CN109316315A - 一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复*** - Google Patents

一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其主要由主框架，运动发生机构及运动执行装置三部分构成。通过运动发生机构和初始位置规划，能够仅通过一个驱动电机的连续运动，实现下肢两个脚踏板相位相反的往复运动及上肢旋转摇臂的同步运动。它具有多种康复训练模式，配合吊装装置及多功能座椅靠背，患者可被动地进行站姿及坐姿的下肢步态康复训练和上肢康复训练，且可根据身体状况对训练幅度、频率进行无级调节。本发明还采用一个位于脚踏板与连杆末端之间的偏置杆，实现标准对心曲柄滑块机构运动特性，消除脚踏板运动急回现象。

Description

一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***
技术领域
本发明涉及康复机器人技术领域，具体为一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***。
背景技术
脑卒中以高发病率、高死亡率及高致残率的特点位居我国成年人致残疾病之首。传统肢体康复***往往仅针对下肢进行训练，并采用类跑步机的履带式设计，病人需要自行完成抬腿或借助其他额外装置辅助进行抬腿等动作，这种单向的履带***对脑卒中后遗症患者的肢体康复模式单一、效果有限，很难对四肢各关节及肌肉群进行全面的恢复，不但增加了康复训练的难度，还大大增加了康复***的制造成本。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，它具有多种康复训练模式。患者可被动地进行站姿及坐姿的下肢步态康复训练，且可根据自身身体状况对训练步幅、步频进行无级调节。此外，该***配备有上肢托盘及旋转摇臂，可同时对患者上肢进行康复训练。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，包括主框架，所述的主框架包括固定基座，在所述的固定基座的四角处分别沿竖直方向安装有一根空心杆，一个高度可调的浮动体包括沿竖直方向设置的四根支架，所述的四根支架一一***空心杆设置，每根支架能够在空心杆内上下移动并且在设定的位置通过高度调节紧固件锁定，前侧的两根支架、左侧的两根支架以及右侧的两根支架分别通过横杆相连，在前侧的横杆和左右两侧的横杆的前部之间连接有上肢托盘，辅助吊装装置固定在左右两侧的横杆上；
一个U形板的左壁和右壁分别通过相同的连接机构连接在高度可调的浮动体后侧的两根支架之间，所述的U形板在连接机构的带动下能够分别沿竖直方向以及水平方向设置，所述的U形板沿竖直方向设置作为靠背，所述的U形板沿水平方向设置作为座椅；
在所述的固定基座上设置有一个箱体，在所述的箱体的后部顶壁上左右平间隔安装有两条运动导轨，在每条运动导轨外侧的箱体顶壁上分别开有一个滑动槽，在每条运动导轨上滑动连接有一个脚踏板，每个脚踏板的前端分别与一根沿水平方向设置的偏置连杆的一端垂直固定相连，所述的偏置连杆的另一端与一根沿竖直方向设置的竖直轴上端垂直设置且旋转相连，每根所述的竖直轴穿过对应侧的滑动槽且下端与安装在箱体内的连杆的一端旋转相连，所述的连杆沿水平方向设置且另一端与一根沿竖直方向设置的短轴的上端旋转相连，所述的竖直轴在滑动槽内能够前后滑移，左侧的短轴的下端旋转链接在一个安装在箱体内前部的第一齿轮上，右侧的短轴的下端旋转链接在一个与第一齿轮啮合配合的阶梯齿轮的上齿轮上，所述的第一齿轮与阶梯齿轮的上齿轮传动比为1：1，左侧的短轴的轴线与第一齿轮的轴线偏置设置，右侧的短轴的轴线与阶梯齿轮的轴线偏置设置，所述的第一齿轮的齿轮轴和阶梯齿轮的齿轮轴分别与箱体转动相连，所述的第一齿轮的齿轮轴与驱动机构相连，所述的第一齿轮能够在驱动机构的带动下转动；
