一种柔度可调的髋关节外骨骼康复装置
技术领域
本实用新型涉及一种柔度可调的髋关节外骨骼康复装置,属于康复器械设备领域。
背景技术
生活中,长时间站立、负重行走、久坐都会损伤髋关节,而由交通事故、运动损伤、重物砸伤等暴力性伤害造成的髋关节损伤更是严重,会导致患者运动功能障碍,严重影响患者的生活质量。治疗后的康复训练是一个漫长的过程,而目前康复治疗师极度匮乏,因此患者在进行康复训练时存在周期长、频率低等问题,这会大大延长患者的康复时间,甚至更严重的会造成二次伤害。为了协助医护人员帮助髋关节损伤患者更好地完成康复训练,一种柔度可调的髋关节外骨骼康复装置被迫切需要。
外骨骼机器人作为康复医疗设备应用于康复训练时可以使康复训练定量化、长效化、规范化,它可以提供有效的运动辅助,帮助患者进行受损神经和肌肉的训练。相对于传统的康复治疗手段,利用外骨骼机器人进行康复训练既节省了医护人员的时间,也可以使患者更及时地进行有效的康复训练,将康复训练模式由传统的治疗师-患者单向灌输式转变为人机交互式。
柔度可调的髋关节外骨骼康复装置在临床医疗上辅助患者进行行走步态训练,维持患者的髋关节的协调运动,提高患者的恢复程度和进度。近年来国内外越来越重视外骨骼机器人的研发,目前市面上存在的髋关节外骨骼机器人大都是助力型,并且存在体积重量较大、穿戴不便、无法适用不同身高的人群等缺点。因此实用新型一种能满足髋关节损伤患者步行康复训练现实需求,并且适用于广大人群的髋关节康复训练外骨骼是目前急需解决的问题。
发明内容
本实用新型提供了一种柔度可调的髋关节外骨骼康复装置,以用于通过合理的构成及连接构建用于辅助髋关节康复训练的外骨骼,以协助康复治疗师帮助髋关节损伤患者完成步行康复治疗过程。
本实用新型的技术方案是:一种柔度可调的髋关节外骨骼康复装置,包括腰带1、腰部连接模块2、伸缩调节模块、驱动模块、腿部组件以及腿部绑缚模块;所述腰部连接模块2与腰带1固定连接,伸缩调节模块一端滑动连接在腰部连接模块2上,伸缩调节模块另一端与驱动模块固定相连;腿部组件一端与驱动模块转动连接,腿部组件另一端设有腿部绑缚模块。
所述腰部连接模块2包括后盖21、外壳22;其中,后盖21与腰带1固定连接,外壳22与后盖21固定连接。
所述伸缩调节模块包括伸缩调节件31、紧固件32、连接杆33、快压螺栓34以及连接杆固定件35;其中,伸缩调节件31固连在腰部连接模块2中,连接杆33近端安装在紧固件32与伸缩调节件31形成的导槽中,通过调节快压螺栓34的松紧,调节连接杆33在导槽中的位置;连接杆33远端与驱动模块固定,且连接杆33远端通过连接杆固定件35固连在腰带1上。
所述紧固件32包括第一连接构件、第二连接构件;所述第一连接构件一端***伸缩调节件31中与腰部连接模块2固连,第一连接构件另一端与第二连接构件一端形成转动副,第二连接构件另一端与伸缩调节件31、腰部连接模块2通过快压螺栓34连接。
所述驱动模块包括电机41和驱动转接件42,所述电机41定子端固定连接在伸缩调节模块中连接杆33远端,驱动转接件42固定连接在电机41转子端,传递动力。
所述腿部组件包括近端连接件51、远端连接件52以及中间的柔性调节链条53,所述柔性调节链条53一端通过近端连接件51与驱动模块中驱动转接件42转动连接,柔性调节链条53另一端通过远端连接件52与腿部绑缚模块固连。
所述柔性调节链条53包括多个依次连接的链节531;所述链节531的第一端设置凸部,第二端设置可供所述凸部嵌入的通槽,所述通槽的底部有可供所述凸部陷入锁紧的限位凹槽532,相邻链节531中第一个链节的凸部与第二个链节的通槽通过轴533连接,所述通槽两侧有可供所述轴533滑动的槽轨534。
所述槽轨534上设有锁紧突起535,将槽轨534分为第一槽轨段、第二槽轨段;靠近限位凹槽532的作为第一槽轨段,远离限位凹槽532的作为第二槽轨段;轴533能经第二槽轨段后从所述锁紧突起535推入第一槽轨段,链节531凸部陷入限位凹槽532中锁紧。
所述腿部绑缚模块包括大腿护架61、绑带62以及旋扣机构63,大腿护架61与腿部组件中远端连接件52连接,大腿护架61和绑带62配合用于绑缚大腿,所述旋扣机构63固定在绑带62上。
所述旋扣机构63包括棘轮内齿轮构件631、棘轮外齿轮构件632、齿轮锁紧构件633、线轮634、内部固定构件635、按扣装置636以及连接外壳637;所述齿轮锁紧构件633固定在棘轮内齿轮构件631上,棘轮外齿轮构件632固定在内部固定构件635上,线轮634放置在内部固定构件635腔内,按扣装置636固定在内部固定构件635上并将线轮634压紧,内部固定构件635一端与连接外壳637固连,内部固定构件635另一端陷入棘轮内齿轮构件631腔内,旋扣机构63通过连接外壳637固定在绑带62上。
