CN110613561B - 一种多功能训练轮椅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能训练轮椅，在实现基本的轮椅移动功能外，还可实现站立功能、平躺功能、下肢训练功能和上肢训练功能。本发明的多功能轮椅体积小，携带便捷，病人可以自己完成下肢和上肢的康复训练，同时下肢和上肢康复设备安装在轮椅上，不用限制训练场地。本发明的下肢训练功能和上肢训练功能可以帮助病人活动腿部和上肢的肌肉，并逐渐的恢复腿部和上肢功能。本发明结构简单，成本低，使用方便。

Description

一种多功能训练轮椅
技术领域
本发明属于康复训练机构研究领域，具体涉及一种拥有下肢和上肢训练功能的多功能训练轮椅。
背景技术
我国是人口大国，残障人士的基数相应的较大，对于康复器材特别是康复机器人的需求也相应较大，同时随着我国经济发展的加快，人们生活水平以及生活观念的提升，对康复的认知也越来越深入，而与之相不符的是我国康复机器人产业化的缺失以及相关技术水平的低下。因此，研制出一款针对患者下肢功能障碍的康复机器人，帮助患者完成起坐康复训练，下肢康复训练等功能，提高患者的生活质量与独立生活能力，减轻看护人员的负担，促进我国康复机器人领域的发展，具有深远的实际意义。近年来康复设备存在设备体积大，不便捷，需要医护人员和家人的陪同下训练的不足，给病人和家人带来很大的不便。本发明设计了一种多功能轮椅，可以使病人自己完成下肢和上肢康复训练，同时下肢和上肢康复机构安装在轮椅上，可以便捷的操控，不用限制训练的场地，该多功能轮椅在训练下肢和上肢康复等领域有着重要的应用价值。
发明内容
技术问题：本发明所需要解决的技术问题：提供一种多功能训练轮椅，该轮椅在提供基本轮椅功能外，还可实现站和躺的功能，且能够训练人体下肢和上肢简单的康复训练，帮助人体下肢和上肢恢复。
技术方案：一种多功能训练轮椅主要由轮椅车体(1)，腿部模块(2)，坐垫模块(3)、靠背模块(4)、电动推杆组件(5)和控制模块(6)组成，坐垫模块通过滑轮1(302)和滑轮2(303)分别安装于轮椅车体中的轨道1(1041)和轨道2(1042)中，坐垫模块的一端通过坐垫(301)与腿部模块中的挡板(201)铰接，另一端通过坐垫与靠背模块的靠背(401)铰接，电动推杆组件中的伸腿电动推杆(501)一端与腿部模块中的挡板铰接，另一端与靠背模块中的靠背铰接，电动推杆组件中的升降电动推杆(502)一端与坐垫模块中的坐垫铰接，另一端与轮椅车体铰接，电动推杆组件中的靠背电动推杆(503)一端与靠背铰接，另一端与坐垫铰接，控制模块与轮椅车体固定。腿部模块、坐垫模块、靠背模块和伸腿电动推杆组成四杆机构。
轮椅车体(1)的扶手(104)中设置有轨道1和轨道2，轨道1和轨道2相互垂直，且坐垫模块中的滑轮1和滑轮2可分别相对于轨道1和轨道2滑动。
多功能轮椅中的腿部模块由挡板、脚踏板(202)、滚珠丝杠组件(203)、导轨(204)和腿部电机(205)组成，滚珠丝杠组件安装在挡板上，脚踏板可在滚珠丝杠组件的带动下沿挡板上下运动。挡板上还安装有导轨，导轨对脚踏板的运动起辅助导向作用。
多功能轮椅中的靠背模块主要包括靠背，液压杆(402)和辅助扶手(403)，液压杆一端与靠背铰接，另一端与坐垫铰接。辅助扶手由支架(4031)、滑动手柄(4032)、直线驱动组件(4033)、旋转驱动电机(4034)及遥控按键(4035)组成，支架与靠背铰接，旋转驱动电机外壳与靠背固连，其输出轴与支架固连，支架在旋转驱动电机驱动下相对靠背转动，直线驱动组件外壳与支架固定，输出端与滑动手柄固定，滑动手柄固定可在直线驱动组件的驱动下沿支架直线运动，遥控按键安装在滑动手柄上，可以通过遥控按键实现对电动推杆组件及轮椅车体的运动控制。
有益效果：通过上述设计方案，本发明具有以下有益效果：
1、可实现平躺动作。本发明中机构的挡板，坐垫，靠背和伸腿电动推杆之间形成四杆机构，通过控制靠背电动推杆的伸缩，即控制靠背的角度，从而可以完成轮椅平躺动作。
2、可实现站立动作。本发明中机构的挡板，坐垫，靠背和伸腿电动推杆之间形成四杆机构，通过控制坐垫下面升降电动推杆的伸缩，即控制坐垫的角度，从而可以完成轮椅站立动作。