所述的阶梯齿轮的下齿轮与第二齿轮啮合，所述的第二齿轮通过沿竖直方向设置且高度可调的连接轴与一个减速主动齿轮的中间位置固定相连，所述的减速主动齿轮和减速从动齿轮在上肢托盘内设置且彼此啮合配合，所述的减速主动齿轮的齿轮轴以及减速从动齿轮的齿轮轴分别转动连接在上肢托盘上，所述的减速从动齿轮的齿轮轴顶部高于上肢托盘设置，一根摇臂水平杆的一端与所述的减速从动齿轮的齿轮轴顶部固定相连，在所述的摇臂水平杆上沿竖直方向固定有一个旋转摇臂，在所述的箱体前部顶壁上开有口，在所述的开口处通过转轴转动连接有可开闭的盖板。
本发明具有如下优点：
1.一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，它具有多种康复训练模式，且能够仅通过一个驱动电机的连续运动，实现下肢两个脚踏板相位相反的往复运动及上肢旋转摇臂的同步运动。
2.本发明采用一个位于脚踏板与连杆末端之间的偏置杆，实现标准的对心曲柄滑块机构运动特性，可消除脚踏板运动急回现象。
3.本发明可实现设计范围内康复运动频率及幅度的无级调节。
4.本发明无需患者提供额外支撑力，通过运动发生机构，吊装装置及多功能座椅靠背实现被动康复训练。
5.旋转摇臂下端为一个可在摇臂水平杆上任意位置固定的滑块，配合电子装置控制驱动电机的不同转速，可使本发明在最大步幅50cm，最快步频2步/秒，最大摇臂半径20cm，最大摇臂频率2圈/秒内无级调节脚踏板和旋转摇臂幅度及频率，适应不同患者的身体状态及满足不同阶段患者的康复需求。
附图说明
图1为本发明***结构示意图；
图2为本发明主框架上基座后端多功能座椅靠背机构示意图；
图3为本发明运动发生机构示意图；
图4为本发明下肢康复脚踏板运动相位说明图；
图5为本发明下肢康复运动调节机构示意图；
图6为本发明上肢康复运动调节机构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
如附图所示的本发明的一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，它具有多种康复训练模式。患者可被动地进行站姿及坐姿的下肢步态康复训练，且可根据自身身体状况对训练步幅、步频进行无级调节。此外，该***配备有上肢托盘及旋转摇臂，可同时对患者上肢进行康复训练。
如图1所示为本发明***结构示意图。包括主框架1，所述的主框架1包括固定基座1-2，在所述的固定基座1-2的四角处分别沿竖直方向安装有一根空心杆，一个高度可调的浮动体1-1包括沿竖直方向设置的四根支架，所述的四根支架一一***空心杆设置，每根支架能够在空心杆内上下移动并且在设定的位置通过高度调节紧固件1-3锁定。前侧的两根支架、左侧的两根支架以及右侧的两根支架分别通过横杆相连，在前侧的横杆和左右两侧的横杆的前部之间连接有上肢托盘1-4，辅助吊装装置1-5固定在左右两侧的横杆上。患者可将身体的大部分重量借由辅助吊装装置1-5及上肢托盘1-4进行转移，从而降低下肢受力。
优选的上肢托盘1-4内有多个小储物格，患者可进行分拣物品等精细操作训练。
如图2所示为本发明主框架上基座后端多功能座椅靠背机构1-6示意图。一个U形板1-6-1的左壁和右壁分别通过相同的连接机构连接在高度可调的浮动体1-1后侧的两根支架之间，所述的U形板1-6-1在连接机构的带动下能够分别沿竖直方向以及水平方向设置。当患者进行站姿康复训练时，所述的U形板1-6-1沿竖直方向设置作为靠背进行辅助支撑。当所述的U形板1-6-1沿水平方向设置时，作为座椅为患者提供坐姿的康复训练模式。
