CN107397647B - 肘关节动力辅助训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种肘关节动力辅助训练装置，包括支架背心、驱动模块、背部导向模块、运动导向器、上臂模块、前臂模块，所述支架背心背侧装有支架背心，上端装有运动导向器，右侧装有上臂模块和前臂模块，所述支架背心与支架背心相贴合连接，所述驱动模块通过第一绳索与背部导向模块相连接，所述背部导向模块通过第一绳索与运动导向器相连接，运动导向器通过穿过上臂支撑导轮的第二绳索与上臂模块相连，上臂模块与前臂模块通过转轴相连接。本发明解决了上肢康复训练设备庞大，便携性差，矫形器又缺乏动力，满足了患者迫切需要既具有动力，便携性好，又轻便贴身，轻巧，维护方便，适合于日常生活活动中使用的动力矫形器。

Description

肘关节动力辅助训练装置
技术领域
本发明涉及一种康复训练与辅助器械，尤其涉及一种肘关节动力辅助及训练装置，属于肘关节辅助及训练技术领域。
背景技术
上肢康复训练器适用于临床的康复训练，往往体积较大，移动不方便；适用于家庭或社区场所使用的小型康复训练器具有一定的体积，无法做到便携。将上肢矫形器的穿戴便携的结构与上肢康复训练器辅助上肢运动的结构相结合，可为患者设计出适用于日常生活活动的可穿戴的肘关节动力辅助训练装置。
在日常生活中，对脑卒中偏瘫患者的肘部进行动力辅助，可使其维持患者肘关节功能位，使患者不仅可以利用该发明进行日常康复训练还可进行提重物等生活活动辅助，提高其日常生活活动能力，减轻患者家庭负担，促进上肢功能障碍患者的康复，促进我国康复事业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种肘关节动力辅助训练装置，通过添加松紧调节装置及增加过渡轮数量，使绳索不易松落，将绳索路径分段，提高了传动的效率，改变绳索封闭连接传动的传动方式，增加弹簧辅助单驱动，实现肘关节双向运动并减轻工作载荷，减小动力输出，起到缓冲的作用，解决了上肢康复训练设备庞大，传动效率低，便携性差，矫形器又缺乏动力，满足了患者迫切需要既具有动力，便携性好，又轻便贴身，轻巧，维护方便，适合于日常生活活动中使用的动力辅助训练装置。本发明促进上肢功能障碍患者的康复，促进我国康复事业的发展。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种肘关节动力辅助训练装置，包括支架背心、驱动模块、背部导向模块、运动导向器、上臂模块、前臂模块，所述支架背心背侧装有驱动模块，上端装有运动导向器，右侧装有上臂模块和前臂模块，所述支架背心与驱动模块相贴合连接，所述驱动模块通过第一绳索与背部导向模块相连接，所述背部导向模块通过第一绳索与运动导向器相连接，运动导向器通过穿过上臂支撑导轮的第二绳索与上臂模块相连，上臂模块与前臂模块通过转轴相连接。
所述的驱动模块包括电机、减速器、小伞齿轮、大伞齿轮、传动绳索、背部传动轮、背部输出传动轮、轴、拉簧、拉簧支架、背部小导轮，所述电机的底座通过螺丝固定在支架背心的背侧面上，电机通过电机减速器连接小伞齿轮，小伞齿轮通过大伞齿轮与背部传动轮传动连接，背部传动轮通过轴与背部输出传动轮同轴连接，第一绳索一端绕过背部小导轮和背部输出传动轮与拉簧的一端相连接，拉簧的另一端与拉簧支架连接。
所述的背部导向模块包括导向支架、下部导轮、中部导轮、上部导轮、第一弹簧、弹簧支架，所述导向支架安装在驱动模块上，所述导向支架内装有下部导轮、中部导轮、上部导轮，所述第一弹簧的一端卡在导向支架的弹簧支架上，另一端与绕过三个导轮的第一绳索相连。
