基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，具有一輪椅車架，輪椅車架上面裝設(shè)有站立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，輪椅車架下面裝設(shè)行駛機(jī)構(gòu)，站立機(jī)構(gòu)和下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別與輪椅車架轉(zhuǎn)動連接、平躺機(jī)構(gòu)與站立機(jī)構(gòu)之間轉(zhuǎn)動連接，用于患者實現(xiàn)站立、平躺、坐姿下的主動訓(xùn)練、被動訓(xùn)練、減重訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練，輪椅車架上面還裝設(shè)輪椅車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，輪椅車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別控制連接站立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、行駛機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)行駛和基于虛擬現(xiàn)實的坐姿、站立、平躺的多姿態(tài)下肢訓(xùn)練。
【專利說明】基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能電動輪椅車，尤其涉及一種基于虛擬現(xiàn)實的下肢訓(xùn)練輪椅 車。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國現(xiàn)有腦卒中患者約900萬人，大約75%腦卒中患者在發(fā)病后會留下不同程度 的后遺癥，在眾多的后遺癥中，以偏癱發(fā)生率最高，在偏癱的康復(fù)中，又以肢體功能的康復(fù) 最為困難對病人的日常生活能力影響較大。醫(yī)學(xué)理論和臨床醫(yī)學(xué)證明，科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練對 腦卒中偏癱患者的肢體功能康復(fù)起著無比重要的作用。
[0003] CPM關(guān)節(jié)恢復(fù)器臨床常用于各種原因所致的肢體活動功能障礙，肌肉痙攣，關(guān)節(jié)僵 直，肌腱和韌帶粘連，以及劇烈運動后的放松活動等。對患者術(shù)后患肢的靜脈回流，減輕腫 脹，防止下肢深靜脈血栓形成，提高肌力和關(guān)節(jié)活動度，減輕周圍組織粘連有著十分重要的 意義。但市場現(xiàn)有的產(chǎn)品訓(xùn)練模式單一，訓(xùn)練過程沒有趣味性，訓(xùn)練效果不佳。如果能夠在 訓(xùn)練過程中提供多種形式的信息反饋，充分發(fā)揮患者的主觀能動性，并根據(jù)患者狀態(tài)給予 暗示或建議等，將會使康復(fù)效果得到很大提高。因此研究者們設(shè)計了基于虛擬現(xiàn)實的康復(fù) 訓(xùn)練系統(tǒng)，以激發(fā)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的興趣。也沒有將CPM機(jī)與別的康復(fù)器械結(jié)合起來，產(chǎn) 品的實用性十分局限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是要提供一種基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，通過虛擬現(xiàn)實 的人機(jī)交互系統(tǒng)，實現(xiàn)患者的多種下肢功能訓(xùn)練。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于多體位電動輪椅車的下肢 康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，具有一輪椅車架，輪椅車架上面裝設(shè)有站立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)， 輪椅車架下面裝設(shè)行駛機(jī)構(gòu)，站立機(jī)構(gòu)和下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別與輪椅車架轉(zhuǎn)動連接、平躺機(jī) 構(gòu)與站立機(jī)構(gòu)之間轉(zhuǎn)動連接，用于患者實現(xiàn)站立、平躺、坐姿下的主動訓(xùn)練、被動訓(xùn)練、減重 訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練，其特點是：輪椅車架上面還裝設(shè)輪椅車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，輪椅車 控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別控制連接站立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、行駛機(jī)構(gòu)，實 現(xiàn)行駛和基于虛擬現(xiàn)實的坐姿、站立、平躺的多姿態(tài)下肢訓(xùn)練。