3、可实现腿部训练动作。本发明中在坐姿模式下，通过控制伸腿电动推杆的伸缩，可以实现腿部模块相对坐垫转动，从而实现人体的膝关节训练；通过控制腿部模块中的滚珠丝杠组件的升降，可以实现人体脚部的上下运动。伸腿电动推杆与滚珠丝杠组件相互配合，可完成腿部髋关节和膝关节的协调运动。
4、可实现上肢训练动作。本发明的辅助扶手中的直线驱动组件的前后运动可带动滑动手柄前后运动，从而训练人体的肘关节。支架在旋转驱动电机驱动下相对靠背转动，从而带动滑动手柄相对靠背转动，训练人体的肩关节，直线驱动组件和旋转驱动电机的组合运动可实现人体上肢的协调运动。
附图说明
图1为本发明的多功能轮椅整体结构示意图。
图2为本发明的轮椅车体结构示意图。
图3为本发明的腿部模块结构示意图。
图4为本发明的坐垫模块结构示意图。
图5为本发明的靠背模块结构示意图。
图6为本发明的辅助扶手结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案、结构特点更加清楚，下面结合附图对发明实施例中的技术方案进行完整、清楚地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种多功能训练轮椅，主要由轮椅车体，腿部模块，坐垫模块，靠背模块，电动推杆组件和控制模块六个部分。
如图2所示，轮椅车体主要包括前轮(101)，后轮(102)，车体机架(103)和扶手(104)。其中前轮为万向轮，后轮为驱动轮，其上装有电机。轮椅可在电机驱动下前后运动，扶手装在车体机架两侧，扶手中设置有轨道1和轨道2，轨道1和轨道2相互垂直。
如图3所示，腿部模块可分为左右两模块，主要包括挡板，脚踏板，滚珠丝杠组件，导轨和腿部电机。和腿部电机外壳与挡板固连，输出轴与滚珠丝杠组件的丝杠固连，滚珠丝杠组件的丝杠还安装在挡板上，脚踏板与滚珠丝杠组件的螺母相连，伸腿电动推杆与挡板铰接，伸腿电动推杆另一端与靠背铰接。导轨安装在挡板两侧，并与脚踏板固定，导轨对脚踏板的运动起辅助导向作用。该设计使得脚踏板能够跟随滚珠丝杠组件的螺母升降上下移动，从而训练髋关节；伸腿电动推杆的伸缩能够带动挡板以挡板与坐垫的铰接点转动，从而训练膝关节；而伸腿电动推杆和滚珠丝杠组件的配合运动可以训练膝关节和髋关节的协调运动。
如图4所示，坐垫模块主要包括坐垫，滑轮1和滑轮2。滑轮1和滑轮2有两组，分别安装在坐垫左右两侧，滑轮1和滑轮2还安装在轨道1和轨道2里，并可分别相对于轨道1和轨道2滑动。升降电动推杆通过铰链连接于坐垫下方，升降电动推杆另一端与移动车体铰接。升降电动推杆的升降，能够使坐垫完成水平和竖直状态的切换，安装在轨道1和轨道2里的滑轮1和滑轮2保证了轮椅在站立模式下坐垫升降轨迹固定，提高了轮椅站立模式的稳定性。
如图5所示，靠背模块主要包括靠背，液压杆和辅助扶手。靠背电动推杆的一端与靠背铰接，另一端与坐垫铰接，液压杆一端与靠背铰接，另一端与坐垫铰接。辅助扶手有两个，分别安装在靠背两侧，在轮椅站立模式下起辅助支持人体的作用。在轮椅的站立模式和腿部训练模式下，靠背电动推杆和液压杆将固定不动，保证靠背与坐垫的角度不变，在轮椅平躺模式下，靠背电动推杆缩短，控制靠背与坐垫角度趋于水平，液压杆提供压力，分担电动推杆的受力，从轮椅平躺模式恢复正常坐姿时，电动推杆伸长，控制靠背坐垫角度趋于垂直，液压杆提供推力，分担电动推杆推力。
如图6所示，辅助扶手由支架、滑动手柄、直线驱动组件、旋转驱动电机及遥控按键组成，支架与靠背铰接，旋转驱动电机外壳与靠背固连，输出轴与支架固连，支架在旋转驱动电机驱动下相对靠背转动，可训练人体的肩关节。直线驱动组件外壳与支架固定，输出端与滑动手柄固定，滑动手柄可在直线驱动组件的驱动下沿支架直线运动，可训练人体的肘关节。遥控按键由若干按键组成，可实现控制控制轮椅站立运动、平躺运动、人体腿部训练、上肢训练运动，还有可以控制轮椅移动。遥控按键通过电缆与控制模块相连，康复人员通过遥控按键发送控制信号给控制模块，进而控制电动推杆组件，轮椅后轮和腿部电机来完成各种模式的变换和轮椅的移动。
本发明的下肢训练康复轮椅的具体工作过程为：
