu)、家庭等對康復(fù)鍛煉者日常下肢康復(fù)及家庭鍛煉的需要。
[0007]本發(fā)明一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人的技術(shù)方案是:該機(jī)器人包括底座，所述底座上固定有人機(jī)交互系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述底座上還設(shè)有懸掛支撐機(jī)構(gòu)；所述動力系統(tǒng)包括與底座固定的電機(jī)座，所述電機(jī)座上設(shè)置有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出動力依次通過小鏈輪、鏈條、大鏈輪和中心軸后傳遞給末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括兩個腳踏板和固定在底座上的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌與所述中心軸之間設(shè)有兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括曲柄，所述曲柄的一端與所述中心軸固連，所述曲柄的另一端依次鉸接有連桿和滑塊，所述曲柄與所述連桿之間的鉸接處設(shè)有曲柄長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述滑塊與所述導(dǎo)軌滑動配合，所述腳踏板鉸接在所述連桿上，所述腳踏板上設(shè)有電磁裝置，兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的兩個曲柄呈180°布置；所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括有一雙與腳踏板配套的帶有磁性鞋底的鞋；所述懸掛支撐機(jī)構(gòu)包括與底座固定的支撐框架，所述支撐框架的上設(shè)有可調(diào)節(jié)長度的繩索，所述繩索的底端設(shè)有彈簧減震器，所述彈簧減震器上設(shè)有吊帶。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0009]由于本發(fā)明中的腳踏板由兩個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動，使用過程中腳踏板的運(yùn)動軌跡更加符合正常步態(tài)軌跡，而且根據(jù)康復(fù)鍛煉者的體型尺寸和醫(yī)學(xué)的康復(fù)理論而設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、所占空間小、實(shí)用性強(qiáng)、成本較低，能夠滿足醫(yī)療機(jī)構(gòu)、家庭等對康復(fù)鍛煉者日常下肢康復(fù)及家庭鍛煉的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明家用小型下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是圖1所示家用小型下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人中人機(jī)交互系統(tǒng)構(gòu)成圖；
[0012]圖3是圖1所示家用小型下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人中動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是圖1所示家用小型下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人中末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5是圖4所示末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)中滑塊機(jī)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6是圖1所示家用小型下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人中懸掛支撐機(jī)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:10_人機(jī)交互系統(tǒng)，11-支撐架，12-顯示器，20-動力系統(tǒng)，21-電機(jī)座，22-小鏈輪，23-鏈條，24-中心軸，25-大鏈輪、26-電機(jī)，30-底座，40-末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，41-曲柄，42-調(diào)節(jié)塊，43-連桿，44-支柱，45-導(dǎo)軌，46-滑塊機(jī)構(gòu)，461 -連板，462-圓柱滾子，47-腳踏板，50-懸掛支撐機(jī)構(gòu) ，51-支撐框架，52-繩索，53-彈簧減震器，54-吊帶。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，包括底座30，所述底座30上固定有人機(jī)交互系統(tǒng)10、動力系統(tǒng)20、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)40和懸掛支撐機(jī)構(gòu)50。
