CN100591313C

CN100591313C - 主被动式肢体协调运动康健轮椅

Info

Publication number: CN100591313C
Application number: CN200610088012A
Authority: CN
Inventors: 王勇; 陈恩伟; 张丰利; 朱长江; 吴建军; 徐玉亮; 陈承伟
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: CN1883429A

Abstract

主被动式肢体协调运动康健轮椅，其特征是在轮椅的两侧呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；上肢机构具有位于扶手外侧的纵向把手，纵向把手连同其支撑板具有在前后和左右两个方向上的自由度；下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏；换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。本发明不受场地所限，结合健身与康复、主动与被动训练等多种功能与一体，能够使上肢、下肢与身体协调运动得到有效训练，促进康复、增强健康。

Description

主被动式肢体协调运动康健轮椅

技术领域：

本发明涉及康复训练器，更+具体地说特别是偏瘫患者肢体协调运动的康复与健身轮椅。

背景技术：

中风是一种多发于中、老年人的急性脑血管病，是严重威胁人类健康的疾病。中风后的病人多半有不同程度的残疾，严重者甚至丧失正常生活能力。偏瘫是中风的主要后遗症之一，对于患者来说，偏瘫不论是对其生活，还是对其在精神都造成极大的伤害。病人在医院经过一段时期的积极治疗，病情稳定后，需要对后遗的缺损进行一系列的康复治疗。实践证明，康复治疗对于病人恢复正常的生活能力，对其回归社会是一个很重要的促进因素。随着社会的需求，出现了许多偏瘫康复训练器械，其中，多数是为满足固定场所的训练，也有一些可以使用在任意场合下的轮椅式康复器械，在一定程度上扩大了患者的活动与训练范围，但目前的康复轮椅在上肢、下肢与身体的协调运动上，功能较弱，上肢与下肢的运动方式也比较单一。不能满足不同训练方式的需要。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种主被动式肢体协调运动康健轮椅，不受场地所限，结合健身与康复、主动与被动训练等多种功能与一体，能够使上肢、下肢与身体协调运动得到有效训练，促进康复、增强健康。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的结构特点是设置轮椅，在轮椅的两侧，呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；所述上肢机构具有位于扶手外侧的纵向把手，纵向把手连同其支撑板具有在前后和左右两个方向上的自由度；所述下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏；驱动电机及换向传动机构设置在轮椅的底部，换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明可以在室内和室外不同场合中进行使用，扩大了患者的康复训练范围和时间。

2 本发明可以电动驱动，也可以是电动与健康肢体的共同驱动，利用健侧肢体的主动运动带动患侧肢体的被动运动，使得健康肢体获得进一步锻炼，患侧肢体同时获得康复训练，达到健身与康复相结合。

3、本发明可以获得上肢机构、下肢机构与身体之间的协调运动。

4、本发明可以使上肢运动不局限在一个自由度上，提高了上肢康复训练效果。

5、本发明脚踏运动轨迹为连杆机构中连杆上点的轨迹，较之常规的圆运动轨迹使腿部可以获得更好的训练效果。

附图说明：

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本实用新型侧视结构示意图。

图3为本发明换向传动机构结构示意图。

图4为本发明换向传动机构中轴移驱动轮与换向轴配合结构示意图。

图5为本发明上肢机构结构示意图。

图6为本发明上肢机构中“十”字铰链轴结构示意图。

图中标号：1手部侧动双端轴、2脚部动作双端轴、3手部摆动单端轴、4手动操纵轴、5电动轴、6离合器、7驱动链轮、8拨叉、9离合传动轴、10拨叉轴、11换向轴、12过渡齿轮、13轴移驱动轮、14螺杆套、15机壳、16加厚齿轮、17支撑杆、18同步带轮、19圆锥齿轮、20轮椅、21扶手、22纵向把手、23支撑板、24脚踏、25手柄、26机架、27曲柄、28连杆、29为“十”字铰链轴、30支座、31转盘、32拐杆、33连架杆、34球铰、35弹簧。

以下通过具体实施方式对本发明作进一步说明：

参见图1、图2，设置轮椅20，在轮椅20的两侧，呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；上肢机构具有位于扶手21外侧的纵向把手22，纵向把手22连同其支撑板23具有在前后和左右两个方向上的自由度；下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏24；驱动电机及换向传动机构设置在轮椅20的底部，换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅20的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。

参见图3，平行设置各输出轴，包括一根手部侧动双端轴1、一根脚部动作双端轴2和两根手部摆动单端轴3，其中，两根手部摆动单端轴3处在同一轴线上，其输出端位于相对的两外侧端；各轴的传动状态包括：

