本發(fā)明涉及康健醫(yī)療和運(yùn)動健身器械領(lǐng)域,具體地說涉及一種下肢助力與訓(xùn)練裝置。
背景技術(shù):
社會老齡化程度日益加深、腦卒中、脊髓損傷等原因?qū)е轮w功能運(yùn)動降低,甚至全部喪失,嚴(yán)重影響了生活質(zhì)量??祻?fù)治療是恢復(fù)運(yùn)動功能的有效途徑,傳統(tǒng)物理治療師與病人一對一的康復(fù)治療方式存在勞動強(qiáng)度大、治療費(fèi)用高等不足,因此,康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備解決這一矛盾的有效途徑。
從上世紀(jì)中葉以來在康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備上取得了諸多成果,如單自由度式、外骨骼、懸吊式等。但它們存在著以下不足:操作復(fù)雜、運(yùn)動形式單一、難以模擬人體三維運(yùn)動等,研制一款能夠?qū)崿F(xiàn)人體下肢三維運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練及具有助力作用的裝置具有一定現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、應(yīng)用范圍廣泛、可嫁接到其他康復(fù)和健身器械上、能應(yīng)用在下肢的康復(fù)和健身訓(xùn)練的下肢助力與訓(xùn)練裝置。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種下肢助力與訓(xùn)練裝置,包括大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)和小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu),所述大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)為兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu);
所述大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)上設(shè)有大腿支撐與固定部件,所述小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)上設(shè)有小腿支撐與固定部件。
進(jìn)一步地,還包括腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu),所述腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)也為兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu),所述腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)上設(shè)有腳部支撐與固定部件。
進(jìn)一步地,所述兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括支撐板、主連接桿、副伸縮桿和轉(zhuǎn)軸,所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動安裝在支撐板上,所述主連接桿和副伸縮桿的一端分別鉸接在轉(zhuǎn)軸上,所述副伸縮桿的另一端鉸接在主連接桿的中部。
進(jìn)一步地,所述兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)還包括第一驅(qū)動結(jié)構(gòu),所述第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括第一驅(qū)動軸以及用于帶動第一驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的第一電機(jī),所述第一驅(qū)動軸上設(shè)有第一主動齒輪,所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有第一從動齒輪,所述第一主動齒輪與第一從動齒輪相互嚙合。
進(jìn)一步地,所述小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括連接塊、支撐桿和推動伸縮桿,所述支撐桿和推動伸縮桿的一端分別鉸接在連接塊上,所述推動伸縮桿的另一端鉸接在支撐桿的中部。
進(jìn)一步地,所述大腿支撐與固定部件包括大腿托盤,所述連接塊通過連接軸鉸接在大腿托盤上。
進(jìn)一步地,所述大腿托盤上還設(shè)有用于帶動連接塊轉(zhuǎn)動的第二驅(qū)動結(jié)構(gòu),所述第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括第二驅(qū)動軸以及用于帶動第二驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的第二電機(jī),所述第二驅(qū)動軸上設(shè)有第二主動齒輪,所述連接塊與連接軸轉(zhuǎn)動配合,所述連接塊上設(shè)有齒牙,所述第二主動齒輪與齒牙相互嚙合。
進(jìn)一步地,所述腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過連接桿滑動套接在支撐桿的另一端。
進(jìn)一步地,所述小腿支撐與固定部件包括小腿托盤以及設(shè)于所述小腿托盤上的小腿綁帶。
進(jìn)一步地,所述腳部支撐與固定部件包括腳踏以及設(shè)于腳踏上的腳部綁帶。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、便于嫁接到其它康復(fù)和健身訓(xùn)練器械、座椅、按摩椅和輪椅上。
本發(fā)明應(yīng)用范圍廣,可用于下肢在三維空間實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練和鍛煉。
本發(fā)明也是一種助力裝置,可以帶動腿部運(yùn)動,起到助力的作用。
本發(fā)明康復(fù)訓(xùn)練模式多樣,使用過程中把兩對裝置對稱布置于左/右腿旁,可以實(shí)現(xiàn)同步/異步訓(xùn)練。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊靈活,可以自由收放,不使用時可以折疊,占用空間小。
