CN102579229B - 步态康复训练机械人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种步态康复训练机械人，为帮助行走障碍患者康复行走的设备，包括减重***以及行走轨道助力***，减重***包括底板、减重架、滑绳、电机以及吊带结构，减重架与电机设置在底板上，吊带结构设置在减重架上且通过滑绳连接，滑绳连接电机并通过电机控制吊带结构的升降，所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，另一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接调节板，使得推杆在带动脚套滑动的同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动。如此，可实现踝关节、膝关节同时进行康复训练。
Description
技术领域
本发明涉及一种帮助行走障碍患者康复行走的医疗康复设备，尤其涉及一种步态康复训练机械人。
背景技术
步态康复训练机械人是专门为行走有障碍的患者康复行走的设备。现有医疗中用到的步态康复机械人种类较少，且现有的步态康复训练机械人通常仅能针对某一关节进行康复训练，不能按正常步态对踝关节与膝关节等同时进行康复训练；或仅能通过外力被动式步态康复训练，不能通过肌电反馈，实现主动步态康复训练。
发明内容
鉴于以上所述，有必要提供一种可按正常步态对踝关节与膝关节等同时进行康复训练的步态康复训练机械人。
一种步态康复训练机械人，包括减重***以及行走轨道助力***，减重***包括底板、减重架、滑绳、电机以及吊带结构，减重架与电机设置在底板上，吊带结构设置在减重架上且通过滑绳连接，滑绳连接电机并通过电机控制吊带结构的升降，所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套、以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，另一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接调节板，使得推杆在带动脚套滑动的同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动，所述滑轨为二根滑轨并平行地设置在底板上，所述调节板为一块调节板，调节板与滑轨平行地设置在二根滑轨之间，所述调节板包括板体及设置在板体底部的二支撑脚，该二支撑脚高度不同，使得调节板的板面相对底板表面倾斜。
进一步地，所述脚套底部的脚跟端铰接推杆，脚套底部的脚尖端伸出有一抵持杆可滑动地抵触在调节板板面上。
进一步地，所述电机轮包括盘体及两凸柱，两凸柱设置在盘体相对的盘面上并且分别邻近盘体的圆周面，两凸柱位于直径方向的两端位置，每一凸柱用于连接推杆的一端。
进一步地，所述推杆包括杆部、两环套、及连接段，两环套固设在杆部两端，两环套其中一个与所述凸柱连接，另一个用于配合脚套以与脚套铰接，所述连接段固接在推杆的具有配合脚套铰接的环套的一端，该连接段底端设置有滑套，以与滑轨配合。
进一步地，所述减重架包括二支撑杆及连接在二支撑杆顶端之间的横杆，所述横杆上安装有所述吊带结构，所述二支撑杆上装配有下躯干固定架，用以夹持定位人体的下躯干。
进一步地，所述步态康复训练机械人进一步包括功能电刺激***，功能电刺激***包括控制装置、大腿刺激带以及小腿刺激带，控制装置设置在减重架上，大腿刺激带与小腿刺激带插接在控制装置上。
进一步地，所述康复训练机械人进一步包括视听显示***，其电性连接所述减重***、行走轨道助力***与功能电刺激***，用以显示减重***、功能电刺激***和行走轨道助力***的相关参数信息。
一种步态康复训练机械人，包括减重***、功能电刺激***、以及行走轨道助力***，减重***包括底板、减重架、滑绳、电机以及吊带结构，减重架与电机设置在底板上，吊带结构设置在减重架上且通过滑绳连接，滑绳连接电机并通过电机控制吊带结构的升降，所述功能电刺激***包括控制装置、大腿刺激带、以及小腿刺激带，控制装置设置在减重架上，大腿刺激带与小腿刺激带插接在控制装置上；所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，另一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接调节板，使得推杆在带动脚套滑动的同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动。
