一種被動式肢體運動器的製作方法

2023-05-27 10:05:21

本實用新型涉及運動器材領域，具體涉及一種被動式肢體運動器。

背景技術：

隨著生活節奏的加快，人口老齡化的加劇，老年人、肥胖者、輕度肢體功能障礙的人群在逐步擴大，這類人群往往主動運動能力較弱，需要其他人群的幫助才能有效的運動康復，或是保持良好的身體狀態，但這無疑加大了家人或其他相關人群的負擔；如果因得不到旁人幫助而長期缺乏運動，則會導致身體狀態下滑、病情加劇等情況，嚴重時甚至會引起的肌肉萎縮、完全喪失運動能力等問題，更是雪上加霜。所以，研究一種針對老年人、肥胖者、輕度肢體功能障礙患者及一些體能欠佳、主動運動能力較弱的人員，在家中就能被動進行肢體運動鍛鍊的專業輔助器材，是非常有意義的；而需要重點關注的問題則是，如何保證使用者在安全的狀態下，被動、有效的進行肢體運動，達到肢體鍛鍊的目的。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型提供一種被動式肢體運動器，操作簡單，使用安全，能達到使用者在家中就能被動、有效地進行肢體鍛鍊的效果。

本實用新型提供的一種被動式肢體運動器，包括：機座以及呈三面包圍、一面開口狀固定在機座上的機殼，所述機殼的與開口邊相鄰的兩個側邊為側殼體，所述機殼的與開口邊相對的一邊為前殼體。所述機座上表面被所述機殼包圍的區域內，設置有座鞍機構，所述座鞍機構，包括：座鞍、固定杆和調節杆，所述固定杆為中空的管狀體，其下端固定在機座上靠近機殼開口一邊的位置， 且與兩個所述側殼體距離相同；所述固定杆上部設置有鎖緊裝置；所述調節杆的一端安裝在座鞍的下表面，另一端插入所述固定杆內，並通過所述鎖緊裝置與固定杆鎖合固定。兩個所述側殼體與座鞍機構之間的機座上，分別對稱設置一副下肢運動機構；所述下肢運動機構，包括：踏板、齒條、減速電機和齒輪，所述齒條的上端與踏板的下表面固定連接，其下端插入機座上預設的齒條槽內，並能在所述齒條槽內上下滑動；所述減速電機固定在機座內，其轉子與所述齒輪連接，驅動齒輪正轉或反轉；所述齒輪與齒條相嚙合。兩個所述側殼體上各對稱設置一副上肢運動機構，所述上肢運動機構，包括：滑塊、絲槓、導向杆、固定板和伺服電機，所述絲槓和導向杆平行布置，兩端各通過一個所述固定板連接，並通過固定板水平固定到側殼體內；所述伺服電機固定在絲槓一端的固定板上，並將伺服電機的轉子與絲槓連接，驅動絲槓正轉或反轉；所述滑塊套置在所述絲槓和導向杆上，並隨絲槓的轉動沿導向杆做往復直線運動；所述滑塊的上部突出於側殼體的上表面，並設置有扶手。

使用者通過上述機殼的開口邊進入運動器，通過調節上述鎖緊裝置將座鞍機構的座鞍調整到適合使用者的高度後，在所述座鞍上坐定，雙腳分別踏放到上述下肢運動機構的踏板上，雙手握住上述上肢運動機構的滑塊上的扶手。啟動運動器：減速電機驅動齒輪正轉或反轉，帶動齒條以及與齒條相連接的踏板上下運動，從而帶動踏板上的雙腳做上下踏步運動，使人體被動完成下肢鍛鍊；伺服電機驅動絲槓正轉或反轉，帶動滑塊前後移動，從而帶動扶手上的雙手做前後擺動，使人體被動完成上肢鍛鍊；四肢的被動運動軌跡完全模擬正常人群的踏步方式，還原四肢肌肉的正常運動狀態，達到有效鍛鍊肢體的目的。整個過程操作簡單，且使用者處在一個三面防護的環境中，身體多點與運動器接觸，不易發生掉落摔傷等危險，充分保障使用者的安全。