所述的运动导向器包括肩部底座、肩部外驱轮、肩部内转轴、肩部转轴，所述肩部底座固定在支架背心上，肩部底座通过肩部转轴连接肩部外驱轮，肩部外驱轮的内部花键与肩部内转轴的花键相配合连接，肩部内转轴内侧与肩部转轴相连，所述第一绳索与肩部外驱轮连接，所述第二绳索与肩部内转轴相连。
所述的上臂模块包括上臂支撑导轮、上臂杆、上臂导轮、上臂绑带、上臂托、上臂固定托、搭扣、调节按钮、上臂长度调节孔、第二弹簧、弹簧扣、前端固定螺丝、后端固定螺丝，所述上臂绑带通过搭扣分别与上臂托和上臂固定托的两端相连，上臂杆穿过上臂托和上臂固定托的下端通过转轴与前臂杆的前臂关节主动轮和前臂转轴相连，上臂杆的上端安装有上臂支撑导轮，上臂支撑导轮开有转动槽，上臂杆的上臂托处开有上臂长度调节孔，调节按钮穿过上臂托的孔与上臂杆的上臂长度调节孔相配合连接，第二绳索穿过上臂杆上端的上臂支撑导轮，绕过上臂托上端的上臂导轮，与带有绳索槽的前臂关节主动轮相连接，第二绳索末端通过前端固定螺丝固定在前臂关节主动轮的前端，第二弹簧的一端与上臂固定托的弹簧扣相连，第二弹簧的另一端与前臂防松绳索相连接，前臂防松绳索的另一端通过后端固定螺丝固定在前臂关节主动轮后端。
所述的前臂模块包括前臂杆、转轴、前臂关节主动轮、前臂防松绳索、前臂转轴、前臂固定托、前臂托、前臂绑带、前臂长度调节孔、前臂长度调节按钮、搭扣、限位孔，所述前臂关节主动轮通过转轴分别与上臂杆和前臂转轴相连，前臂绑带通过搭扣分别与前臂托和前臂固定托的两端相连，前臂杆的中部穿过前臂固定托的孔，前臂杆的上端与前臂托的孔相连，前臂杆的上端开有前臂长度调节孔，前臂长度调节按钮穿过前臂托的孔与前臂杆的前臂长度调节孔相配合连接，通过按压前臂长度调节按钮来调节前臂托与前臂杆的相对位置，从而适应不同患者手臂长度的需求。
当电机顺时针转动时，所述小伞齿轮带动大伞齿轮转动，大伞齿轮带动背部传动轮，背部传动轮带动背部输出传动轮，背部输出传动轮带动第一绳索，绳索变松，背部驱动模块的拉簧由拉伸状态变为自由状态，第一绳索穿过背部小导轮上的轮槽，绕过背部导向模块中三个导轮的导轮槽，在第一绳索带动下，肩部导向模块的第一弹簧由自由状态变为拉伸状态，此时，第一绳索将运动传递到肩部外驱轮，肩部外驱轮顺时针运动带动肩部内转轴运动，肩部内转轴带动绕过上臂托导轮槽中的第二绳索缠绕在肩部内转轴上，使肩部第二绳索缩短，第二绳索带动前臂关节主动轮顺时针转动，此时上臂模块中的第二弹簧由自由状态变为拉伸状态，前臂模块外展，实现肘关节的伸展运动。
当电机停止转动时，所述上臂模块中的第二弹簧由拉伸状态变为压缩状态，在上臂模块第二弹簧的拉力下，第二弹簧带动第二绳索向下运动，背部导向模块中的拉簧由拉伸状态变为自由状态，变紧的第一绳索穿过背部导向模块，绕过背部小导轮和背部输出传动轮使拉簧变为拉伸状态，从而使前臂关节主动轮逆时针转动，实现肘关节的屈曲运动。
当电机逆时针或停止转动时，所述前臂关节主动轮设置有用于角度调节限位的前端固定螺丝和后端固定螺丝的限位孔，当第二绳索带动前臂关节主动轮转动到设置的限位处，所述前臂模块便不再运动，从而保护患者身体安全。
本发明有益的效果是：本发明通过把电机运动的动能转换为弹簧的势能，实现能量间的相互转化，在电机的带动下，使肘关节动力辅助训练装置可以让患者的肘关节达到训练的目的，弥补了上肢康复训练设备体积庞大，携带不便，矫形器缺少动力的劣势，具有轻便贴身，轻巧，维护方便的优点。本发明可方便穿戴，驱动装置置于后背当中，方便使用者在社区、家庭中走动，进行日常生活活动。此外，该项发明为促进我国中高端肢体功能代偿设备的产业发展具有重要意义，而且这些产品的应用将改善我国肢体功能障碍患者的生活质量，从而产生极大的社会效益。