一种步态康复训练机械人，包括减重***、行走轨道助力***、功能电刺激***、以及视听显示***，减重***减轻人体身躯自身重量对腿、足的压力，减重***包括减重架，减重架上设置有吊带结构，功能电刺激***装配在减重架上，以用电刺激人体腿部，视听显示***电性连接所述减重***、行走轨道助力***与功能电刺激***，用于呈现减重***、功能电刺激***和行走轨道助力***的相关参数信息，所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接在调节板，使得电推杆在带动脚套滑动同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动。
相较于现有技术，本发明步态康复训练机械人通过电机轮带动脚套滑动时，脚套在调节板的引导下可进行角度调节，如此，可实现按正常步态对踝关节、膝关节同时进行康复训练；并通过肌电反馈，可实现主动步态康复训练。
附图说明
图1是本发明步态康复训练机械人的立体示意图。
图2是图1所示的步态康复训练机械人的部分的拆解示意图。
图3是图1所示的步态康复训练机械人的行走轨道助力***的分解示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1及图2，本发明公开一种步态康复训练机械人100,用于帮助行走障碍患者进行行走康复训练，包括减重***10以及行走轨道助力***20。减重***10用于在训练时提吊患者的身躯以减轻患者自身重量对腿、足的压力。行走轨道助力***20用于带动患者的腿、足运动，以对患者的踝关节、膝关节同时进行康复训练。
减重***10包括底板11、减重架12、电机13、滑绳14、吊带结构15、以及下躯干固定架16。减重架12设置在底板11上且邻近底板11的一端，减重架12包括二支撑杆121及连接在二支撑杆121顶端之间的横杆122，二支撑杆121上相对地开设有穿孔1211，用于安装下躯干固定架16。电机13设置在底板11上且远离减重架12的一端。滑绳14一端从横杆122中部向下伸出连接所述吊带结构15，另一端连接至电机13。通过控制电机13转动可调节滑绳14相对横杆122伸出的长度。本实施例中，滑绳14从减重架12的杆体（包括支撑杆121、横杆122的杆体）内穿出连接至电机13。可以理解，减重架12的杆体内设置有供滑绳14滑动的滑轮（图未示）。吊带结构15包括吊杆151、吊绳152、以及捆带153。吊杆151连接所述滑绳14从横杆122的伸出端且与横杆122平行，吊绳152垂直地连接在吊杆151下端，本实施中，吊绳152为两根。捆带153连接在吊绳152的下端，用于束捆训练者的上身躯。下躯干固定架16用于在训练时扶持并定位患者的下躯干，下躯干固定架16包括二夹持臂161、二固定套162、以及二固定销163。二夹持臂161相对地设置在减重架12的二支撑杆121上，用以夹持定位患者的下躯干。每一夹持臂161包括安装杆1611与固接在安装杆1611一端的夹持部1612。二固定套162相对地固设在二支撑杆121上，且每一固定套162与穿孔1211相对，安装杆1611可穿过固定套162与穿孔1211从而将夹持臂161安装至支撑杆121上。固定套162上开设有销孔（图未示），以配合固定销163将夹持臂161固定。
请结合参阅图3，行走轨道助力***20包括电机轮21、二推杆22、二滑轨23、二脚套24以及调节板25。所述电机轮21为通过电机或其他驱动装置驱动而绕其中心旋转的转盘，包括盘体211及两凸柱212，两凸柱212设置在盘体211相对的盘面上并且分别邻近盘体211的圆周面。本实施例中，两凸柱212位于盘体211的直径方向的两端位置，每一凸柱212用于连接推杆22的一端。该电机轮21设置在底板11上，本实施例中，盘体211通过一第一垫板213承载于底板11上，盘体211可相对垫板213旋转。第一垫板213固接在底板11上，如螺栓连接。每一所述推杆22包括杆部221、两环套222以及连接段223，两环套222固设在杆部221两端，两环套222的其中一个与所述凸柱212连接，另一个用于配合脚套24以与脚套24铰接，所述连接段223固接在杆部221与脚套24铰接的一端，该连接段223底端设置有滑套224。所述滑套224配合滑轨23使推杆22可相对滑轨23滑动。所述二滑轨23平行地设置在底板11上，本实施例中，二滑轨23通过一第二垫板231承载于底板11上。该第二垫板231固接在底板11上，如螺栓连接。如此，当盘体211绕轴心旋转时，带动滑套224在滑轨23上往复滑动。且由于两凸柱212关于盘体211的中心相对，盘体211将带动二推杆22同时做一前一后摆动。
脚套24用于收容患者的足体，脚套24的底部设置有铰接环241与抵接杆242。铰接环241设置在脚套24底部脚跟的一端，其与推杆22上的邻近连接段223一端的环套222配合，使得脚套24可旋转地连接在推杆22上，如，通过一连接栓（图未示）穿过所述铰接环241与环套222的内孔。所述抵接杆242设置在脚套24底部脚尖的一端，抵接杆242压抵在所述调节板25的板面上且可相对板面滑动。