[0019]如圖2所示，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括顯示器12，所述顯示器12通過一支撐架11與所述底座30固定，可以根據(jù)康復(fù)鍛煉者的個人身高調(diào)整顯示器12的高低位置，顯示器12用來調(diào)整運(yùn)動參數(shù)，并可以顯示步態(tài)軌跡、步行速度、訓(xùn)練時間等信息，該人機(jī)交互系統(tǒng)與動力系統(tǒng)20連接，其結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和控制均屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的改制常識，在此不再贅述。
[0020]如圖3所示，所述動力系統(tǒng)20包括與底座30固定的電機(jī)座，所述電機(jī)座21上設(shè)置有電機(jī)26，所述電機(jī)26的輸出動力依次通過小鏈輪22、鏈條23、大鏈輪25和中心軸24后傳遞給末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)40。
[0021]如圖4所示，所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)40包括兩個腳踏板47和固定在底座30上的導(dǎo)軌45，所述導(dǎo)軌45通過支柱44固連在底座30上，所述導(dǎo)軌45與所述中心軸24之間設(shè)有兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括曲柄41，所述曲柄41的一端與所述中心軸24固連，所述曲柄41的另一端依次鉸接有連桿43和滑塊46，所述曲柄41與所述連桿43之間的鉸接處設(shè)有曲柄長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述曲柄長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)由設(shè)置在曲柄41上的滑槽及與所述曲柄41與所述連桿43之間鉸鏈座為一體的調(diào)節(jié)塊42構(gòu)成，所述調(diào)節(jié)塊42可在曲柄41的滑槽中滑動，所述調(diào)節(jié)塊42與所述滑槽之間設(shè)有鎖緊裝置。[0022]如圖5所示，所述滑塊46與所述導(dǎo)軌45滑動配合，所述滑塊46包括兩塊連板461和設(shè)置在兩塊連板461之間的兩個圓柱滾子462構(gòu)成，所述兩塊連板461設(shè)置在所述連桿43和所述導(dǎo)軌45兩側(cè)，所述連板461的一端與所述連桿43鉸接，所述導(dǎo)軌45從兩個圓柱滾子462之間的空隙中穿過，兩個圓柱滾子462可繞各自的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在連板461上，連桿43運(yùn)動時，連板461帶動圓柱滾子262沿導(dǎo)軌45的表面滾動，即兩個圓柱滾子462與所述導(dǎo)軌45滾動配合，進(jìn)而使滑塊46沿導(dǎo)軌45滑動。所述腳踏板47鉸接在所述連桿43上，所述腳踏板47上設(shè)有電磁裝置，所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)40還包括有一雙與腳踏板47配套的帶有磁性鞋底的鞋(圖中未畫出);兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的兩個曲柄呈180°布置，電機(jī)26工作時，所述電機(jī)26帶動所述小鏈輪22轉(zhuǎn)動，通過鏈條23帶動大鏈輪25轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使中心軸24轉(zhuǎn)動，最后帶動固連在中心軸24的曲柄41轉(zhuǎn)動，如圖4所不。
[0023]如圖6所示，所述懸掛支撐機(jī)構(gòu)50包括與底座30固定的支撐框架51，所述支撐框架51的上設(shè)有可調(diào)節(jié)長度的繩索52，所述繩索52的底端設(shè)有彈簧減震器53，所述彈簧減震器53上設(shè)有吊帶54，所述吊帶54可將康復(fù)鍛煉者著懸掛于機(jī)器人上，使其雙腳踏在腳踏板上進(jìn)行康復(fù)，所述彈簧減震器53可對懸掛后的康復(fù)鍛煉者的豎直方向位移進(jìn)行補(bǔ)償，從而起到減震的效果。
[0024]綜上，本發(fā)明結(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。
[0025]以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。首先根據(jù)康復(fù)鍛煉者的步態(tài)尺寸，松開末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)40中的調(diào)節(jié)塊42處的鎖緊裝置，滑動調(diào)節(jié)塊42在曲柄41滑槽中的位置，使調(diào)節(jié)塊42達(dá)到預(yù)定位置，然后，關(guān)閉鎖緊裝置。將懸掛支撐機(jī)構(gòu)50中的吊帶54穿在康復(fù)鍛煉者身上，調(diào)節(jié)好繩索52的長度，通過懸掛支撐機(jī)構(gòu)50讓康復(fù)鍛煉者懸于機(jī)器人上，且使穿有與機(jī)器人腳踏板47配套的鞋(該鞋的鞋底為磁鐵可吸引的材質(zhì))，該鞋的鞋底接觸腳踏板47，使康復(fù)鍛煉者的腳部能夠承受一定體重。打開腳踏板47處電磁裝置，康復(fù)鍛煉者腳部固連在腳踏板47上。