附图说明
图1为本发明的肘关节动力辅助训练装置整体结构示意图；
图2为本发明的肘关节动力辅助训练装置的前视图；
图3为本发明的肘关节动力辅助训练装置的左视图；
图4为本发明的肘关节动力辅助训练装置应用在患者的整体展示图；
图5为驱动模块结构示意图；
图6为背部导向模块结构示意图；
图7为运动导向器结构示意图；
图8为上臂结构示意图；
图9为前臂结构示意图。
附图中标记为：支架背心1，驱动模块2，背部导向模块3，运动导向器4，上臂模块5，前臂模块6，电机7，减速器8，小伞齿轮9，大伞齿轮10，传动绳索11，背部传动轮12，背部输出传动轮13，轴14，背部小导轮15，导向支架16，下部导轮17，中部导轮18，上部导轮19，第一弹簧20，弹簧支架21，第一绳索22，肩部底座23，肩部外驱轮24，肩部内转轴25，肩部转轴26，上臂支撑导轮27，上臂导轮28，搭扣29，调节按钮30，上臂长度调节孔31，弹簧扣32，后端固定螺丝33螺丝34，第二弹簧35，上臂固定托36，上臂托37，上臂绑带38，上臂杆39，第二绳索40，前臂关节主动轮42，前臂防松绳索43，搭扣44，前臂长度调节孔45，前臂长度调节按钮46，绑带47，前臂托48，前臂杆49，前臂固定托50，转轴51，限位孔52，螺丝53，拉簧支架54，拉簧55。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明的肘关节动力辅助训练装置，包括一个支架背心1，驱动模块2，背部导向模块3，运动导向器4，上臂模块5，前臂模块6。驱动模块2的背侧与支架背心1相连接贴合，驱动模块2的另一侧通过第一绳索20与背部导向模块3相连接，背部导向模块3通过第一绳索20与运动导向器4相连接，运动导向器4通过穿过上臂支撑导轮27的第二绳索40与上臂模块5相连，上臂模块5与前臂模块6通过转轴51相连接。
如图5所示，驱动模块2包括螺丝53，电机7，减速器8，小伞齿轮9，大伞齿轮10，传动绳索11，背部传动轮12，背部输出传动轮13，轴14，拉簧55，拉簧支架54，背部小导轮15。通过螺丝53将电机7的底座固定在支架背心1的外侧，实现电机7的固定，电机7的下部与电机减速器8相连，减速器8的输出轴与小伞齿轮9相连，小伞齿轮9与大伞齿轮10通过齿相啮合，大伞齿轮10的另一端与背部传动轮12相连接，背部传动轮12通过轴14与背部输出传动轮13同轴连接，第一绳索22绕过安装在驱动模块2上的背部小导轮15和背部输出传动轮13与拉簧55的一端相连接，拉簧55的另一端与拉簧支架54连接。通过运用绕过对侧装置的设计减轻患者患侧使用负担。
如图6所示，背部导向模块3包括导向支架16，下部导轮17，中部导轮18，上部导轮19，第一弹簧20，弹簧支架21，第一绳索22。导向支架16安装在驱动模块2上，下部导轮17，中部导轮18，上部导轮19分别安装在导向支架16内，第一弹簧20的一端卡在导向支架16的弹簧支架21上，另一端与绕过三个导轮的第一绳索22相连。第一弹簧20具有三个功能，一为对绳索进行预紧力实时调整，二为固定肘关节姿态与肘关节运动轴心，三为弹簧产生的势能可减小动力输出，达到缓冲的作用。
如图7所示,运动导向器4包括肩部底座23，肩部外驱轮24，肩部内转轴25，肩部转轴26。肩部底座23固定在支架背心1上，肩部转轴26安装在肩部底座23上，肩部外驱轮24与肩部转轴26的下部相连，肩部外驱轮24的内部花键与肩部内转轴25的花键相配合，肩部内转轴25内侧与肩部转轴26相连，输入动力的第一绳索22与肩部外驱轮24连接，输出动力的第二绳索40与肩部内转轴25相连。