[0006] 下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)包括：左、右托腿架，左、右踏腳，左、右抬腿電機(jī)，左、右踏腳延長電 機(jī)，左、右托腿架分別與輪椅車架轉(zhuǎn)動連接，左、右踏腳分別與左、右托腿架滑動鏈接，左、右 抬腿電機(jī)的兩端分別與輪椅車架和左、右托腿架轉(zhuǎn)動連接，左、右踏腳延長電機(jī)的兩端分別 與左、右托腿架和左、右踏腳轉(zhuǎn)動連接。
[0007] 平躺機(jī)構(gòu)包括：坐墊，靠背，起背電機(jī)，左、右托腿架和左、右抬腿電機(jī)，坐墊與輪椅 車架轉(zhuǎn)動連接，靠背與坐墊轉(zhuǎn)動連接，起背電機(jī)的兩端分別與靠背和坐墊轉(zhuǎn)動連接。
[0008] 站立機(jī)構(gòu)包括：坐墊，站立電機(jī)，左、右托腿架，左、右踏腳，左、右踏腳延長電機(jī)，坐 墊與輪椅車架轉(zhuǎn)動連接，站立電機(jī)的兩端分別與輪椅車架和坐墊轉(zhuǎn)動連接。
[0009] 輪椅控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng)包括：坐姿、站姿轉(zhuǎn)換控制器，坐姿、平躺轉(zhuǎn)換控制 器，下肢訓(xùn)練控制器，壓力傳感器，虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器，主控制模塊，藍(lán)牙模塊， 其中，虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器用于患者選擇姿態(tài)轉(zhuǎn)換或下肢訓(xùn)練模式，并通過主控 制模塊將患者的請求轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制命令信號傳至各姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)或下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，從 而帶動患者進(jìn)行姿態(tài)轉(zhuǎn)換或下肢訓(xùn)練，訓(xùn)練過程中，安裝在踏腳處的壓力傳感器實時采集 其運動狀態(tài)，將運動狀態(tài)信號通過藍(lán)牙模塊傳輸至主控制模塊，顯示于虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互 觸屏顯示器上，幫助護(hù)理人員掌握患者的訓(xùn)練情況。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是： 1.根據(jù)人體腿部屈曲和伸展時膝蓋到腳底長度會增加的特點，坐姿到站立及坐姿到 平躺轉(zhuǎn)換過程中輪椅踏腳會有一定延長，使患者在姿態(tài)轉(zhuǎn)換時更加舒適。
[0011] 2.下肢訓(xùn)練包括多種模式：站立、坐姿和平躺狀態(tài)下的主動訓(xùn)練、被動訓(xùn)練、減重 訓(xùn)練，站立狀態(tài)下還設(shè)有平衡訓(xùn)練模式，全方位滿足各種下肢功能障礙患者的下肢功能訓(xùn) 練。
[0012] 3.本專利大大減小現(xiàn)有康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的體積，增大其使用范圍；將輪椅與康復(fù)訓(xùn) 練設(shè)備結(jié)合，增加其實用性；基于虛擬現(xiàn)實和人機(jī)交互技術(shù)，一方面使枯燥的康復(fù)訓(xùn)練充滿 趣味性。對肢體功能障礙患者的康復(fù)具有積極的促進(jìn)作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是基于虛擬現(xiàn)實的下肢訓(xùn)練輪椅車立體示意圖； 圖2是站立訓(xùn)練狀態(tài)示意圖； 圖3是平躺訓(xùn)練狀態(tài)不意圖； 圖4是平躺、站立下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)原理圖； 圖5是下肢訓(xùn)練壓力傳感器示意圖； 圖6是輪椅控制及虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015] 本發(fā)明的一種基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，由輪椅車架、站立機(jī) 構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、行駛機(jī)構(gòu)、輪椅車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)。
[0016] 立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)分別與輪椅車架鏈接，并分別與輪椅 車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng)鏈接，實現(xiàn)行駛和基于虛擬現(xiàn)實的坐姿、站立、平躺的多姿態(tài)下 肢訓(xùn)練功能。