脚部动作双端轴1与手部侧动双端轴2同步转动，两根手部摆动单端轴3保持静止；

脚部动作双端轴1与手部摆动单端轴3同步转动，两根手部摆动单端轴3相互同向或反向转动，手部侧动双端轴2保持静止。

具体实施中：

平行设置各驱动轴，包括一根可转动并可轴移的手动操纵轴4、一根带有驱动链轮7并在两端带有离合器6的电动轴5；

平行设置各传动轴，包括两根分处于所述电动轴5的同轴位置的两端侧，并通过各自带有拨叉8的离合器与电动轴5的任意一端离合传动的离合传动轴9；一根可通过其自身的转动带动两只离合器拨叉8同向轴移的拨叉轴10，一根通过换向使两根手部摆动单端轴3同向或反向转动的换向轴11；

电动轴5与脚部动作双端轴2之间以带轮直接传动，两根离合传动轴9中的一根与手部侧动双端轴1齿轮啮合传动，另一根与处在同侧的一根手部摆动单端轴3齿轮啮合传动，该侧手部摆动单端轴3与换向轴11的一端以一对齿轮直接啮合传动，换向轴11的另一端与另一侧手部摆动单端轴3有两种传动状态，一种是换向轴11与手部摆动单端轴3以一对齿轮直接啮合传动，另一种在换向轴11与手部摆动单端轴3之间设置过渡齿轮12换向啮合传动；手动操纵轴4有两种操纵状态，一种是与拨叉轴10齿轮啮合双向传动，另一种是与设置在换向轴11上的轴移驱动轮13齿轮啮合传动。

具体实施中，拨叉8与拨叉轴10之间为螺纹配合。

图4所示，轴移驱动轮13以其内螺纹与螺杆套14形成螺纹配合，螺杆套14与换向轴11形成回转副。其中，轴移驱动轮13只能转动，不能轴向移动，螺杆套14只能轴向移动的而不能转动。

设置在两根手部摆动单端轴3上的传动齿轮采用加厚齿轮16，这样可以更进一步简化结构，减少齿轮的数量。

图1所示，运动转换机构整体设置在机壳15中，各输出轴在机壳15的两侧板上伸出。

参见图5、图6，上肢机构包括在纵向把手22的上端设置手柄25、在支撑板23的下方设置机架26，在机架26与支撑板23之间，设置两组运动平面相互垂直的平面连杆机构；两组平面连杆机构中的曲柄27一端与转轴固联，另一端与连杆28联动，连杆28的另一杆端铰接在支撑板23上；

两组平面连杆机构共用一根支撑杆17，支撑杆17一端固定在机架26上，另一端通过球面副与支撑板23联接；在连杆28与支撑板23之间采用“十”字铰链联接。

具体实施中，在上肢机构中设置两只轴线相互平行、并且其轴线与其中一组连杆机构运动平面相平行的同步带轮18，其中，运动平面与同步带轮轴线平行的连杆机构中的曲柄27与对应设置的同步带轮18通过圆锥齿轮19进行传动，另一组连杆机构中的曲柄27与对应设置的同步带轮18直接传动。

图6所示，“十”字铰链是设置呈“十”字的铰链轴29，“十”字铰链轴29，在一轴线上与固定在支撑板23上的支座30形成回转副，在另一轴线上与所述连杆28形成回转副。

此外，在连杆28与曲柄27之间设置球铰34形成球面副；在手柄25与纵向把手22之间形成回转副；在支撑杆17的上部与支撑板23之间设置复位弹簧35。

图1所示，下肢机构包括由脚部动作双端轴2带传动的转盘31，拐杆32以其拐点铰接在转盘31的偏心位置上，拐杆32的前端由回转销连接脚踏24，拐杆32的尾端与连架杆33铰接，连架杆33用回转副与椅架相连接，位于两侧的拐杆在转盘上铰接的偏心位置为180°相位差。以使两只脚踏保持在一前一后的位置上，与人的走路姿态相符合。

使用时状态包括：

将手动操纵轴4轴向推入在图3所示的位置上，手动操纵轴4与拨叉10啮合传动，当顺时针转动手动操纵轴4，左侧拨叉8使电动轴5通过离合器6与位于其左端的离合传动轴9啮合传动，并由该位于左端的离合传动轴9带动手部侧动双端轴1转动，与此同时，电动轴5通过带轮带动脚部动作双端轴2同步转动；离合器6与位于其右端的离合传动轴9分离。在这一状态中，两侧纵向把手同向左右摆动，同时两侧脚踏按180°的相位差在各自竖直平面内转动。

