CN108852741A - 一种四连杆助力行走机构 - Google Patents
一种四连杆助力行走机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108852741A CN108852741A CN201810316166.2A CN201810316166A CN108852741A CN 108852741 A CN108852741 A CN 108852741A CN 201810316166 A CN201810316166 A CN 201810316166A CN 108852741 A CN108852741 A CN 108852741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connecting rod
- motor
- crank
- shaft
- rocking bar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 230000005021 gait Effects 0.000 claims abstract description 15
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 claims description 4
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 22
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 10
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 208000012661 Dyskinesia Diseases 0.000 description 1
- 206010019468 Hemiplegia Diseases 0.000 description 1
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 206010033892 Paraplegia Diseases 0.000 description 1
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000003447 ipsilateral effect Effects 0.000 description 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 208000019553 vascular disease Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
- A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved together in a plane substantially parallel to the body-symmetrical plane
- A61H1/0262—Walking movement; Appliances for aiding disabled persons to walk
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/12—Driving means
- A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
本发明公开了一种四连杆助力行走机构,包括电机、固定梁、曲柄、连杆、摇杆、脚踏板、转轴及角度传感器;电机与固定梁一端固定,电机的输出轴通过固定梁与曲柄一端固定,曲柄另一端与连杆一端连接形成转动副,连杆中部与摇杆一端连接形成转动副,摇杆另一端与固定梁另一端连接形成转动副,固定梁、曲柄、连杆及摇杆形成四连杆机构;连杆另一端固定连接转轴,转轴的轴线方向垂直于四连杆机构构成的平面;转轴上设有约束脚部的脚踏板;电机的输出轴和摇杆上设置角度传感器,电机根据角度传感器的测量值控制四连杆机构运动的角度和速度;当电机驱动曲柄转动时,四连杆机构按照人体自然步态的运动轨迹和速度轨迹,带动脚部运动,简单可靠、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及机械结构技术领域,具体涉及一种四连杆助力行走机构。
背景技术
随着科技进步和人民生活水平的提高,我国和世界上许多国家一样,正在步入老龄化。在老龄人群中有大量的脑血管疾病或神经***疾病患者,这类患者多伴偏瘫或截瘫症状,导致下肢肢体运动障碍;另外,还有由于交通事故等其它原因导致的下肢肢体障碍患者人数也居多。一种可以辅助人体行走的器械可以满足该部分人群的需求,而助力行走机构是该类器械的关键部分。
正常人步行行走时,一侧足跟着地至同侧足跟再次着地为一个步行周期。一个步行周期又分为两个时期,即支撑期和摆动期。为使患者行走接近自然步态,该机构应该能够保证支撑期稳定和摆动期接近运动规律,即机构运动规律可以约束患者下肢实现正常人步态轨迹。
目前,在国内外现有技术中,腿部助力机构主要是通过髋关节处和膝关节处各安装驱动装置,然后通过特定的控制技术协调控制两自由度来实现患者的自然步态。如一种下肢康复自动步态矫正器,它包括大腿构件和小腿构件,一个U型架的两端铰链大腿构件,大腿构件铰链小腿构件;U型架和两大腿构件与电动线性驱动器的两端铰连,铰链处有编码器;大腿构件和小腿构件与另一个电动线性驱动器的两端铰连,铰链处有编码器。训练期间,患者穿戴下肢外骨骼步态矫形器,引导患者腿运动,利用传感器实时测量关节角和力矩大小,以实现自然步态。该类技术的缺点是驱动装置较多,体积庞大,控制技术复杂,成本较高。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种四连杆助力行走机构,能够由一个驱动源驱动实现人体步态的运动轨迹和速度轨迹,简单可靠、成本低。
本发明的具体实施方案如下:
一种四连杆助力行走机构,所述助力行走机构包括电机、固定梁、曲柄、连杆、摇杆、脚踏板、转轴及角度传感器;
电机与固定梁一端固定,电机的输出轴通过固定梁与曲柄一端固定,曲柄另一端与连杆一端连接形成转动副,连杆中部与摇杆一端连接形成转动副,摇杆另一端与固定梁另一端连接形成转动副,固定梁、曲柄、连杆及摇杆形成四连杆机构;所述连杆另一端固定连接转轴,转轴的轴线方向垂直于所述四连杆机构构成的平面;所述转轴上设有约束脚部的脚踏板;
所述电机的输出轴上设置角度传感器,所述摇杆上设置角度传感器,电机根据角度传感器的测量值控制四连杆机构运动的角度和速度;当电机驱动曲柄转动时,四连杆机构按照人体自然步态的运动轨迹和速度轨迹,带动脚部运动。