作为本发明的一种优选的实施方式，如图2所示，每个所述的连接机构包括分别垂直固定在一根后侧的支架内壁上的固定轴，所述的固定轴与一根第一座椅连杆1-6-3的一端转动相连，所述的第一座椅连杆1-6-3的另一端和第二座椅连杆1-6-4的一端转动相连，所述的第二座椅连杆1-6-4的另一端和U形板1-6-1相应侧的侧壁转动相连，所述的U形板1-6-1左侧壁和右侧壁的后部分别通过转轴1-6-2与相应侧的支架转动相连。当第一座椅连杆1-6-3与第二座椅连杆1-6-4处于同一直线上时，所述的U形板1-6-1沿水平方向设置作为座椅；当第一座椅连杆1-6-3与第二座椅连杆1-6-4重合且沿竖直方向设置时，所述的U形板1-6-1沿竖直方向设置作为靠背。
每一侧的U形板1-6-1、支架、第一座椅连杆1-6-3及第二座椅连杆1-6-4组成一个四杆机构。当第一座椅连杆1-6-3与第二座椅连杆1-6-4运动于同一直线上时，四杆机构处于死点位置。此时U形板1-6-1与左侧脚踏板3-1-1及右侧脚踏板3-1-2平行并作为座椅为患者提供坐姿的康复训练模式。
在所述的固定基座1-2上设置有一个箱体，在所述的箱体的后部顶壁上左右平间隔安装有两条运动导轨2-11，在每条运动导轨2-11外侧的箱体顶壁上分别开有一个滑动槽，在每条运动导轨上滑动连接有一个脚踏板3-1-1、3-1-2，每个脚踏板的前端分别与一根沿水平方向设置的偏置连杆2-9的一端垂直固定相连，所述的偏置连杆2-9的另一端与一根沿竖直方向设置的竖直轴2-8上端垂直设置且旋转相连，每根所述的竖直轴2-8穿过对应侧的滑动槽且下端与安装在箱体内的连杆2-7的一端旋转相连，所述的连杆2-7沿水平方向设置且另一端与一根沿竖直方向设置的短轴2-3的上端旋转相连，所述的竖直轴2-8在滑动槽内能够前后滑移。图3为运动发生机构2，具体结构为：左侧的短轴的下端旋转链接在一个安装在箱体内前部的第一齿轮2-1上，右侧的短轴的下端旋转链接在一个与第一齿轮2-1啮合配合的阶梯齿轮2-6的上齿轮上，所述的第一齿轮2-1与阶梯齿轮2-6的上齿轮传动比为1：1，左侧的短轴的轴线与第一齿轮2-1的轴线偏置设置，右侧的短轴的轴线与阶梯齿轮2-6的轴线偏置设置，所述的第一齿轮2-1的齿轮轴和阶梯齿轮2-6的齿轮轴分别与箱体转动相连。所述的第一齿轮2-1的齿轮轴与驱动机构相连，所述的第一齿轮2-1能够在驱动机构的带动下转动。由于齿轮的啮合特性，第一齿轮2-1及阶梯齿轮2-6保持相反的运动方向。左侧的第一齿轮2-1、短轴2-3、连杆2-7、竖直轴2-8、偏置连杆2-9和左侧脚踏板共同构成类曲柄滑块机构，其中短轴2-3到第一齿轮2-1的齿轮轴2-2部分可视作运动回路的曲柄，同理，另一条运动回路亦然。
如图3所示，所述的阶梯齿轮2-6的下齿轮与第二齿轮2-5啮合，所述的第二齿轮2-5通过沿竖直方向设置且高度可调的连接轴2-15与一个减速主动齿轮2-12的中间位置固定相连，如图6为本发明上肢康复运动调节机构示意图。所述的减速主动齿轮2-12和减速从动齿轮2-13在上肢托盘1-4内设置且彼此啮合配合。所述的减速主动齿轮2-12的齿轮轴以及减速从动齿轮2-13的齿轮轴分别转动连接在上肢托盘1-4上。所述的减速从动齿轮2-13的齿轮轴顶部高于上肢托盘设置，一根摇臂水平杆3-2-1的一端与所述的减速从动齿轮2-13的齿轮轴顶部固定相连，在所述的摇臂水平杆3-2-1上沿竖直方向固定有一个旋转摇臂3-2。优选的在旋转摇臂3-2的底壁上设置有套在摇臂水平杆3-2-1上的滑块，所述的滑块与摇臂水平杆3-2-1滑动连接并通过螺纹紧固件3-2-2锁紧在摇臂水平杆3-2-1上，可调节上肢康复训练的摇臂幅度。
将电机2-14的旋转运动同时传输到上端摇臂3-2处，并且再经过一级齿轮减速带动旋转摇臂3-2进行运动，使患者的上肢同步得到训练。优选的阶梯齿轮2-6的下齿轮与第二齿轮2-5的传动比与减速主动齿轮2-12和减速从动齿轮2-13的传动比相同，以消除上肢和下肢康复运动频率不一致现象。
作为本发明的一种优选的实施方式，所述的驱动机构包括安装在箱体内前部的驱动电机2-14，所述的驱动电机2-14通过皮带2-4与第一齿轮2-1连接。皮带传动运动平稳。