将手动操纵轴4轴向推入在图3所示的位置上，手动操纵轴4与拨叉10啮合传动，当逆时针转动手动操纵轴4，右侧拨叉8使电动轴5通过离合器6与位于其右端的离合传动轴9啮合传动，并由该位于右端的离合传动轴9带动位于右端的手部摆动单端轴3转动，与此同时，电动轴5同样通过带轮带动脚部动作双端轴2同步转动；离合器6与位于其左端的离合传动轴9分离；对于这一状态，两根手部摆动单端轴3具有如下两种动作方式：

方式1，如图3所示，位于右端的手部摆动单端轴3通过换向轴11及其间的齿轮直接传动，两根手部摆动单端轴3实现同向同步转动；在这一方式中，两侧纵向把手同向前后摆动，同时两侧脚踏按180°的相位差在各自竖直平面内转动。

方式2，将手动操纵轴4沿其轴向拉向右侧，使其与轴移驱动轮13相啮合，转动手动操纵轴4，即可通过轴移驱动轮13将换向轴11向左推动，于是，换向轴11与位于左侧的手部摆动单端轴3之间通过过渡轮12进行啮合传动，两根手部摆动单端轴3实现反向同步转动，在这一状态中，两侧纵向把手一前一后前后摆动，同时两侧脚踏按180°的相位差在各自竖直平面内转动。

具体使用中，各输出轴也可以作为动力输入端，使得运动转换机构的动力分别来自于上肢或下肢的运动。比如，以脚部运动通过脚部动作双端轴2带动运动转换机构，进而带动上肢进行运动；以手柄25为驱动件，握住手柄25，反复进行左右或前后摆动的动作。

Claims

1、主被动式肢体协调运动康健轮椅，其特征是设置轮椅(20)，在轮椅(20)的两侧，呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；所述上肢机构具有位于扶手(21)外侧的纵向把手(22)，纵向把手(22)连同其支撑板(23)具有在前后和左右两个方向上的自由度；所述下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏(24)；驱动电机及换向传动机构设置在轮椅(20)的底部，换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅(20)的两侧，并通过带传动分别与对应一侧的上肢机构和下肢机构联动。

2、根据权利要求1所述的康健轮椅，其特征是所述平行设置的各输出轴，包括一根手部侧动双端轴(1)、一根脚部动作双端轴(2)和两根手部摆动单端轴(3)，所述两根手部摆动单端轴(3)处在同一轴线上，其输出端位于相对的两外侧端；各轴的传动状态包括：

脚部动作双端轴(2)与手部侧动双端轴(1)同步转动，两根手部摆动单端轴(3)保持静止；

脚部动作双端轴(2)与手部摆动单端轴(3)同步转动，两根手部摆动单端轴(3)相互同向或反向转动，手部侧动双端轴(1)保持静止。

3、根据权利要求2所述的康健轮椅，其特征是所述上肢机构包括在纵向把手(22)的上端设置手柄(25)、在支撑板(23)的下方设置机架(26)，在机架(26)与支撑板(23)之间，设置两组运动平面相互垂直的平面连杆机构；所述两组平面连杆机构中的曲柄(27)一端与转轴固联，另一端与连杆(28)联动，连杆(28)的另一杆端铰接在支撑板(23)上；

所述两组平面连杆机构共用一根支撑杆(17)，所述支撑杆(17)一端固定在机架(26)上，另一端通过球面副与支撑板(23)联接；在所述连杆(28)与支撑板(23)之间采用“十”字铰链联接。

4、根据权利要求3所述的康健轮椅，其特征是在所述上肢机构中，设置两只轴线相互平行、并且其轴线与其中一组连杆机构运动平面相平行的同步带轮(18)，其中，运动平面与同步带轮轴线平行的连杆机构中的曲柄(27)与对应设置的同步带轮(18)通过圆锥齿轮(19)进行传动，另一组连杆机构中的曲柄(27)与对应设置的同步带轮(18)直接传动。

5、根据权利要求3所述的康健轮椅，其特征是所述“十”字铰链是设置呈“十”字的铰链轴(29)，所述“十”字铰链轴(29)，在一轴线上与固定在支撑板(23)上的支座(30)形成回转副，在另一轴线上与所述连杆(28)形成回转副。

6、根据权利要求2所述的康健轮椅，其特征是所述下肢机构包括由脚部动作双端轴(2)带传动的转盘(31)，拐杆(32)以其拐点铰接在转盘(31)的偏心位置上，拐杆(32)的前端由回转销连接脚踏(24)，拐杆(32)的尾端与连架杆(33)铰接，连架杆(33)用回转副与椅架相连接，位于两侧的拐杆在转盘上铰接的偏心位置为180。相位差。