[0017] 訓(xùn)練模式包括站立、平躺、坐姿下的主動訓(xùn)練、被動訓(xùn)練、減重訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練等， 在踏板處安裝壓力傳感器，訓(xùn)練路徑進(jìn)行捕捉，記錄患者的訓(xùn)練狀態(tài)。結(jié)合虛擬現(xiàn)實游戲， 使患者有身臨其境質(zhì)感，增強(qiáng)肢體功能障礙患者的康復(fù)興趣，實現(xiàn)對腦卒中患者進(jìn)行康復(fù) 訓(xùn)練功能。在非訓(xùn)練時，本發(fā)明可以用作為普通電動輪椅，增加其實用性。
[0018] 如圖1至圖5所示，基于虛擬現(xiàn)實的下肢訓(xùn)練輪椅車包括后萬向輪1，輪椅車間2， 坐墊3,靠背4,虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器5,行駛控制手柄6,左、右托腿架7,左、右踏腳 8,前驅(qū)動輪9,主控制模塊10,起背電機(jī)11，蓄電池12,站立電機(jī)13,左、右抬腿電機(jī)14,左、 右踏腳延長電機(jī)15,壓力傳感器16,傳感器控制板17,踏板面18等。
[0019] 如圖1所示，站立機(jī)構(gòu)和下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別與輪椅車架轉(zhuǎn)動連接，平躺機(jī)構(gòu)與站 立機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，平躺機(jī)構(gòu)與站立機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，行駛機(jī)構(gòu)由后萬向輪1，輪椅車間2,行駛 控制手柄6,主控制模塊10組成，實現(xiàn)輪椅車行駛控制。
[0020] 如圖1和圖5所示，輪椅車控制和虛擬現(xiàn)實下肢訓(xùn)練系統(tǒng)包括虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互 觸屏顯示器5,主控制模塊10,壓力傳感器16,傳感器控制板17,踏板面18。主控制模塊10 固定在靠背4上，虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器5固定在坐墊3上，不使用時可以收攏于靠 背4后側(cè)。壓力傳感器16和傳感器控制板17固定于左、右踏腳8處，踏板面18裝覆在左、 右踏腳8上。
[0021] 如圖4所示，站立、平躺和下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)包括：輪椅車架2,坐墊3,靠背4,左、右托 腿架7,左、右踏腳8,起背電機(jī)11，站立過程中站立電機(jī)13左、右抬腿電機(jī)14和左、右踏腳 延長電機(jī)15。坐墊3和左、右托腿架7分別與輪椅車架2轉(zhuǎn)動連接于F和E，左、右踏腳8 與左、右托腿架7滑動連接，靠背4與坐墊3轉(zhuǎn)動連接于I，起背電機(jī)11的兩端分別與靠背 4和坐墊3轉(zhuǎn)動連接J和H，站立電機(jī)13的兩端分別與輪椅車架2和坐墊3轉(zhuǎn)動連接于K 和G，左、右抬腿電機(jī)14的兩端分別與輪椅車架2和左、右托腿架7轉(zhuǎn)動連接于C和B，左、 右踏腳延長電機(jī)15的兩端分別與左、右托腿架7和左、右踏腳8轉(zhuǎn)動連接于D和A。平躺 過程中起背電機(jī)11和左、右抬腿電機(jī)14協(xié)同運動，分別實現(xiàn)靠背和托腳架的放平。站立過 程中站立電機(jī)13,起背電機(jī)11，左、右踏腳延長電機(jī)15同時運動實現(xiàn)站立和踏腳延長功能。 下肢訓(xùn)練時，左、右抬腿電機(jī)14和左、右踏腳延長電機(jī)15協(xié)同運作，可實現(xiàn)膝關(guān)節(jié)的屈曲和 伸展以及模擬騎腳踏車等運動或結(jié)合輪椅姿態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行平衡訓(xùn)練等。
[0022] 如圖6所示，輪椅控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)包括壓力傳感器16,虛擬現(xiàn)實人機(jī)交 互觸屏顯示器5,主控制模塊10,姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，下肢訓(xùn)機(jī)構(gòu)，藍(lán)牙模塊組成。主控制模塊10 主要負(fù)責(zé)調(diào)配各個系統(tǒng)模塊協(xié)同工作，其運作由控制軟件決定，用戶通過虛擬現(xiàn)實人機(jī)交 互觸屏顯示器5選擇下肢訓(xùn)練方式。命令被傳送給主控制模塊10，主控制模塊10將請求 轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制命令傳送至相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)或下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，從而帶 動患者進(jìn)行姿態(tài)轉(zhuǎn)換或下肢訓(xùn)練。訓(xùn)練過程中，安裝在踏腳處的壓力傳感器16實時采集其 運動狀態(tài)，將運動狀態(tài)信號通過藍(lán)牙模塊傳輸至主控制模塊10,顯示于虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互 觸屏顯示器5上，幫助護(hù)理人員掌握患者的訓(xùn)練情況。