坐姿到平躺的运动过程：如图1所示正常坐姿情况下，坐垫下面的伸腿电动推杆与升降电动推杆长度保持不变，伸腿电动推杆，挡板，坐垫和靠背形成平行四杆机构，使靠背和挡板方向保持平行，平躺时，靠背后面的电动推杆的长度缩短，在平行四杆机构的约束下，靠背和挡板趋于水平，完成平躺姿态。反之，靠背后面的电动推杆的长度伸长，则在平行四杆机构的约束下，靠背和挡板趋于垂直，完成平躺到坐姿的切换。
坐姿到站立的运动过程：如图1所示正常坐姿情况下，坐垫下面的伸腿电动推杆与靠背后面的靠背电动推杆长度保持不变，坐垫下面的升降电动推杆长度伸长，推动坐垫上安装的滑轮1和滑轮2分别沿轨道1和轨道2运动，从而实现由水平方向转到竖直方向的运动，完成坐姿到站立。反之升降电动推杆收缩，则实现轮椅由站立到坐姿的切换。
腿部训练模式：当轮椅处于站立、坐姿及平躺状态下的任意一种状态下，滚珠丝杠组件在腿部电机的驱动下带动脚踏板上下运动，从而带动踩在脚踏板上的人体脚部升降，训练膝关节和髋关节。控制挡板后面的伸腿电动推杆的伸缩，实现推动腿部模块相对坐垫转动，从而实现带动人体小腿的绕膝关节前后摆动，训练膝关节；滚珠丝杠组件和伸腿电动推杆的配合运动，则可以实现人体髋关节和膝关节协调运动训练。
上肢训练模式：上肢训练模式下，人体手部握住滑动手柄，通过控制直线驱动组件，来使人体手部沿支架前后运动，通过控制旋转电机来使人手臂左右摆动，直线驱动组件与旋转驱动电机的组合控制运动则可以实现整个手臂的屈伸摆动训练。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多功能训练轮椅，其特征在于包括轮椅车体，腿部模块，坐垫模块，靠背模块、电动推杆组件和控制模块六个部分；
所述的轮椅车体的扶手中设置有第一轨道和第二轨道，第一轨道和第二轨道相互垂直；
所述的腿部模块由挡板、脚踏板、滚珠丝杠组件、导轨和腿部电机组成，滚珠丝杠组件安装在挡板上，脚踏板在滚珠丝杠组件的带动下沿挡板上下运动；
所述的坐垫模块主要包括坐垫，第一滑轮和第二滑轮；第一滑轮和第二滑轮有两组，分别安装在坐垫左右两侧，第一滑轮和第二滑轮还安装在第一轨道和第二轨道里，并分别相对于第一轨道和第二轨道)滑动；
所述的靠背模块主要包括靠背，液压杆和辅助扶手，液压杆一端与靠背铰接，另一端与坐垫铰接；
坐垫模块的一端通过坐垫与腿部模块中的挡板铰接，另一端通过坐垫与靠背模块的靠背铰接，电动推杆组件中的伸腿电动推杆一端与腿部模块中的挡板铰接，另一端与靠背模块中的靠背铰接，电动推杆组件中的升降电动推杆一端与坐垫模块中的坐垫铰接，另一端与轮椅车体铰接，电动推杆组件中的靠背电动推杆一端与靠背铰接，另一端与坐垫铰接，控制模块与轮椅车体固定；
腿部模块、坐垫模块、靠背模块和伸腿电动推杆组成四杆机构，通过控制靠背电动推杆的伸缩，即控制靠背的角度，从而完成轮椅平躺动作；通过控制坐垫下面升降电动推杆的伸缩，即控制坐垫的角度，从而完成轮椅站立动作；在坐姿模式下，通过控制伸腿电动推杆的伸缩，能实现腿部模块相对坐垫转动，从而实现人体的膝关节训练；通过控制腿部模块中的滚珠丝杠组件的升降，实现人体脚部的上下运动；脚踏板能够跟随滚珠丝杠组件的螺母升降上下移动，从而训练髋关节；伸腿电动推杆的伸缩能够带动挡板以挡板与坐垫的铰接点转动，从而训练膝关节；伸腿电动推杆与滚珠丝杠组件相互配合，能完成腿部髋关节和膝关节的协调运动；
辅助扶手由支架、滑动手柄、直线驱动组件、旋转驱动电机及遥控按键组成，支架与靠背铰接，旋转驱动电机外壳与靠背固连，旋转驱动电机输出轴与支架固连，支架在旋转驱动电机驱动下相对靠背转动，从而带动滑动手柄相对靠背转动，能训练人体的肩关节；直线驱动组件外壳与支架固定，输出端与滑动手柄固定，滑动手柄在直线驱动组件的驱动下沿支架做前后直线运动，训练人体的肘关节；直线驱动组件和旋转驱动电机的组合运动能实现人体上肢的协调运动。
2.根据权利要求1所述的一种多功能训练轮椅，其特征在于：挡板上还安装有导轨，导轨对脚踏板的运动起辅助导向作用。
3.根据权利要求1所述的一种多功能训练轮椅，其特征在于：遥控按键安装在滑动手柄上，遥控按键用于实现对电动推杆组件及轮椅车体的运动控制。
4.根据权利要求1所述的一种多功能训练轮椅，其特征在于：坐垫模块与靠背模块上还安装有用于检测人体压力的压力传感器。
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