本实用新型的有益效果是:本实用新型使用了柔度可调的腿部组件,通过调节柔性调节链条的柔度,使机构更为紧凑,更密切的贴合人体,减少了传动力的损耗,达到减少人机之间的阻碍内力的目的,此外,可以通过增减驱动杆链节的数目进行长短调节,可以适用于不同身高的人群;再者,本实用新型使用了旋扣结构,使得绑缚模块可以更便捷更快速地完成绑紧放松过程,方便穿脱;可以协助康复治疗师帮助髋关节损伤患者完成步行康复治疗。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图;
图2是本实用新型的整体结构正面示意图;
图3是本实用新型的整体结构背面等轴测示意图;
图4是本实用新型中腰部连接模块的***示意图;
图5是本实用新型中紧固件的结构示意图;
图6是本实用新型中驱动模块连接示意图;
图7是本实用新型中柔性调节链条示意图;
图8是本实用新型中柔性调节链条的两个链节连接的***示意图;
图9是本实用新型中旋扣机构的***示意图一;
图10是本实用新型中旋扣机构的***示意图二;
图11是本实用新型中旋扣机构的部分***示意图一;
图12是本实用新型中旋扣机构的部分***示意图二;
图13是本实用新型中旋扣机构的局部装配示意图一;
图14是本实用新型中旋扣机构的局部装配示意图二;
图中各标号为:1-包括腰带,2-腰部连接模块,21-后盖,22-外壳,23-电池,24-电池仓盖,25-按钮,26-开关,31-伸缩调节件,32-紧固件,33-连接杆,34-快压螺栓,35-连接杆固定件,321-第一连接构件,322-第二连接构件,41-电机,42-驱动连接件,51-近端连接件,52-远端连接件,53-柔性调节链条,531-链节,532-限位凹槽,533-轴,534-槽轨,535-锁紧突起,61-大腿护架,62-绑带,63-旋扣机构,631-棘轮内齿轮构件,632-棘轮外齿轮构件,633-齿轮锁紧构件,634-线轮,635-内部固定构件,636-按扣装置,637-连接外壳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对实用新型做进一步的说明,但本实用新型的内容并不限于所述范围。
实施例1:如图1-3所示,一种柔度可调的髋关节外骨骼康复装置,包括腰带1、腰部连接模块2、伸缩调节模块、驱动模块、腿部组件以及腿部绑缚模块;所述腰部连接模块2与腰带1固定连接,伸缩调节模块一端滑动连接在腰部连接模块2上,伸缩调节模块另一端与驱动模块固定相连;腿部组件一端与驱动模块转动连接,腿部组件另一端设有腿部绑缚模块。
进一步地,如图4所示,所述腰部连接模块2包括后盖21、外壳22;其中,后盖21外侧与腰带1固定连接,外壳22与后盖21固定连接。所述腰部连接模块2还可以用于封装主控板、供电装置,插拔式电池23通过滑槽滑动连接在所述腰部连接模块2腔室内,利用抽插式电池仓盖24防止电池掉落,所述外壳22两侧装有的与主控板连接的按钮25以及开关26;按钮25以及开关26,开关26用于控制设备的通断;按钮用于助力模式的调节,包括加减键,实现助力强度的增减。
进一步地,如图4所示,所述伸缩调节模块包括伸缩调节件31、紧固件32、连接杆33、快压螺栓34以及连接杆固定件35;其中,伸缩调节件31可以通过螺栓固连在腰部连接模块2中,连接杆33近端安装在紧固件32与伸缩调节件31形成的导槽中,通过调节快压螺栓34的松紧,调节连接杆33在导槽中的位置;连接杆33远端可以通过螺栓与驱动模块固定,且连接杆33远端通过连接杆固定件35固连在腰带1上。
进一步地,如图5所示,所述紧固件32包括第一连接构件、第二连接构件;所述第一连接构件一端***伸缩调节件31中与腰部连接模块2的后盖通过螺栓固连,第一连接构件另一端与第二连接构件一端形成转动副,第二连接构件另一端与伸缩调节件31、腰部连接模块2通过快压螺栓34连接。应用上述技术方案,通过快压螺栓34对伸缩调节模块进行松紧调节,当快压螺栓抬起时,调节所述连接杆33在所述伸缩调节件31上的位置,确定好位置后,将快压螺栓压下,完成锁紧;其中,一端采用转动副,另一端采用快压螺栓的连接方式,在不影响调节连接杆位置的同时,其转动副的设计还可以节省空间,使整体尺寸变小。另外,所述连接杆33为中空结构,便于线的布局;采用PLA+经3D打印制成,且壁厚为3mm。