通過人機(jī)交互機(jī)構(gòu)10設(shè)置訓(xùn)練步速、時間等參數(shù)，打開電源開關(guān)，動力系統(tǒng)20將動力輸送給末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)40，最終腳踏板47繞連桿轉(zhuǎn)動帶動康復(fù)鍛煉者腳部按類似正常步態(tài)行走進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。遇到緊急情況，如軌跡超出康復(fù)鍛煉者可活動范圍，腳踏板47對康復(fù)鍛煉者腳部的拉力超出電磁裝置所提供的吸引力，康復(fù)鍛煉者腳部和腳踏板47脫離，達(dá)到保護(hù)康復(fù)鍛煉者的目的或看護(hù)人員、康復(fù)鍛煉者可按下急停按鈕，使裝置被迫停止工作。本發(fā)明采用由曲柄41、連桿43、導(dǎo)軌45和滑塊機(jī)構(gòu)46組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模擬人正常步態(tài) ，從而帶動康復(fù)鍛煉者腳部運(yùn)動，達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練。
[0026]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)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)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，包括底座(30)，所述底座(30)上固定有人機(jī)交互系統(tǒng)(10)、動力系統(tǒng)(20)和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)(40)，其特征在于，所述底座上還設(shè)有懸掛支撐機(jī)構(gòu)(50 ); 所述動力系統(tǒng)(20)包括與底座(30)固定的電機(jī)座，所述電機(jī)座(21)上設(shè)置有電機(jī)(26)，所述電機(jī)(26)的輸出動力依次通過小鏈輪(22)、鏈條(23)、大鏈輪(25)和中心軸(24)后傳遞給末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)(40)； 所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)(40)包括兩個腳踏板(47)和固定在底座(30)上的一個導(dǎo)軌(45),所述導(dǎo)軌(45)與所述中心軸(24)之間設(shè)有兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括曲柄(41)，所述曲柄(41)的一端與所述中心軸(24)固連，所述曲柄(41)的另一端依次鉸接有連桿(43)和滑塊(46)，所述曲柄(41)與所述連桿(43)之間的鉸接處設(shè)有曲柄長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述滑塊(46 )與所述導(dǎo)軌(45 )滑動配合，所述腳踏板(47 )鉸接在所述連桿(43 )上，所述腳踏板(47)上設(shè)有電磁裝置，兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的兩個曲柄呈180°布置；所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)(40)還包括有一雙與腳踏板(47)配套的帶有磁性鞋底的鞋； 所述懸掛支撐機(jī)構(gòu)(50)包括與底座(30)固定的支撐框架(51)，所述支撐框架(51)的上設(shè)有可調(diào)節(jié)長度的繩索(52 )，所述繩索(52 )的底端設(shè)有彈簧減震器(53 )，所述彈簧減震器(53)上設(shè)有吊帶(54)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，其特征在于，所述曲柄長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)由設(shè)置在曲柄(41)上的滑槽及與所述曲柄(41)與所述連桿(43)之間鉸鏈座為一體的調(diào)節(jié)塊(42)構(gòu)成，所述調(diào)節(jié)塊(42)與所述滑槽之間設(shè)有鎖緊裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，其特征在于，所述滑塊(46)包括兩塊連板(461)和設(shè)置·在兩塊連板(461)之間的兩個圓柱滾子(462)構(gòu)成,所述兩塊連板(461)設(shè)置在所述連桿(43 )和所述導(dǎo)軌(45 )兩側(cè)，所述連板(461)的一端與所述連桿(43)鉸接，所述導(dǎo)軌(45)從兩個圓柱滾子(462)之間的空隙中穿過，兩個圓柱滾子(462)與所述導(dǎo)軌滾動配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人，其特征在于，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括顯示器(12)，所述顯示器(12)通過一支撐架(11)與所述底座(30)固定。
【文檔編號】A61H1/02GK103845185SQ201410073019
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】項(xiàng)忠霞, 張愛光, 焦彥駿, 高飛 申請人:天津大學(xué)