如图5所示，优选的，在所述的第一齿轮2-1顶壁上以及阶梯齿轮2-6的上齿轮的顶壁上分别沿齿轮径向开有滑槽2-1-1，短轴2-3通过紧固件2-1-2固定在相应滑槽2-1-1的设定位置，进而改变类曲柄滑块机构的曲柄长度，影响下肢康复训练的步幅。
在所述的箱体前部顶壁上开有口，在所述的开口处通过转轴转动连接有可开闭的盖板1-7，以便于对上述步幅调节装置进行设置，并可对内部部件进行维修。
如图4为本发明下肢康复脚踏板运动相位说明图。左侧脚踏板3-1-1与右侧脚踏板3-1-2分别处于直线导轨下极限和上极限位置时，与连杆通过突起短轴连接的齿轮亦使得连杆处于相应的极限位置，由于第一齿轮2-1和阶梯齿轮2-6旋转方向始终相反，因此在电机的持续驱动下，两脚踏板可实现相位相反的往复运动，自动生成运动步态。为避免脚踏板的运动急回，左侧脚踏板3-1-1上水平设置且固定连接有一个偏置连杆2-9，该偏置杆长度为对应驱动第一齿轮的齿轮轴心2-2到脚踏板运动导轨2-11间的垂直距离。这样，利用对心曲柄滑块机构特性，可消除脚踏板3-1-1在运动过程中的急回特性，对侧亦然。
本装置的使用步骤分为准备阶段和训练阶段两个过程，具体如下：
所述准备阶段需工作人员根据患者的身体状况进行康复运动的幅度和频率进行设置。打开盖板1-7，以其中一侧下肢康复运动发生装置为例，调节短轴2-3在滑槽2-1-1上的位置，所述短轴2-3越靠近齿轮轴2-2，所生成的步幅越小。同理，调节摇臂3-2在摇臂水平杆3-2-1上的位置，摇臂3-2越靠近齿轮轴，所生成的上肢康复运动幅度越小。通过调节驱动电机的旋转速度以设置康复运动的频率。通过高度调节装置，根据患者的实际身高固定上浮动体1-1的位置。
所述训练阶段分为站姿康复训练和坐姿康复训练。站姿康复训练时，患者需将肢体与辅助吊装装置1-5绑定，上肢依靠托盘1-4可进行物体分拣和精细抓取的康复训练，或上肢把握摇臂3-2，双脚分别置于两脚踏板上，后背倚靠挡板1-6，进行被动康复训练；坐姿康复训练时，放下U形板1-6-1置水平位置，患者直接坐于U形板上，并将双脚分别置于两脚踏板上进行被动康复训练。

Claims (10)

1.一种用于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：包括主框架(1)，所述的主框架包括固定基座(1-2)，在所述的固定基座的四角处分别沿竖直方向安装有一根空心杆，一个高度可调的浮动体(1-1)包括沿竖直方向设置的四根支架，所述的四根支架一一***空心杆设置，每根支架能够在空心杆内上下移动并且在设定的位置通过高度调节紧固件(1-3)锁定，前侧的两根支架、左侧的两根支架以及右侧的两根支架分别通过横杆相连，在前侧的横杆和左右两侧的横杆的前部之间连接有上肢托盘(1-4)，辅助吊装装置(1-5)固定在左右两侧的横杆上；
一个U形板(1-6-1)的左壁和右壁分别通过相同的连接机构连接在高度可调的浮动体后侧的两根支架之间，所述的U形板在连接机构的带动下能够分别沿竖直方向以及水平方向设置，所述的U形板沿竖直方向设置作为靠背，所述的U形板沿水平方向设置作为座椅；
在所述的固定基座(1-2)上设置有一个箱体，在所述的箱体的后部顶壁上左右平间隔安装有两条运动导轨(2-11)，在每条运动导轨外侧的箱体顶壁上分别开有一个滑动槽，在每条运动导轨上滑动连接有一个脚踏板，每个脚踏板的前端分别与一根沿水平方向设置的偏置连杆(2-9)的一端垂直固定相连，所述的偏置连杆的另一端与一根沿竖直方向设置的竖直轴(2-8)上端垂直设置且旋转相连，每根所述的竖直轴穿过对应侧的滑动槽且下端与安装在箱体内的连杆(2-7)的一端旋转相连，所述的连杆沿水平方向设置且另一端与一根沿竖直方向设置的短轴(2-3)的上端旋转相连，所述的竖直轴(2-8)在滑动槽内能够前后滑移，左侧的短轴的下端旋转链接在一个安装在箱体内前部的第一齿轮(2-1)上，右侧的短轴的下端旋转链接在一个与第一齿轮啮合配合的阶梯齿轮(2-6)的上齿轮上，所述的第一齿轮与阶梯齿轮的上齿轮传动比为1：1，左侧的短轴的轴线与第一齿轮的轴线偏置设置，右侧的短轴的轴线与阶梯齿轮的轴线偏置设置，所述的第一齿轮的齿轮轴和阶梯齿轮的齿轮轴分别与箱体转动相连，所述的第一齿轮的齿轮轴与驱动机构相连，所述的第一齿轮能够在驱动机构的带动下转动；