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，具有一輪椅車架，輪椅車架上面 裝設(shè)有站立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，輪椅車架下面裝設(shè)行駛機(jī)構(gòu)，站立機(jī)構(gòu)和下肢 訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別與輪椅車架轉(zhuǎn)動連接、平躺機(jī)構(gòu)與站立機(jī)構(gòu)之間轉(zhuǎn)動連接，用于患者實現(xiàn)站 立、平躺、坐姿下的主動訓(xùn)練、被動訓(xùn)練、減重訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練，其特征在于：所述輪椅車架 上面還裝設(shè)輪椅車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，輪椅車控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)分別控制連 接站立機(jī)構(gòu)、平躺機(jī)構(gòu)、下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、行駛機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)行駛和基于虛擬現(xiàn)實的坐姿、站立、 平躺的多姿態(tài)下肢訓(xùn)練。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于： 所述下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)包括：左、右托腿架（7)，左、右踏腳（8)，左、右抬腿電機(jī)（14)，左、右踏腳 延長電機(jī)（15)，左、右托腿架（7)分別與輪椅車架⑵轉(zhuǎn)動連接，左、右踏腳⑶分別與左、 右托腿架（7)滑動鏈接，左、右抬腿電機(jī)（14)的兩端分別與輪椅車架⑵和左、右托腿架 (7)轉(zhuǎn)動連接，左、右踏腳延長電機(jī)（15)的兩端分別與左、右托腿架（7)和左、右踏腳（8)轉(zhuǎn) 動連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于： 所述平躺機(jī)構(gòu)包括：坐墊（3)，靠背（4)，起背電機(jī)（11)，左、右托腿架（7)和左、右抬腿電機(jī) (14)，坐墊（3)與輪椅車架（2)轉(zhuǎn)動連接，靠背（4)與坐墊（3)轉(zhuǎn)動連接，起背電機(jī)（11)的 兩端分別與靠背（4)和坐墊（3)轉(zhuǎn)動連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于： 所述站立機(jī)構(gòu)包括：坐墊（3)，站立電機(jī)（13)，左、右托腿架（7)，左、右踏腳（8)，左、右踏腳 延長電機(jī)（15)，坐墊（3)與輪椅車架（2)轉(zhuǎn)動連接，站立電機(jī)（11)的兩端分別與輪椅車架 (2)和坐墊（3)轉(zhuǎn)動連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多體位電動輪椅車的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于： 所述輪椅控制及虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練機(jī)構(gòu)包括：坐姿、站姿轉(zhuǎn)換控制器，坐姿、平躺轉(zhuǎn)換控制器，下 肢訓(xùn)練控制器，壓力傳感器（16)，虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器（5)，主控制模塊（10)，藍(lán) 牙模塊，其中，虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器（5)用于患者選擇姿態(tài)轉(zhuǎn)換或下肢訓(xùn)練模 式，并通過主控制模塊（10)將患者的請求轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制命令信號傳至各姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī) 構(gòu)或下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，從而帶動患者進(jìn)行姿態(tài)轉(zhuǎn)換或下肢訓(xùn)練，訓(xùn)練過程中，安裝在踏腳處的 壓力傳感器（16)實時采集其運動狀態(tài)，將運動狀態(tài)信號通過藍(lán)牙模塊傳輸至主控制模塊 (10)，顯示于虛擬現(xiàn)實人機(jī)交互觸屏顯示器（5)上，幫助護(hù)理人員掌握患者的訓(xùn)練情況。
【文檔編號】A63B23/04GK104095736SQ201410377261
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】符方發(fā), 喻洪流, 陳爽, 趙偉亮, 孟巧玲 申請人:上海理工大學(xué)