进一步地,所述脚踏板绕转轴转动,同时,以转轴为中心线,脚踏板通过对称设置的两个弹簧与连杆弹性连接。
进一步地,还包括一个助力行走机构,两个助力行走机构镜像设置,同时分别驱动人体的左脚和右脚配合运动。
有益效果:
1、本发明采用一个驱动源,直接驱动脚部踝关节运动,依靠四连杆运动机构,能够实现人体步态的运动轨迹和速度轨迹,简单可靠、成本低。该机构可辅助老人或者行走不便的患者进行康复训练;如搭载到移动平台时,可辅助其行走。
2、本发明脚踏板绕转轴转动,可以便于脚部自适应调整,并通过设置弹簧增加舒适度。
3、本发明的两套机构配合工作时,可同时驱动人体的左脚和右脚实现步态模拟,起到康复医疗的效果。
附图说明
图1为四连杆助力行走机构组成示意图;
图2为四连杆助力行走机构对称布置示意图;
图3为四连杆助力行走机构原理简图;
图4为四连杆助力行走机构的连杆末端轨迹图。
其中,1-电机,2-固定梁,3-曲柄,4-连杆,5-摇杆,6-弹簧,7-脚踏板,8-转轴,9-角度传感器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种四连杆助力行走机构,该四连杆助力行走机构包括电机1、固定梁2、曲柄3、连杆4、摇杆5、脚踏板7、转轴8、弹簧6及角度传感器9,如图1所示。
固定梁2可固定不动,电机1壳体与固定梁2一端固定,电机2的输出轴与曲柄3的一端固定,可驱动曲柄3转动,曲柄3的另一端与连杆4的一端连接形成转动副,连杆4的中部与摇杆5的一端连接形成转动副,摇杆5的另一端与固定梁2的另一端连接形成转动副,且由角度传感器9测量摇杆5的角度。固定梁2、曲柄3、连杆4及摇杆5形成四连杆机构,四连杆助力行走机构原理如图3所示。
连杆4的另一端固定连接转轴8,转轴8的轴线方向垂直于该四连杆机构构成的平面,转轴8上设有约束脚部的脚踏板7,脚踏板7可绕转轴8转动,同时,以转轴8为中心线,脚踏板7通过对称设置的两个弹簧6与连杆4弹性连接。脚踏板7侧方伸出固定杆,该固定杆通过弹簧6与连杆4连接,初始连接状态,两个弹簧6具有一定的预紧力。
通过合理设置四连杆机构各杆的尺寸,能够配合运动模拟人体自然步态的运动轨迹。本实施例中,固定梁2长度为300mm,曲柄3长度为150mm,摇杆5长度为250mm,连杆4三个铰接处不在同一条直线,连杆4与曲柄3的连接处定义为A,连杆4与摇杆5连接处定义为B,连杆4与转轴8连接处定义为C,杆AB和杆BC为一体结构,即为连杆4,杆AB长度为300mm,杆BC长度为168mm,杆AB与杆BC夹角为153.5°,由此构成四连杆机构。
电机1的输出轴上设置角度传感器9,摇杆5上设置角度传感器9,电机根据角度传感器9的角度测量值控制四连杆机构运动的角度和速度,使四连杆机构的运动符合人体脚部速度运动规律。
当电机1驱动曲柄3转动时,四杆机构运动,四连杆助力行走机构的连杆4末端运动轨迹如图4所示,即人体脚部踝关节运动轨迹,使约束在脚踏板7的患者脚部按照正常人自然步态的规律运动,即人体自然步态的运动轨迹和速度轨迹,在此过程中两个弹簧6在运动过程中被动拉伸和缩短。
进一步地,还包括一个助力行走机构,两个助力行走机构镜像设置,同时分别驱动人体的左脚和右脚配合运动实现步态模拟,起到康复医疗的效果,如图2所示。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种四连杆助力行走机构,其特征在于,所述助力行走机构包括电机、固定梁、曲柄、连杆、摇杆、脚踏板、转轴及角度传感器;
电机与固定梁一端固定,电机的输出轴通过固定梁与曲柄一端固定,曲柄另一端与连杆一端连接形成转动副,连杆中部与摇杆一端连接形成转动副,摇杆另一端与固定梁另一端连接形成转动副,固定梁、曲柄、连杆及摇杆形成四连杆机构;所述连杆另一端固定连接转轴,转轴的轴线方向垂直于所述四连杆机构构成的平面;所述转轴上设有约束脚部的脚踏板;
所述电机的输出轴上设置角度传感器,所述摇杆上设置角度传感器,电机根据角度传感器的测量值控制四连杆机构运动的角度和速度;当电机驱动曲柄转动时,四连杆机构按照人体自然步态的运动轨迹和速度轨迹,带动脚部运动。
2.如权利要求1所述的四连杆助力行走机构,其特征在于,所述脚踏板绕转轴转动,同时,以转轴为中心线,脚踏板通过对称设置的两个弹簧与连杆弹性连接。
3.如权利要求2所述的四连杆助力行走机构,其特征在于,还包括一个助力行走机构,两个助力行走机构镜像设置,同时分别驱动人体的左脚和右脚配合运动。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810316166.2A CN108852741B (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种四连杆助力行走机构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810316166.2A CN108852741B (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种四连杆助力行走机构 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108852741A true CN108852741A (zh) | 2018-11-23 |
CN108852741B CN108852741B (zh) | 2020-08-18 |
Family
ID=64326204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810316166.2A Active CN108852741B (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种四连杆助力行走机构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108852741B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109568081A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 安阳工学院 | 一种下肢运动训练器 |
CN109925164A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-25 | 浙江工业大学 | 用于下肢康复机器人的基于绳驱动的内足机构 |