本發(fā)明具有可調(diào)節(jié)性,大腿、小腿和腳部三部分可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)組合也可以拆開進(jìn)行分別對骻、膝、踝關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)不同軌跡、不同幅度的運(yùn)動訓(xùn)練,使其既能適應(yīng)同一位訓(xùn)練者在不同的康復(fù)期和訓(xùn)練狀態(tài)的鍛煉的情況,又能滿足不同身高的訓(xùn)練者進(jìn)行康復(fù)和健身鍛煉的需求。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的左視圖。
圖3是圖2的右視圖。
圖4是圖2的俯視圖。
附圖中各部件的標(biāo)記為:001支撐板、002主連接桿、003副伸縮桿、004轉(zhuǎn)軸、005第一電機(jī)、006第一主動齒輪、007第一從動齒輪、10大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)、11大腿支撐與固定部件、111大腿托盤、112大腿綁帶、20小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)、201連接塊、2011齒牙、202支撐桿、203推動伸縮桿、204連接軸、205第二電機(jī)、206第二主動齒輪、207固定塊、208連接桿、21小腿支撐與固定部件、211小腿托盤、212小腿綁帶、30腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)、31腳部支撐與固定部件、311腳踏、312腳部綁帶。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
參見圖1、圖2、圖3和圖4。
本發(fā)明一實(shí)施例的下肢助力與訓(xùn)練裝置,包括依次串聯(lián)的大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10、小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)20和腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30,所述大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10以及腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30均為兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu);
所述大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10上設(shè)有大腿支撐與固定部件11,所述小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)20上設(shè)有小腿支撐與固定部件21,腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30上設(shè)有腳部支撐與固定部件31。
本實(shí)施例中,所述兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括支撐板001、主連接桿002、副伸縮桿003和轉(zhuǎn)軸004,所述轉(zhuǎn)軸004的兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在支撐板001上,所述主連接桿002和副伸縮桿003的后端分別鉸接在轉(zhuǎn)軸004上,所述副伸縮桿003的前端鉸接在主連接桿002的中部;具體實(shí)施中,為方便使用者在坐姿下進(jìn)行訓(xùn)練,轉(zhuǎn)軸004豎直布置,主連接桿002水平布置,副伸縮桿003位于主連接桿002的下方。
本實(shí)施例中,所述大腿支撐與固定部件11包括大腿托盤111以及設(shè)于所述大腿托盤111上的大腿綁帶112,所述大腿托盤111固定在大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10中的主連接桿002的前端;所述腳部支撐與固定部件31包括腳踏311以及設(shè)于腳踏311上的腳部綁帶312,所述腳踏311固定在腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30中的主連接桿的前端。
為簡潔描述起見,附圖中只在大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10部分的兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)注,腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30部分的兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)在整體上比大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10部分的兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)的尺寸要小,這樣設(shè)計(jì)符合人體下肢結(jié)構(gòu)。
進(jìn)行訓(xùn)練時,將大腿和腳部分別搭放在大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10和腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30上,并分別通過大腿支撐與固定部件11和腳部支撐與固定部件31固定,來回轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸004,主連接桿002和副伸縮桿003左右往復(fù)轉(zhuǎn)動,即可帶動大腿和腳部左右擺動,主連接桿002也采用伸縮桿結(jié)構(gòu),伸縮主連接桿002,可帶動大腿和腳部前后伸展,伸縮副伸縮桿003,可帶動主連接桿002上下往復(fù)轉(zhuǎn)動,從而帶動大腿和腳部抬起和落下,可以看出,采用兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)的大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10和腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30能夠?qū)崿F(xiàn)大腿和腳部的全方位運(yùn)動,具有非常好的鍛煉效果。