所述的阶梯齿轮的下齿轮与第二齿轮(2-5)啮合，所述的第二齿轮通过沿竖直方向设置且高度可调的连接轴与一个减速主动齿轮(2-12)的中间位置固定相连，所述的减速主动齿轮和减速从动齿轮(2-13)在上肢托盘内设置且彼此啮合配合，所述的减速主动齿轮的齿轮轴以及减速从动齿轮的齿轮轴分别转动连接在上肢托盘上，所述的减速从动齿轮的齿轮轴顶部高于上肢托盘设置，一根摇臂水平杆(3-2-1)的一端与所述的减速从动齿轮的齿轮轴顶部固定相连，在所述的摇臂水平杆上沿竖直方向固定有一个旋转摇臂(3-2)，在所述的箱体前部顶壁上开有口，在所述的开口处通过转轴转动连接有可开闭的盖板。
2.根据权利要求1所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：每个所述的连接机构包括分别垂直固定在一根后侧的支架内壁上的固定轴，所述的固定轴与一根第一座椅连杆(1-6-3)的一端转动相连，所述的第一座椅连杆的另一端和第二座椅连杆(1-6-4)的一端转动相连，所述的第二座椅连杆的另一端和U形板(1-6-1)相应侧的侧壁转动相连，所述的U形板左侧壁和右侧壁的后部分别通过转轴与相应侧的支架转动相连，当第一座椅连杆与第二座椅连杆处于同一直线上时，所述的U形板沿水平方向设置作为座椅；当第一座椅连杆与第二座椅连杆重合且沿竖直方向设置时，所述的U形板沿竖直方向设置作为靠背。
3.根据权利要求1或者2所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：在旋转摇臂的底壁上设置有套在摇臂水平杆上的滑块，所述的滑块与摇臂水平杆滑动连接并通过螺纹紧固件锁紧在摇臂水平杆上。
4.根据权利要求1或者2所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：在所述的第一齿轮顶壁上以及阶梯齿轮的上齿轮的顶壁上分别沿齿轮径向开有滑槽，短轴通过紧固件固定在相应滑槽的设定位置。
5.根据权利要求3所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：所述的阶梯齿轮的下齿轮与第二齿轮的传动比与减速主动齿轮和减速从动齿轮的传动比相同。
6.根据权利要求4所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：所述的阶梯齿轮的下齿轮与第二齿轮的传动比与减速主动齿轮和减速从动齿轮的传动比相同。
7.根据权利要求5所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：所述的驱动机构包括安装在箱体内前部的驱动电机，所述的驱动电机通过皮带与第一齿轮连接。
8.根据权利要求6所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：所述的驱动机构包括安装在箱体内前部的驱动电机，所述的驱动电机通过皮带与第一齿轮连接。
9.根据权利要求7所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：所述的上肢托盘内有多个小储物格。
10.根据权利要求8所述的于脑卒中后遗症患者的肢体辅助康复***，其特征在于：所述的上肢托盘内有多个小储物格。
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