调节板25包括板体251以及设置在板体251底部的二支撑脚252，该二支撑脚252高度不同，使得调节板25的板面相对底板11表面倾斜，具体为调节板25的板面从脚套24的脚跟端到脚尖端逐步升高。如此，在电机轮21带动滑套224在滑轨23上滑动时，所述抵接杆242同时沿调节板25的板面滑动，从而使得脚套24相对铰接环241的一端摆动。本实施例中，调节板25的数量为一块，该调节板25设置在二滑轨23之间且与滑轨23平行。安装在每一推杆22上的每一脚套24的抵接杆242压抵在调节板25的板面。可以理解，调节板25的数量也可为两个，平行地设置在两滑轨23之间，每一脚套24的抵接杆242分别压抵在邻近的对应的调节板25的板面。
患者进行行走康复训练时，通过减重***10的捆带153束捆训练者的身躯，在滑绳14的提吊下以减轻患者自身重量对腿、足的压力，并通过下躯干固定架16将患者的下躯干扶持定位。患者的足部分别套入二脚套24内。在电机轮21带动推杆22同时做一前一后摆动，从而带动两个脚套24一前一后运动，如此促使患者行走，对患者的膝关节、髋关节进行训练。同时，所述脚套24底部的抵接杆242压抵并相对所述调节板25的板面滑动，可使得脚套24摆动，即脚套24的脚尖端相对脚跟端摆动，从而对患者足部的踝关节进行训练。因此，本步态康复训练机械人100用于康复训练时，可同时对患者的膝关节、髋关节、踝关节等进行训练。因电机轮21半径是固定的，故其足部往复运动（即步幅）是恒定的，且踝关节运动轨迹也是恒定的。通过所述下躯干固定架16将下躯干相对固定在正常的运动范围内，故髋关节和骨盆运行轨迹接近正常，也是相对恒定的。通过控制电机轮21转动的速度，从而决定腿部往复运动的频率，所以步频是可以根据需要调节的。通过电机轮21的带动，使足部往复运动是无阻力或有助力的运动，故本发明步态康复训练机械人100不仅适合康复中的患者，也适合早期或者瘫痪严重的患者。
本发明步态康复训练机械人100可进一步包括功能电刺激***30。该功能电刺激***30，用于电刺激患者腿部相关肌肉，形成腿部行走时的力量。该功能电刺激***30包括控制装置31、大腿刺激带32以及小腿刺激带33。控制装置31固定地设置在支撑杆121上，控制装置31内设置有肌电评测装置与反馈电刺激输出装置。该控制装置31上设置有若干的插孔311，以供其他设备连接，如大腿刺激带32、以及小腿刺激带33等。大腿刺激带32与小腿刺激带33分别包括带体、与带体连接的连接线以及插头。大腿刺激带32用于绑缚大腿以对大腿进行电刺激，小腿刺激带33用于绑缚小腿以对小腿进行电刺激。训练时，首先将大腿刺激带32与小腿刺激带33固定在大、小腿相应的位置，进行肌电评测。如有肌电信号，则开展反馈电刺激治疗。如无肌电信号，则开展定量电刺激治疗。电刺激的强度由评测结果和患者完成步行运动所需的力量决定，电刺激的频率由足部往复运动频率决定。该功能电刺激***30可进一步包括简易电刺激***34，用于协助大腿刺激带32与小腿刺激带33固定患者的腿部，即通过简易电刺激***34定位相关肌肉，然后根据定位结果将大腿刺激带32与小腿刺激带33固定在大、小腿相应的位置。
本发明步态康复训练机械人100可进一步包括视听显示***40，电性连接所述减重***10、行走轨道助力***20与功能电刺激***30，用于呈现减重***10、行走轨道助力***20、功能电刺激***30的相关参数信息，如接受控制装置31的来自肌电评测和反馈电刺激的信息、减重***10的减重多少的信息、以及接受来自行走轨道助力***20的步频及足底助力方面的信息，并根据需要，通过控制信息发出，可以以声、像的形式表现出来。
综上，本发明步态康复训练机械人100可包括减重***10、行走轨道助力***20、功能电刺激***30、以及视听显示***40。其中，减重***10可根据患者的伤病情况决定要减小的重量。行走轨道助力***20可同时对患者的膝关节、髋关节、踝关节等进行训练；功能电刺激***30可对腿部相关肌肉进行电刺激治疗，形成腿部行走力量；视听显示***40以声、像的形式表现相关训练的参数信息。本发明步态康复训练机械人100既适用于不完全瘫痪，有肌电信号的患者，通过肌电评测，肌电反馈刺激，并且模仿正常踝关节、膝关节和骨盆运行轨迹，进行主动的功能电刺激式的步态康复训练。也可根据需要，实现以下三种步态康复训练模式：一、被动性的功能电刺激式的步态康复训练，适合于完全瘫痪，无肌电信号，完全需要外来功能电刺激帮助的才能完成步行的患者。二、助力下的主动步态康复训练，适合有一定的步行能力，部分需要足底助力帮助才能完成步行的患者。三、助力下的被动步态康复训练，适合无步行能力，完全需要足底助力帮助才能完成步行的患者。在以上四种步态康复训练模式中，主动的功能电刺激式的步态康复训练模式和被动性的功能电刺激式的步态康复训练模式，不但需要开启功能电刺激***，而且需要开启电机带动电机轮21转动和推杆22往复移动；助力下的主动步态康复训练模式和助力下的被动步态康复训练模式，不需要开启功能电刺激***，只需要开启电机带动电机轮21转动和推杆22往复移动。