本實(shí)施例中,所述兩自由度空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)還包括第一驅(qū)動結(jié)構(gòu),所述第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括第一驅(qū)動軸以及用于帶動第一驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的第一電機(jī)005,第一驅(qū)動軸和第一電機(jī)005也安裝在支撐板001上,所述第一驅(qū)動軸上設(shè)有第一主動齒輪006,所述轉(zhuǎn)軸004上設(shè)有第一從動齒輪007,所述第一主動齒輪006與第一從動齒輪007相互嚙合。設(shè)置第一驅(qū)動結(jié)構(gòu),可提高裝置的自動控制性,這種驅(qū)動方式,簡單易行,通過第一主動齒輪006與第一從動齒輪007的傳動作用,第一電機(jī)005即可帶動轉(zhuǎn)軸004在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。為進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu),第一電機(jī)005的輸出軸用作第一驅(qū)動軸,第一主動齒輪006直接一體成型在第一驅(qū)動軸上。
本實(shí)施例中,所述小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)20包括連接塊201、支撐桿202和推動伸縮桿203,所述支撐桿202和推動伸縮桿203的上端分別鉸接在連接塊201上,所述推動伸縮桿203的下端鉸接在支撐桿202的中部;所述小腿支撐與固定部件21包括小腿托盤211以及設(shè)于所述小腿托盤211上的小腿綁帶212。
進(jìn)行訓(xùn)練時,將小腿搭放在小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)20上,并通過小腿支撐與固定部件21固定,伸縮推動伸縮桿203,可帶動支撐桿202上下往復(fù)轉(zhuǎn)動,從而帶動小腿抬起和落下,得到鍛煉。
為方便成型和安裝,小腿支撐與固定部件21通過固定塊207固定在支撐桿202上,推動伸縮桿203的下端鉸接在該固定塊207上。
本實(shí)施例中,大腿托盤111和小腿托盤211大體上呈U形塊狀,分別通過相應(yīng)的綁帶圍合形成限定空間,從而束縛住大腿或小腿。
本實(shí)施例中,所述連接塊201的頂部通過連接軸204鉸接在大腿托盤111上,連接軸204平行于主連接桿002,較為符合下肢運(yùn)動規(guī)律,所述大腿托盤111上還設(shè)有用于帶動連接塊201轉(zhuǎn)動的第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)。小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)20通過上述結(jié)構(gòu)與大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10連接,可以進(jìn)步增強(qiáng)小腿的鍛煉,在進(jìn)行鍛煉時,通過第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)帶動連接塊201轉(zhuǎn)動,即可帶動支撐桿202和推動伸縮桿203左右往復(fù)晃動,從而帶動小腿左右擺動,得到鍛煉。
本實(shí)施例中,所述第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括第二驅(qū)動軸以及用于帶動第二驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的第二電機(jī)205,所述第二驅(qū)動軸上設(shè)有第二主動齒輪206,所述連接塊201通過軸承與連接軸204轉(zhuǎn)動配合,所述連接塊201上設(shè)有齒牙2011,所述第二主動齒輪206與齒牙2011相互嚙合。這種驅(qū)動方式,簡單易行,可提高裝置的自動控制性。
本實(shí)施例中,所述腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30通過連接桿208滑動套接在支撐桿202的另一端。這樣設(shè)計(jì),方便拆裝,而且可以調(diào)節(jié)小腿長度適用不同人群。上面所述的各伸縮桿可以是電動直線推桿、液壓推桿甚至是渦輪蝸桿副等,只要能伸縮、長度可調(diào)即可。
本實(shí)施例的各級運(yùn)動機(jī)構(gòu)是相互連動的,上級機(jī)構(gòu)的動作會帶動下級機(jī)構(gòu)的動作,比如,大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10的動作,會帶動小腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)20、腳部運(yùn)動機(jī)構(gòu)30的動作,以此類推。當(dāng)然,上述各級運(yùn)動機(jī)構(gòu)也可以是相互獨(dú)立,同樣能夠?qū)崿F(xiàn)有效鍛煉的目的。
本發(fā)明下肢助力與訓(xùn)練裝置可以嫁接到訓(xùn)練椅上,具體可將大腿運(yùn)動機(jī)構(gòu)10中的支撐板001固定在訓(xùn)練椅上。主動訓(xùn)練時,通過調(diào)節(jié)電機(jī)自身的控制電流可阻力環(huán)節(jié),能夠?qū)崿F(xiàn)主動訓(xùn)練,不僅可以作為康復(fù)鍛煉器使用來康復(fù)肢體,而且能夠作為健身器械使用來增強(qiáng)體質(zhì)。
本發(fā)明下肢助力與訓(xùn)練裝置可應(yīng)用于下肢運(yùn)動功能下降或喪失人群的康健訓(xùn)練及助力行走,幫助患者實(shí)現(xiàn)三維空間下運(yùn)動軌跡的康健訓(xùn)練,能夠使患者下肢完成更加復(fù)雜的空間運(yùn)動,有效鍛煉各關(guān)節(jié)和肌肉。對于輕度患者,能夠使輕度患者在該裝置的助力下行走。對于下肢體功能健全的普通人群來說,也可以進(jìn)行健康訓(xùn)練,幫助其增強(qiáng)身體運(yùn)動能力,應(yīng)用范圍廣,具有非常大的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
應(yīng)當(dāng)理解本文所述的例子和實(shí)施方式僅為了說明,本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)它做出各種修改或變化,在不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的情況下,都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。