如图8所示，上臂模块5包括上臂支撑导轮27，上臂杆39，上臂导轮28，上臂绑带38，上臂托37，上臂固定托36，搭扣29，调节按钮30，上臂长度调节孔31，第二弹簧35，弹簧扣32，第二绳索40，前端固定螺丝34，后端固定螺丝33。上臂绑带38通过搭扣29分别与上臂托37和上臂固定托36的两端相连，上臂杆39穿过上臂托37和上臂固定托36的孔，上臂杆39的上端安装有上臂支撑导轮27及开有支撑导轮转动槽，上臂杆39的上臂托37处开有上臂长度调节孔31，调节按钮30穿过上臂托37的孔与上臂杆39的上臂长度调节孔31相配合，上臂杆39的下部通过转轴51与前臂杆的前臂关节主动轮42和前臂转轴51相连，第二绳索40穿过上臂杆39上端的上臂支撑导轮27，绕过上臂托39上端的上臂导轮28，与带有绳索槽的前臂关节主动轮42相连接，绳索末端通过前端固定螺丝34固定在前臂关节主动轮42的前端，第二弹簧35的一端与上臂固定托36的弹簧扣32相连，第二弹簧35的另一端与前臂防松绳索43相连接，前臂防松绳索43的另一端通过后端固定螺丝33固定在前臂关节主动轮42后端。
如图9所示，前臂模块6包括前臂杆49，转轴51，前臂关节主动轮42，前臂防松绳索43，前臂转轴51，前臂固定托50，前臂托48，前臂绑带47，前臂长度调节孔45，调节按钮45，搭扣44，限位孔52。前臂关节主动轮42通过转轴51分别与上臂杆39和前臂转轴51相连，前臂绑带47通过搭扣44分别与前臂托48和前臂固定托50的两端相连，前臂杆49的中部穿过前臂固定托50的孔，前臂杆49的上端与前臂托48的孔相连，前臂杆49的上端开有前臂长度调节孔45，调节按钮46穿过前臂托48的孔与前臂杆49的前臂长度调节孔45相配合，通过按压调节按钮46来调节前臂托48与前臂杆49的相对位置，从而适应不同患者手臂长度的需求。
当电机顺时针转动时，小伞齿轮9带动大伞齿轮10转动，大伞齿轮10带动背部传动轮12，背部传动轮12带动背部输出传动轮13，背部输出传动轮13带动第一绳索22，绳索变松，背部驱动模块2的拉簧55由拉伸状态变为自由状态，绳索穿过背部小导轮15上的轮槽，绕过背部导向模块3中三个导轮的导轮槽，在第一绳索22带动下，肩部导向模块4的第一弹簧20由自由状态变为拉伸状态，此时，第一绳索22将运动传递到肩部外驱轮24，肩部外驱轮24顺时针运动带动肩部内转轴25运动，肩部内转轴25带动绕过上臂托37导轮槽中的第二绳索40缠绕在肩部内转轴25上，使肩部第二绳索40缩短，第二绳索40带动前臂关节主动轮30顺时针转动，此时上臂模块5中的第二弹簧35由自由状态变为拉伸状态，前臂模块6外展，实现肘关节的伸展运动。
当电机7停止转动时，上臂模块5中的第二弹簧35由拉伸状态变为压缩状态，在上臂模块第二弹簧35的拉力下，第二弹簧35带动第二绳索40向下运动，背部导向模块3中的第一弹簧20由拉伸状态变为自由状态，变紧的第一绳索22穿过背部导向模块3，绕过背部小导轮15和背部输出传动轮13使拉簧55变为拉伸状态，从而使前臂关节主动轮42逆时针转动，实现肘关节的屈曲运动。
当电机7逆时针或停止转动时，背部导向模块3和运动导向器4中的弹簧可以防止绳索变松和缓冲的作用。同时，可以根据前臂关节主动轮42设置有前端固定螺丝34、后端固定螺丝33的限位孔52进行角度调节限位，当绳索带动前臂关节主动轮42转动到设置的限位处，前臂模块6便不再运动，从而保护患者身体安全。

Claims (8)