可以理解，为了便于患者站上所述步态康复训练机械人100，所述底板11上可开设固定轮椅的固定槽111，从而可将轮椅推至底板11上固定，方便患者站立与穿戴。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种步态康复训练机械人，包括减重***以及行走轨道助力***，减重***包括底板、减重架、滑绳、电机以及吊带结构，减重架与电机设置在底板上，吊带结构设置在减重架上且通过滑绳连接，滑绳连接电机并通过电机控制吊带结构的升降，所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，另一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接调节板，使得推杆在带动脚套滑动的同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动，其特征在于：所述滑轨数量为二根，两根滑轨平行地设置在底板上，所述调节板数量为一块，调节板与滑轨平行地设置在二根滑轨之间，所述调节板包括板体及设置在板体底部的二支撑脚，该二支撑脚高度不同，使得调节板的板面相对底板表面倾斜。
2.根据权利要求1所述的步态康复训练机械人，其特征在于：所述电机轮包括盘体及两凸柱，两凸柱设置在盘体相对的盘面上并且分别邻近盘体的圆周面，两凸柱位于直径方向的两端位置，每一凸柱用于连接推杆的一端。
3.根据权利要求1所述的步态康复训练机械人，其特征在于：所述推杆包括杆部、两环套及连接段，两环套固设在杆部两端，两环套其中一个与所述凸柱连接，另一个用于配合脚套以与脚套铰接，所述连接段固接在推杆的具有配合脚套铰接的环套的一端，该连接段底端设置有滑套，以与滑轨配合。
4.根据权利要求1所述的步态康复训练机械人，其特征在于：所述减重架包括二支撑杆及连接在二支撑杆顶端之间的横杆，所述横杆上安装有所述吊带结构，所述二支撑杆上装配有下躯干固定架，用以夹持定位人体的下躯干。
5.根据权利要求1所述的步态康复训练机械人，其特征在于：所述步态康复训练机械人进一步包括功能电刺激***，功能电刺激***包括控制装置、大腿刺激带以及小腿刺激带，控制装置设置在减重架上，大腿刺激带与小腿刺激带插接在控制装置上。
6.根据权利要求1所述的步态康复训练机械人，其特征在于：所述康复训练机械人进一步包括视听显示***，其电性连接所述减重***、行走轨道助力***与功能电刺激***，用以显示减重***、功能电刺激***和行走轨道助力***的相关参数信息。
7.一种步态康复训练机械人，包括减重***、功能电刺激***，以及行走轨道助力***，减重***包括底板、减重架、滑绳、电机以及吊带结构，减重架与电机设置在底板上，吊带结构设置在减重架上且通过滑绳连接，滑绳连接电机并通过电机控制吊带结构的升降，其特征在于：所述功能电刺激***包括控制装置、大腿刺激带、以及小腿刺激带，控制装置设置在减重架上，大腿刺激带与小腿刺激带插接在控制装置上；所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，另一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接调节板，使得推杆在带动脚套滑动的同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动。
8.一种步态康复训练机械人，其特征在于：包括减重***、行走轨道助力***、功能电刺激***、以及视听显示***，减重***减轻人体身躯自身重量对腿、足的压力，减重***包括减重架，减重架上设置有吊带结构，功能电刺激***装配在减重架上，以用电刺激人体腿部，视听显示***电性连接所述减重***、行走轨道助力***与功能电刺激***，用于呈现减重***、功能电刺激***和行走轨道助力***的相关参数信息，所述行走轨道助力***包括电机轮、推杆、滑轨、脚套以及调节板，所述电机轮、滑轨以及调节板设置在底板上，且调节板相对底板倾斜，推杆一端连接电机轮，一端与滑轨可滑动地配合，电机轮转动带动推杆在滑轨上往复滑动，脚套铰接在推杆上，并且脚套的底部抵接在调节板，使得电推杆在带动脚套滑动同时，脚套沿调节板滑动而相对铰接处转动。
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