CN109925165A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-25 | 浙江工业大学 | 基于绳驱动的“4+2”式下肢康复机器人 |
CN111658440A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于切比雪夫的体重支撑机构 |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000225157A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-08-15 | Yasuyuki Takimoto | 仰臥のままで行う手動シーソー型人体機能回復機 |
JP2002178277A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-25 | Takuya Sekiguchi | 歩行ロボットの脚構造及び下半身構造 |
CN101361692A (zh) * | 2008-09-11 | 2009-02-11 | 哈尔滨工程大学 | 六杆仿人步态助力行走机构 |
CN202875734U (zh) * | 2012-08-07 | 2013-04-17 | 沈阳六维康复机器人有限公司 | 一种能形成人步态曲线的装置 |
CN103395457A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-11-20 | 中国科学技术大学 | 一种基于混合驱动机构的多足移动装置 |
CN103445932A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-18 | 南京理工大学 | 仿人步态下肢康复助行器械 |
CN204110199U (zh) * | 2014-09-05 | 2015-01-21 | 西南科技大学 | 一种运动装置及采用该装置的仿生机器人 |
CN104552231A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-29 | 广西大学 | 一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂 |
CN104784007A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-22 | 广西大学 | 一种腿部舒筋活络理疗装置 |
CN105456002A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-06 | 天津大学 | 一种能够实现正常步态型的康复训练机器人 |
WO2016093426A1 (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | 대한민국(국립재활원장) | 보행궤적을 구현한 상하지 보행운동기기 |
PL224601B1 (pl) * | 2014-03-13 | 2017-01-31 | Kordyl Grzegorz Gk Innowacje | Stacjonarny symulator chodu |
CN106726345A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 东南大学 | 一种基于并行连杆的下肢康复训练机构 |
MX2016003820A (es) * | 2016-03-23 | 2017-09-22 | Alonso Martinez Garcia Edgar | Aparato subactuado de reconfiguracion mecanizada para caminata bípeda. |
CN206597136U (zh) * | 2016-09-10 | 2017-10-31 | 天津大学 | 一种实现行走足部位姿的步态康复机器人 |
CN107411939A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-12-01 | 燕山大学 | 一种单侧下肢残疾人士专用助力康复机器人 |
CN107789162A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-03-13 | 河南科技大学 | 一种步态康复机器人用踏步装置 |
-
2018
- 2018-04-10 CN CN201810316166.2A patent/CN108852741B/zh active Active
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000225157A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-08-15 | Yasuyuki Takimoto | 仰臥のままで行う手動シーソー型人体機能回復機 |
JP2002178277A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-25 | Takuya Sekiguchi | 歩行ロボットの脚構造及び下半身構造 |
CN101361692A (zh) * | 2008-09-11 | 2009-02-11 | 哈尔滨工程大学 | 六杆仿人步态助力行走机构 |
CN202875734U (zh) * | 2012-08-07 | 2013-04-17 | 沈阳六维康复机器人有限公司 | 一种能形成人步态曲线的装置 |
CN103395457A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-11-20 | 中国科学技术大学 | 一种基于混合驱动机构的多足移动装置 |
CN103445932A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-18 | 南京理工大学 | 仿人步态下肢康复助行器械 |
PL224601B1 (pl) * | 2014-03-13 | 2017-01-31 | Kordyl Grzegorz Gk Innowacje | Stacjonarny symulator chodu |
CN204110199U (zh) * | 2014-09-05 | 2015-01-21 | 西南科技大学 | 一种运动装置及采用该装置的仿生机器人 |
WO2016093426A1 (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | 대한민국(국립재활원장) | 보행궤적을 구현한 상하지 보행운동기기 |