1.一种肘关节动力辅助训练装置，包括支架背心(1)、驱动模块(2)、背部导向模块(3)、运动导向器(4)、上臂模块(5)、前臂模块(6)，其特征在于：所述支架背心(1)背侧装有驱动模块(2)，上端装有运动导向器(4)，右侧装有上臂模块(5)和前臂模块(6)，所述支架背心(1)与驱动模块(2)相贴合连接，所述驱动模块(2)通过第一绳索(22)与背部导向模块(3)相连接，所述背部导向模块(3)通过第一绳索(22)与运动导向器(4)相连接，运动导向器(4)通过穿过上臂支撑导轮(27)的第二绳索(40)与上臂模块(5)相连，上臂模块(5)与前臂模块(6)通过转轴(51)相连接；所述的驱动模块(2)包括电机(7)、减速器(8)、小伞齿轮(9)、大伞齿轮(10)、传动绳索(11)、背部传动轮(12)、背部输出传动轮(13)、轴(14)、拉簧(55)、拉簧支架(54)、背部小导轮(15)，所述电机(7)的底座通过螺丝(53)固定在支架背心(1)的背侧面上，电机(7)通过电机减速器(8)连接小伞齿轮(9)，小伞齿轮(9)通过大伞齿轮(10)与背部传动轮(12)传动连接，背部传动轮(12)通过轴(14)与背部输出传动轮(13)同轴连接，第一绳索(22)一端绕过背部小导轮(15)和背部输出传动轮(13)与拉簧(55)的一端相连接，拉簧(55)的另一端与拉簧支架(54)连接。
2.根据权利要求1所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：所述的背部导向模块(3)包括导向支架(16)、下部导轮(17)、中部导轮(18)、上部导轮(19)、第一弹簧(20)、弹簧支架(21)，所述导向支架(16)安装在驱动模块(2)上，所述导向支架(16)内装有下部导轮(17)、中部导轮(18)、上部导轮(19)，所述第一弹簧(20)的一端卡在导向支架(16)的弹簧支架(21)上，另一端与绕过三个导轮的第一绳索(22)相连。
3.根据权利要求1所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：所述的运动导向器(4)包括肩部底座(23)、肩部外驱轮(24)、肩部内转轴(25)、肩部转轴(26)，所述肩部底座(23)固定在支架背心(1)上，肩部底座(23)通过肩部转轴(26)连接肩部外驱轮(24)，肩部外驱轮(24)的内部花键与肩部内转轴(25)的花键相配合连接，肩部内转轴(25)内侧与肩部转轴(26)相连，所述第一绳索(22)与肩部外驱轮(24)连接，所述第二绳索(40)与肩部内转轴(25)相连。
4.根据权利要求1所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：所述的上臂模块(5)包括上臂支撑导轮(27)、上臂杆(39)、上臂导轮(28)、上臂绑带(38)、上臂托(37)、上臂固定托(36)、搭扣(29)、调节按钮(30)、上臂长度调节孔(31)、第二弹簧(35)、弹簧扣(32)、前端固定螺丝(34)、后端固定螺丝(33)，所述上臂绑带(38)通过搭扣(29)分别与上臂托(37)和上臂固定托(36)的两端相连，上臂杆(39)穿过上臂托(37)和上臂固定托(36)的下端通过转轴(51)与前臂杆的前臂关节主动轮(42)和前臂转轴(51)相连，上臂杆(39)的上端安装有上臂支撑导轮(27)，上臂支撑导轮(27)开有转动槽，上臂杆(39)的上臂托(37)处开有上臂长度调节孔(31)，调节按钮(30)穿过上臂托(37)的孔与上臂杆(39)的上臂长度调节孔(31)相配合连接，第二绳索(40)穿过上臂杆(39)上端的上臂支撑导轮(27)，绕过上臂托(39)上端的上臂导轮(28)，与带有绳索槽的前臂关节主动轮(42)相连接，第二绳索(40)末端通过前端固定螺丝(34)固定在前臂关节主动轮(42)的前端，第二弹簧(35)的一端与上臂固定托(36)的弹簧扣(32)相连，第二弹簧(35)的另一端与前臂防松绳索(43)相连接，前臂防松绳索(43)的另一端通过后端固定螺丝(33)固定在前臂关节主动轮(42)后端。
5.根据权利要求1所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：所述的前臂模块(6)包括前臂杆(49)、转轴(51)、前臂关节主动轮(42)、前臂防松绳索(43)、前臂转轴(51)、前臂固定托(50)、前臂托(48)、前臂绑带(47)、前臂长度调节孔(45)、前臂长度调节按钮(46)、搭扣(44)、限位孔(52)，所述前臂关节主动轮(42)通过转轴(51)分别与上臂杆(39)和前臂转轴(51)相连，前臂绑带(47)通过搭扣(44)分别与前臂托(48)和前臂固定托(50)的两端相连，前臂杆(49)的中部穿过前臂固定托(50)的孔，前臂杆(49)的上端与前臂托(48)的孔相连，前臂杆(49)的上端开有前臂长度调节孔(45)，前臂长度调节按钮(46)穿过前臂托(48)的孔与前臂杆(49)的前臂长度调节孔(45)相配合连接，通过按压前臂长度调节按钮(46)来调节前臂托(48)与前臂杆(49)的相对位置，从而适应不同患者手臂长度的需求。
6.根据权利要求1所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：当电机(7)顺时针转动时，所述小伞齿轮(9)带动大伞齿轮(10)转动，大伞齿轮(10)带动背部传动轮(12)，背部传动轮(12)带动背部输出传动轮(13)，背部输出传动轮(13)带动第一绳索(22)，绳索变松，背部驱动模块(2)的拉簧(55)由拉伸状态变为自由状态，第一绳索(22)穿过背部小导轮(15)上的轮槽，绕过背部导向模块(3)中三个导轮的导轮槽，在第一绳索(22)带动下，肩部导向模块(4)的第一弹簧(20)由自由状态变为拉伸状态，此时，第一绳索(22)将运动传递到肩部外驱轮(24)，肩部外驱轮(24)顺时针运动带动肩部内转轴(25)运动，肩部内转轴(25)带动绕过上臂托(37)导轮槽中的第二绳索(40)缠绕在肩部内转轴(25)上，使肩部第二绳索(40)缩短，第二绳索(40)带动前臂关节主动轮(30)顺时针转动，此时上臂模块(5)中的第二弹簧(35)由自由状态变为拉伸状态，前臂模块(6)外展，实现肘关节的伸展运动。
7.根据权利要求4所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：当电机(7)停止转动时，所述上臂模块(5)中的第二弹簧(35)由拉伸状态变为压缩状态，在上臂模块第二弹簧(35)的拉力下，第二弹簧(35)带动第二绳索(40)向下运动，背部导向模块(3)中的拉簧(20)由拉伸状态变为自由状态，变紧的第一绳索(22)穿过背部导向模块(3)，绕过背部小导轮(15)和背部输出传动轮(13)使拉簧(55)变为拉伸状态，从而使前臂关节主动轮(42)逆时针转动，实现肘关节的屈曲运动。
8.根据权利要求7所述的肘关节动力辅助训练装置，其特征在于：当电机(7)逆时针或停止转动时，所述前臂关节主动轮(42)设置有用于角度调节限位的前端固定螺丝(34)和后端固定螺丝(33)的限位孔(52)，当第二绳索(40)带动前臂关节主动轮(42)转动到设置的限位处，所述前臂模块(6)便不再运动，从而保护患者身体安全。
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