进一步地,如图6所示,所述驱动模块包括电机41和驱动转接件42,所述电机41定子端可以通过螺栓固定连接在伸缩调节模块中连接杆33远端,电机电源线和信号传输线通过所述连接杆33的中空结构连接到所述腰部连接模块2腔室内的主控板上,驱动转接件42可以通过螺栓固定连接在电机41转子端,传递动力。
进一步地,如图7所示,所述腿部组件包括近端连接件51、远端连接件52以及中间的柔性调节链条53,所述柔性调节链条53一端通过近端连接件51与驱动模块中驱动转接件42转动连接,柔性调节链条53另一端通过远端连接件52可以通过螺栓与腿部绑缚模块固连,柔性调节链条53用于贴合人体大腿。
进一步地,如图8所示,所述柔性调节链条53包括多个依次连接的链节531;所述链节531的第一端设置凸部,第二端设置可供所述凸部嵌入的通槽,所述通槽的底部有可供所述凸部陷入锁紧的限位凹槽532,相邻链节531中第一个链节的凸部与第二个链节的通槽通过轴533连接且轴两端设有卡簧,所述通槽两侧有可供所述轴533滑动的槽轨534。
进一步地,如图8所示,所述槽轨534上设有锁紧突起535,将槽轨534分为第一槽轨段、第二槽轨段;靠近限位凹槽532的这一段作为第一槽轨段,远离限位凹槽532的这一段作为第二槽轨段;轴533能经第二槽轨段后从所述锁紧突起535推入第一槽轨段,链节531凸部陷入限位凹槽532中锁紧。
在本实用新型的实施例中,所述第二槽轨段的长度可以为3个轴533直径的长度,提供链节531移动空间;进而可以通过调节第一个链节在二槽轨段的位置实现柔性调节链条长度的调整;其次,还可以通过调整链节的数量,实现柔性调节链条长度的调整。需要说明的是,所述第二槽轨段的长度可以根据需要进行调整。应用上述技术方案,一方面,不仅可以调节腿部组件的长度,还可以通过链节531绕轴533转动,进而带动柔性调节链条53贴合腿部;另一方面,柔性调节链条53通过电机41驱动,通过电机轴转动带动柔性调节链条53呈刚性进行转动。
进一步地,如图1所示,所述腿部绑缚模块包括大腿护架61、绑带62以及旋扣机构63,大腿护架61与腿部组件中远端连接件52连接,大腿护架61和绑带62配合用于绑缚大腿(绑带62一端的方扣与大腿护架61一端限位固定,绑带62另一端与大腿护架61另一端通过魔术贴连接),所述旋扣机构63固定在绑带62上,使得绑缚更为紧密。
进一步地,如图9-图14所示,所述旋扣机构63包括棘轮内齿轮构件631、棘轮外齿轮构件632、齿轮锁紧构件633、线轮634、内部固定构件635、按扣装置636以及连接外壳637;所述齿轮锁紧构件633通过卡扣固定在棘轮内齿轮构件631上,棘轮外齿轮构件632通过卡扣固定在内部固定构件635上,线轮634放置在内部固定构件635腔内,按扣装置636通过卡扣固定在内部固定构件635上并将线轮634压紧,内部固定构件635一端通过卡扣与连接外壳637固连,内部固定构件635另一端通过卡扣陷入棘轮内齿轮构件631腔内,旋扣机构63通过连接外壳637固定在绑带62上。旋扣机构63含有两条柔性钢丝绳,两条钢丝绳一端分别穿过内部固定构件635的空心槽固定在线轮634上,两条钢丝绳的另一端分别固定在绑带62上。应用上述技术方案,按扣装置636按紧时,棘轮内齿轮构件631和棘轮外齿轮构件632啮合、齿轮锁紧构件633和线轮634啮合,旋转棘轮内齿轮构件631,线轮634按旋转方向绕线,拉紧两条钢丝绳,完成绑带62锁紧(依据棘轮限制住的方向,进行锁紧,可以是顺时针,也可以是逆时针,选择一种方向);当放松按扣装置636时,棘轮内齿轮构件631和棘轮外齿轮构件632解开啮合、齿轮锁紧构件633和线轮634解开啮合,线轮634放松,完成绑带62放松。
本实用新型的使用过程为:康复师辅助使用者将柔度可调的髋关节外骨骼康复装置穿戴在人体上,调节腿部组件的长短和角度,找到设备与穿戴者大腿之间最适宜的贴合度,利用绑缚机构绑紧,当编码器识别到穿戴者抬腿时,电机驱动带动腿部组件,传力至大腿绑缚处,给予助力,完成抬腿动作。通过该装置,可以代替康复治疗师完成辅助患者抬腿的工作,节省人力资源,将康复治疗师从繁重、重复的训练工作中解放出来,一定程度上弥补巨大的康复治疗师缺口,同时也为远程康复治疗及集中化康复医疗提供可能。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明,但是本实用新型并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。