CN104552231A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-29 | 广西大学 | 一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂 |
CN104784007A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-22 | 广西大学 | 一种腿部舒筋活络理疗装置 |
CN105456002A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-06 | 天津大学 | 一种能够实现正常步态型的康复训练机器人 |
MX2016003820A (es) * | 2016-03-23 | 2017-09-22 | Alonso Martinez Garcia Edgar | Aparato subactuado de reconfiguracion mecanizada para caminata bípeda. |
CN206597136U (zh) * | 2016-09-10 | 2017-10-31 | 天津大学 | 一种实现行走足部位姿的步态康复机器人 |
CN106726345A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 东南大学 | 一种基于并行连杆的下肢康复训练机构 |
CN107411939A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-12-01 | 燕山大学 | 一种单侧下肢残疾人士专用助力康复机器人 |
CN107789162A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-03-13 | 河南科技大学 | 一种步态康复机器人用踏步装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109568081A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 安阳工学院 | 一种下肢运动训练器 |
CN109925164A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-25 | 浙江工业大学 | 用于下肢康复机器人的基于绳驱动的内足机构 |
CN109925165A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-25 | 浙江工业大学 | 基于绳驱动的“4+2”式下肢康复机器人 |
CN109925165B (zh) * | 2019-02-28 | 2023-11-28 | 浙江工业大学 | 基于绳驱动的“4+2”式下肢康复机器人 |
CN109925164B (zh) * | 2019-02-28 | 2023-11-28 | 浙江工业大学 | 用于下肢康复机器人的基于绳驱动的内足机构 |
CN111658440A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于切比雪夫的体重支撑机构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108852741B (zh) | 2020-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104490568B (zh) | 人体下肢外骨骼助行康复机器人 | |
CN108852741A (zh) | 一种四连杆助力行走机构 | |
CN105167965B (zh) | 一种考虑关节旋转中心联动式助行康复机器人 | |
CN205198395U (zh) | 一种可穿戴式下肢外骨骼助力行走机器人机构 | |
US6666831B1 (en) | Method, apparatus and system for automation of body weight support training (bwst) of biped locomotion over a treadmill using a programmable stepper device (psd) operating like an exoskeleton drive system from a fixed base | |
CN105456002B (zh) | 一种能够实现正常步态型的康复训练机器人 | |
CN209059884U (zh) | 一种可穿戴式下肢康复机器人 | |
CN103505342A (zh) | 一种外骨骼式步态康复训练装置 | |
CN108392782B (zh) | 一种用于辅助步行康复训练的骨盆姿态控制机构 | |
CN105167959A (zh) | 一种多功能步态康复训练器 | |
CN107174490B (zh) | 一种移动式康复训练装置 | |
CN106112988B (zh) | 用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置 | |
CN109925164B (zh) | 用于下肢康复机器人的基于绳驱动的内足机构 | |
CN110478196A (zh) | 一种下肢康复训练机器人 | |
CN106473897A (zh) | 可实现正常步态轨迹的四肢联动康复训练机器人 | |
CN106333830A (zh) | 一种下肢康复机器人助行机构 | |
CN104055650B (zh) | 一种具有左右摆动功能的交互式截瘫助行外骨骼 | |
CN110934723A (zh) | 一种足底驱动步行训练助行器 | |
CN102218005B (zh) | 踏板式步态康复训练器趾骨关节的康复机构 | |
CN108814899A (zh) | 一种多位姿、轨迹可调的下肢训练装置 | |
CN106112989B (zh) | 人体穿戴式减压助力机械外骨骼装置 | |
KR20170111849A (ko) | 하지 보조 보행기 | |
CN101647736A (zh) | 并联式外骨骼膝关节 | |
JP2014528781A (ja) | 自然な歩行パターンを生じさせるための歩行訓練装置 | |
CN106112990B (zh) | 减压助力机械外骨骼装置的下肢活动支撑外骨骼机构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |