一種多模式下肢康復訓練平臺的製作方法
2023-05-26 16:05:31 1
專利名稱：一種多模式下肢康復訓練平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種康復治療器材，特別是一種多模式下肢康復訓練平臺。
背景技術：
依據中樞神經系統可重塑理論，對於因中風、外傷等原因導致下肢行動障礙的患者，通過適當的康復理療和訓練，可刺激中樞神經的重構和自動修復，並且使肌力得到恢復，從而使患者恢復下肢機能。目前，採用下肢外骨骼康復機器人輔助患者進行康復訓練的技術廣泛應用於對下肢運動功能障礙患者的康復理療中。理想的訓練應能輔助患者在多種地形上進行訓練，如平地、坡道、階梯等，可以使患者患側肢體的不同肌群都得到訓練和激勵，從而均衡地恢復肢體肌肉的運動機能。但目前多數訓練系統使用跑步機作為訓練平臺，只能提供給患者單一的平地模式的運動訓練，不能滿足使患者在多種地形模式下訓練的需要。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種多模式下肢康復訓練平臺。該訓練平臺具有依據平地、階梯或坡道地形的特點可以變換訓練模式，使一臺訓練平臺為下肢康復訓練者提供多種模擬環境的有效訓練。本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種多模式下肢康復訓練平臺，其特徵在於該訓練平臺包含六個部分:縱傾調整機構、側傾調整機構、伺服電機、傳動機構、運動平臺機構和階梯/平面變換機構，所述縱傾調整機構通過其平臺二級基座與側傾調整機構連接，所述伺服電機、傳動機構均直接安裝在側傾調整機構的三級基座上；運動平臺機構通過其機構內的兩端鏈輪 軸的四個軸承座裝配於側傾調整機構的三級基座上；運動階梯/平面變換機構通過其機構內的支架安裝於側傾調整機構的三級基座上；所述縱傾調整機構主要包含鉸鏈、平臺底座、縱傾調整傳動裝置和平臺二級基座；結構相同的兩個鉸鏈對稱安裝在平臺底座的兩個角上，結構相同的兩個縱傾調整傳動裝置對稱安裝在平臺底座的兩條邊上，且所述鉸鏈和縱傾調整傳動裝置均與平臺底座上的平臺二級基座連接；平臺二級基座與平臺底座結構相同；所述縱傾調整傳動裝置主要是由蝸輪蝸杆調整裝置和絲槓螺母副組成的傳動機構，蝸輪蝸杆調整裝置安裝於平臺底座上，其輸出蝸輪與絲槓螺母副的絲槓聯接，絲槓螺母副的螺母鉸接在平臺二級基座上；所述側傾調整機構包含三級基座、鉸鏈和側傾調整傳動裝置；兩個鉸鏈對稱安裝於縱傾調整機構中的平臺二級基座上，通過鉸鏈軸與三級基座聯接，三級基座可繞鉸鏈轉動；側傾調整傳動裝置包含蝸輪蝸杆調整裝置和絲槓螺母副組成側傾調整傳動鏈，蝸輪蝸杆調整裝置鉸接於縱傾調整機構中的平臺二級基座上，絲槓螺母副的絲槓與蝸輪蝸杆調整裝置的蝸輪軸聯接，側傾調整絲槓螺母副232的螺母與三級基座21鉸接；所述伺服電機的輸出軸與傳動機構內的減速箱的輸入軸連接，減速箱的輸出軸連接傳動機構的鏈輪傳動副的主動鏈輪，通過鏈條把驅動力輸出到被動鏈輪；被動鏈輪與運動平臺機構的輸入軸連接，驅動運動平臺機構轉動；運動平臺機構的輸入軸驅動其內的鏈輪和鏈條；所述運動平臺機構包含導向主軌道、鏈輪、鏈條和設計數量的平臺單元；導向主軌道固定聯接在側傾調整機構中的三級基座上。鏈輪的軸承座固定裝配於側傾調整機構中的三級基座上，鏈輪的軸與傳動機構的鏈輪傳動副的被動輪連接，並受之驅動；鏈輪帶動鏈條運動；平臺單元包含平臺單元引導輪、平臺單元調整輪和梯級單元；平臺單元引導輪和平臺單元調整輪鉸接於梯級單元上，每級平臺單元的平臺單元引導輪的鉸鏈軸同時鉸接於鏈條的鏈節上，平臺單元引導輪受運動平臺機構的導向主軌道槽型導軌約束，可在鏈條帶動下沿導向主軌道滾動，平臺單元調整輪受階梯/平面變換機構中可動導軌的槽型導軌導向約束；設計數量的平臺單元沿鏈條環形分布，所有平臺單元組成循環運動的平臺面，運動平臺機構可在鏈條傳動下，驅動沿鏈條鉸接的每個平臺單元沿導向主軌道運動；所述階梯/平面變換機構包含可動導軌和動軌驅動裝置；動軌驅動裝置包含蝸輪蝸杆調整裝置、絲槓螺母副、動軌導向裝置和支架；動軌導向裝置的導向柱安裝於側傾調整機構的三級基座上；蝸輪蝸杆調整裝置鉸接於側傾調整機構的三級基座上，輸出軸聯接絲槓螺母副的絲槓，絲槓螺母副的螺母安裝於導向裝置的滑動部分上，導向裝置的滑動部分安裝在可動導軌的架體上。與現有技術相比，本發明多模式下肢康復訓練平臺將模擬生活環境中常見的平地、坡道和階梯地形融合為一體設計，因而具有可以滿足康復訓練者在一臺康復訓練機上完成多種模擬環境訓練的特點，且結構簡單，操作容易，價格適當。
圖1本發明多模式下肢康復訓練平臺一種實施例的整體主視結構示意圖。圖2本發明多模式 下肢康復訓練平臺一種實施例的整體立體結構示意圖。圖3本發明多模式下肢康復訓練平臺一種實施例的運動平臺驅動傳動鏈和階梯/平面變換機構示意圖。圖4本發明多模式下肢康復訓練平臺一種實施例的運動平臺工作原理示意圖。圖5本發明多模式下肢康復訓練平臺一種實施例的運動的平面/階梯變換機構示意圖，其中，圖5 Ca)為處於平臺(平面或斜坡)狀態的梯級狀態示意圖；圖5 (b)為處於臺階狀態的梯級狀態示意圖。
具體實施例方式下面結合實例及其附圖進一步描述本發明。本發明設計的多模式下肢康復訓練平臺(簡稱訓練平臺或平臺，參見圖1-5)，其特徵在於該訓練平臺主要包含六個部分:縱傾調整機構1、側傾調整機構2、伺服電機3、傳動機構4、運動平臺機構5和階梯/平面變換機構6，所述縱傾調整機構I通過其平臺二級基座14與側傾調整機構2連接，所述伺服電機3、傳動機構4均直接安裝在側傾調整機構2的三級基座21上；運動平臺機構5通過其機構內的兩端鏈輪軸的四個軸承座裝配於側傾調整機構2的三級基座21上；運動階梯/平面變換機構6通過其機構內的支架624安裝於側傾調整機構2的三級基座21上。所述伺服電機3的輸出軸與傳動機構4內的減速箱41的輸入軸連接，減速箱41的輸出軸連接傳動機構4的鏈輪傳動副42的主動鏈輪421，通過鏈條422把驅動力輸出到被動鏈輪423。被動鏈輪423與運動平臺機構5的輸入軸連接，驅動運動平臺機構5轉動。運動平臺機構5的輸入軸驅動其內的運動平臺鏈輪52和鏈條51。所述每一個平臺單元54都鉸接在鏈條51上，並被鏈條51帶動；在平臺單元54隨鏈條51運動時，平臺單元54的平臺單元引導輪541可沿運動平臺機構5的導向主軌道51內滾動，並受導向主軌道51的導向；運動平臺機構5內的平臺單元調整輪542安裝後，可在階梯/平面變換機構6的可動導軌61內滾動，並受可動導軌61的導向。所述縱傾調整機構I主要包含:縱傾調整鉸鏈11、平臺底座12、縱傾調整傳動裝置13和平臺二級基座 14 ;結構相同的兩個縱傾調整鉸鏈11對稱安裝在平臺底座12的兩個角上，結構相同的兩個縱傾調整傳動裝置13對稱安裝在平臺底座12的兩條邊上，且所述縱傾調整鉸鏈11和縱傾調整傳動裝置13均與平臺底座12上的平臺二級基座14連接；所述的平臺二級基座14與平臺底座12結構相同；所述縱傾調整傳動裝置13內主要是由縱傾調整蝸輪蝸杆調整裝置131和縱傾調整絲槓螺母副132組成的傳動機構。縱傾調整蝸輪蝸杆調整裝置131安裝於平臺底座12上，縱傾調整蝸輪蝸杆調整裝置131的輸出蝸輪聯接縱傾調整絲槓螺母副132的絲槓上，縱傾調整絲槓螺母副132的螺母鉸接在平臺二級基座14上；通過手動可驅動縱傾調整蝸輪蝸杆調整裝置131，由蝸杆帶動蝸輪轉動，蝸輪帶動與之連接的縱傾調整絲槓螺母副132的絲槓轉動，絲槓驅動縱傾調整絲槓螺母副132的螺母移動，可驅動與螺母連接的二級基座14繞縱傾調整鉸鏈11轉動。縱傾調整機構I可以實現運動平臺繞縱傾調整鉸鏈11的傾斜角度調整功能，實現平臺縱向傾斜的功能。所述側傾調整機構2包含:三級基座21、鉸鏈22和側傾調整傳動裝置23。兩個鉸鏈22對稱安裝於縱傾調整機構I中的平臺二級基座14上，通過鉸鏈軸與三級基座21聯接。三級基座21可繞鉸鏈22轉動。側傾調整傳動裝置23中包含側傾蝸輪蝸杆調整裝置231和側傾調整絲槓螺母副232組成側傾調整傳動鏈。側傾蝸輪蝸杆調整裝置231鉸接於縱傾調整機構I中的平臺二級基座14上，側傾調整絲槓螺母副232的絲槓與側傾蝸輪蝸杆調整裝置231的蝸輪軸聯接，側傾調整絲槓螺母副232的螺母與三級基座21鉸接。通過手動驅動側傾蝸輪蝸杆調整裝置231的蝸杆，帶動側傾調整絲槓螺母副232的蝸輪轉動，由蝸輪帶動與之連接的側傾調整絲槓螺母副232的絲槓轉動，側傾調整絲槓螺母副232的絲槓帶動側傾調整絲槓螺母副232的螺母移動，可以驅動與螺母連接的三級基座21繞鉸鏈22轉動。所述側傾調整機構2可以實現運動平臺繞鉸鏈22的傾斜角度的調整功能，實現平臺側向傾斜的功能。所述伺服電機3安裝於側傾調整機構2中的三級基座21上，伺服電機3的輸出軸與傳動機構4中的減速器41的輸入軸連接。伺服電機3通過傳動機構4為運動平臺機構5提供驅動。所述傳動機構4主要由機械減速器41和鏈輪傳動副42組成。機械減速器41的輸入軸接受來自伺服電機3的動力，機械減速器41的輸出軸連接鏈輪傳動副42的主動輪421，通過鏈條422傳動，驅動鏈輪傳動副42的被動輪423。鏈輪傳動副42的被動輪423與運動平臺鏈輪52同軸，把動力輸出給運動平臺機構5。所述傳動機構4實現伺服電機3的原動力到運動平臺機構5的動力傳遞和轉速、轉矩變換功能，驅動運動平臺機構5工作。所述運動平臺機構5包含導向主軌道51、運動平臺鏈輪52、運動平臺鏈條53和設計數量的平臺單元54。導向主軌道51固定聯接在側傾調整機構2中的三級基座21上。運動平臺鏈輪52的軸承座固定裝配於側傾調整機構2中的三級基座21上，運動平臺鏈輪52的軸與傳動機構4的鏈輪傳動副42的被動輪423聯接，並受之驅動運動平臺鏈輪52帶動運動平臺鏈條53運動。平臺單元54包含平臺單元引導輪541、平臺單元調整輪542、梯級單元543。平臺單元引導輪541和平臺單元調整輪542鉸接於梯級單元543上。每級平臺單元54的平臺單元引導輪541的鉸鏈軸同時鉸接於運動平臺鏈條53的鏈節上，平臺單元引導輪541受運動平臺機構5的導向主軌道51槽型導軌約束，可在鏈條帶動下沿導向主軌道51滾動。平臺單元調整輪542受階梯/平面變換機構6中可動導軌61的槽型導軌導向約束。所有平臺單元54沿鏈條環形分布，組成循環運動的平臺面；運動平臺機構5可在鏈條傳動下，驅動沿鏈條鉸接的每個平臺單元54沿導向主軌道51運動。所述階梯/平面變換機構6包含可動導軌61和動軌驅動裝置62。動軌驅動裝置62包含動軌驅動蝸輪蝸杆調整裝置621、動軌驅動絲槓螺母副622和動軌導向裝置623、支架624。動軌導向裝置623的導向柱安裝於側傾調整機構2的三級基座21上，導向柱對可動導軌61實現導向。動軌驅動蝸輪蝸杆調整裝置621鉸接於側傾調整機構2的三級基座21上，輸出軸聯接動軌驅動絲槓螺母副622的絲槓，動軌驅動絲槓螺母副622螺母安裝於導向裝置623的滑動部分上，導向裝置623的滑動部分安裝在可動導軌61的架體上。通過手動調整動軌驅動蝸輪蝸杆調整裝置621，帶動動軌驅動絲槓螺母副622的絲槓旋轉可以通過螺母機構驅動導向裝置623的滑動部分沿導向裝置623的導向柱平行移動，帶動可動導軌61沿導向柱平行移動，以此調整可動導軌61相對於運動平臺機構5的導向主軌道51位置。每個平臺單元5 4的平臺單元調整輪542隨階梯/平面變換機構6的可動導軌61的位置變化改變相對於平臺單元54中的平臺單元引導輪541的位置，並以此決定平臺單元54的姿態是處於平面平臺狀態(參見圖5 (a))，還是處於階梯平臺狀態(參見圖5 (b))。所述階梯/平面變換機構6可以調整可動導軌61相對於運動平臺機構5的導向主軌道51位置，以此調整平臺單元調整輪542相對於平臺單元引導輪541的位置關係，實現運動平臺階梯/平面功能的轉換。本發明訓練平臺的運動平臺機構5由驅動伺服電機3經由傳動裝置4驅動，可在平面跑步機和循環階梯兩種狀態下工作。訓練平臺的階梯/平面運動方式的變換由調整階梯/平面變換機構6實現。本發明訓練平臺機構調整功能包括:縱傾調整、側傾調整和平臺的階梯/平面變換。I)縱傾調整由縱傾調整機構I實現平臺坡度的調整，通過調整縱傾調整傳動裝置13，通過其中縱傾調整蝸輪蝸杆調整裝置131和縱傾調整絲槓螺母副132的傳動，可實現O 30°範圍坡度的變換。2)側傾調整由調整側傾調整機構2的側傾調整傳動裝置23，通過其中側傾蝸輪蝸杆調整裝置231和側傾調整絲槓螺母副232的傳動，可實現平臺-10 +10°範圍的側向傾斜度的調
難
iF.0
3)平臺的階梯/平面變換平臺的階梯/平面變換機構6用於控制運動平臺5的階梯/平面模式的轉換。主要控制裝置包括兩側的可動導軌61和動軌驅動裝置62。平臺單元54的調整輪542在可動動軌61中滾動連接，平臺單元引導輪541在導向主軌道51中滾動連接。平臺單元引導輪541和平臺單元調整輪542之間的相互關係決定平臺單元54的姿態。調整動軌61與導向主軌道51的距離，即可改變平臺單元54的姿態，亦即處於平面模式還是臺階模式。調整動軌驅動裝置62通過其中的絲槓螺母幅可控制動軌61相對導向主軌道51做平移運動，改變可動導軌61和導向主軌道51之間的距離，由此可調整平臺單元54的姿態，並在平面和階梯兩種模式間變換(參見圖5。在圖5 (a)中，由調整動軌驅動裝置62驅動，使可動導軌61相對導向主軌道51在階梯/平面變換機構6中的動軌驅動裝置62所包含的導向柱的導向下平移。遠離導向主軌道51，各個平臺單元54的平面對齊，形成平面平臺模式；在圖5(b)中，由調整動軌驅動裝置62使可動導軌61相對導向主軌道51在階梯/平面變換機構6中的動軌驅動裝置62所包含的導向柱的導向下平移，接近導向主軌道51，各個平臺單元54的平面錯開，形成階梯平臺模式。本發明多地形模式訓練平臺按模塊化設計，對各個模塊分別調整可以組合出多種訓練地形模式，可實現平地、坡道、傾斜或臺階地形方式，可配合下肢外骨骼康復訓練機器人進行智能的多模式康復訓練，也可作為多地形模式訓練健身平臺單獨使用。在前一種情況下，對平臺運動速度的控制可由機器人控制系統結合傳感器，實現對平臺速度的智能的閉環控制，以實現系統整體的速度協調。在後一種情況下，其速度由專門的控制系統進行設定控制 。也可以配置傳感器，實現平臺速度對訓練者的訓練情況具有適應性的智能控制。本發明訓練平臺各部分的調整裝置，包括縱傾調整裝置13、側傾調整裝置23和調整動軌驅動裝置62，實施例均採用蝸輪蝸杆-絲杆螺母傳動機構，以實現伸長量的變化，但本領域技術人員容易理解，該伸長量的變化亦可採用油缸、氣缸、連杆、電動缸或其它直線傳動裝置，實現相同的功能。本發明未述及之處適用於現有技術。
權利要求
1.一種多模式下肢康復訓練平臺，其特徵在於該訓練平臺包含六個部分:縱傾調整機構、側傾調整機構、伺服電機、傳動機構、運動平臺機構和階梯/平面變換機構，所述縱傾調整機構通過其平臺二級基座與側傾調整機構連接，所述伺服電機、傳動機構均直接安裝在側傾調整機構的三級基座上；運動平臺機構通過其機構內的兩端鏈輪軸的四個軸承座裝配於側傾調整機構的三級基座上；運動階梯/平面變換機構通過其機構內的支架安裝於側傾調整機構的三級基座上； 所述縱傾調整機構主要包含鉸鏈、平臺底座、縱傾調整傳動裝置和平臺二級基座；結構相同的兩個鉸鏈對稱安裝在平臺底座的兩個角上，結構相同的兩個縱傾調整傳動裝置對稱安裝在平臺底座的兩條邊上，且所述鉸鏈和縱傾調整傳動裝置均與平臺底座上的平臺二級基座連接；平臺二級基座與平臺底座結構相同；所述縱傾調整傳動裝置主要是由蝸輪蝸杆調整裝置和絲槓螺母副組成的傳動機構，蝸輪蝸杆調整裝置安裝於平臺底座上，其輸出蝸輪與絲槓螺母副的絲槓聯接，絲槓螺母副的螺母鉸接在平臺二級基座上； 所述側傾調整機構包含三級基座、鉸鏈和側傾調整傳動裝置；兩個鉸鏈對稱安裝於縱傾調整機構中的平臺二級基座上，通過鉸鏈軸與三級基座聯接，三級基座可繞鉸鏈轉動；側傾調整傳動裝置包含蝸輪蝸杆調整裝置和絲槓螺母副組成側傾調整傳動鏈，蝸輪蝸杆調整裝置鉸接於縱傾調整機構中的平臺二級基座上，絲槓螺母副的絲槓與蝸輪蝸杆調整裝置的蝸輪軸聯接，絲槓螺母副的螺母與三級基座鉸接； 所述伺服電機的輸出軸與傳動機構內的減速箱的輸入軸連接，減速箱的輸出軸連接傳動機構的鏈輪傳動副的主動鏈輪，通過鏈條把驅動力輸出到被動鏈輪；被動鏈輪與運動平臺機構的輸入軸連接，驅動運動平臺機構轉動；運動平臺機構的輸入軸驅動其內的鏈輪和鏈條； 所述運動平臺機構包含導向主軌道、鏈輪、鏈條和設計數量的平臺單元；導向主軌道固定聯接在側傾調整機構中的三級基座上，鏈輪的軸承座固定裝配於側傾調整機構中的三級基座上，鏈輪的軸與傳動機構的鏈輪傳動副的被動輪連接，並受之驅動；鏈輪帶動鏈條運動；平臺單元包含平臺 單元引導輪、平臺單元調整輪和梯級單元；平臺單元引導輪和平臺單元調整輪鉸接於梯級單元上，每級平臺單元的平臺單元引導輪的鉸鏈軸同時鉸接於鏈條的鏈節上，平臺單元引導輪受運動平臺機構的導向主軌道槽型導軌約束，可在鏈條帶動下沿導向主軌道滾動，平臺單元調整輪受階梯/平面變換機構中可動導軌的槽型導軌導向約束；設計數量的平臺單元沿鏈條環形分布，所有平臺單元組成循環運動的平臺面，運動平臺機構可在鏈條傳動下，驅動沿鏈條鉸接的每個平臺單元沿導向主軌道運動； 所述階梯/平面變換機構包含可動導軌和動軌驅動裝置；動軌驅動裝置包含蝸輪蝸杆調整裝置、絲槓螺母副、動軌導向裝置和支架；動軌導向裝置的導向柱安裝於側傾調整機構的三級基座上；蝸輪蝸杆調整裝置鉸接於側傾調整機構的三級基座上，輸出軸聯接絲槓螺母副的絲槓，絲槓螺母副的螺母安裝於導向裝置的滑動部分上，導向裝置的滑動部分安裝在可動導軌的架體上。
2.根據權利要求1所述的多模式下肢康復訓練平臺，其特徵在於由縱傾調整機構實現平臺坡度的調整，通過調整縱傾調整傳動裝置，通過其中縱傾調整蝸輪蝸杆調整裝置和縱傾調整絲槓螺母副的傳動，可實現O 30°範圍坡度的變換。
3.根據權利要求1所述的多模式下肢康復訓練平臺，其特徵在於由調整側傾調整機構的側傾調整傳動裝置， 通過其中側傾蝸輪蝸杆調整裝置和側傾調整絲槓螺母副的傳動，可實現平臺-10 +10°範圍的側向傾斜度的調整。
全文摘要
本發明公開一種多模式下肢康復訓練平臺，其特徵在於該訓練平臺包含縱傾調整機構、側傾調整機構、伺服電機、傳動機構、運動平臺機構和階梯/平面變換機構，所述縱傾調整機構通過其平臺二級基座與側傾調整機構連接，伺服電機、傳動機構均直接安裝在側傾調整機構的三級基座上；運動平臺機構裝配於側傾調整機構的三級基座上；運動階梯/平面變換機構安裝於側傾調整機構的三級基座上；所述縱傾調整機構主要包含鉸鏈、平臺底座、縱傾調整傳動裝置和平臺二級基座；所述側傾調整機構包含三級基座、鉸鏈和側傾調整傳動裝置；所述運動平臺機構包含導向主軌道、鏈輪、鏈條和設計數量的平臺單元；所述階梯/平面變換機構包含可動導軌和動軌驅動裝置。
文檔編號A63B23/04GK103212187SQ201310127200
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月13日 優先權日2013年4月13日
發明者劉更謙, 陳貴亮, 張小俊, 張新華 申請人:河北工業大學