進一步地，上述前殼體上設置控制裝置，所述控制裝置包括：控制面板和急停開關；控制面板安裝在前殼體的上表面，並與設置在其一側位置上的急停開關電連接。通過上述控制裝置的控制面板，旁人或使用者通過簡單的操作就 能完成運動速度/頻率、循環次數等參數的設置，協調控制踏板和扶手的運動；此後，使用者只需要按動啟動按鈕就能自主的開始肢體鍛鍊，按動結束按鈕即能停止，操作簡單，使用方便。同時，在運動過程中因設備故障或其它原因需要立即停止運動的，只需拍下使用者前方位置機殼上的急停開關，設備運動即可停止，使用者的安全得到更好的保障。

進一步地，上述絲槓為滾珠絲槓，其結構精密，阻力小、無噪音、速度快、耐磨損的特點，在保障運動器使用壽命的同時，提高使用者鍛鍊過程中的舒適感。

進一步地，上述齒條與機座的配合面設置防塵密封圈，防止灰塵等異物落入齒條運動空間內，確保運動的靈活性，並長時間保持齒輪齒條機構上下運行平穩、傳輸力量大、上下變換自如的特點，保證肢體運動的協調性。

進一步地，上述減速電機為行星齒輪減速電機，伺服電機為伺服電機。利用上述兩種電機直流驅動、速度可控、位置精準、扭矩大的特性，保證所述下肢運動機構和上肢運動機構中運動部件的可控性和平穩性，並提高運動安全。

進一步地，上述控制裝置還包括安全傳感器，多個安全傳感器分別安裝在下肢運動機構和上肢運動機構上，並與所述控制面板電連接。通過安全傳感器實時監控設備的運行狀態，並能通過其控制設備的運動速度，提高使用者的舒適感；且一旦設備出現任何故障，運動器會即刻停止工作，確保使用者的人身安全。

進一步地，上述座鞍上設置有安全帶，機殼的開口邊設置安全欄，多重防護保障使用者的安全。

進一步地，上述機座靠近所述機殼開口的一側設置有臺階，方便使用者進出運動器。

採用以上技術方案，本實用新型提供的被動式肢體運動器，具有如下優點：

1.人體四肢在運動機構帶動下同時被動的接受模仿人體踏步運動，保證肢體鍛鍊的合理性和有效性，具體有：

i.伺服電機驅動絲槓正轉或反轉，帶動滑塊前後移動，從而帶動扶手上的雙手做前後擺動，使人體被動完成上肢鍛鍊；

ii.減速電機驅動齒輪正轉或反轉，帶動齒條以及與齒條相連接的踏板上下運動，從而帶動踏板上的雙腳做上下踏步運動，使人體被動完成下肢鍛鍊；

iii.四肢的被動運動軌跡完全模擬正常人群的踏步方式，還原四肢肌肉的正常運動狀態，鍛鍊方式更加合理。

2.運動速度/頻率、循環次數等參數由程序控制，在設計範圍內可任意設置,操作簡單，適應不同使用者的使用要求。

3.設置多重保護，充分保障使用者在肢體鍛鍊過程中的人身安全。

4.被動式肢體運動器適於家用的體積，便於在使用者家中隨意配置，使使用者在家中就能進行肢體鍛鍊。

綜上所述，本實用新型提供一種被動式肢體運動器，操作簡單，使用安全，能達到使用者在家中就能被動、有效地進行肢體鍛鍊的效果。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例的剖面結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例下肢運動機構的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例上肢運動機構的結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例肢體運動周期示意圖。

附圖標記：1-機座；11-臺階；2-機殼；21-側殼體；22-前殼體；3-座鞍機構；31-座鞍；32-固定杆；33-調節杆；34-鎖緊裝置；4-下肢運動機構；41-踏板；42-齒條；43-減速電機；44-齒輪；5-上肢運動機構；51-滑塊；52-絲槓；53-導向杆；54-固定板；55-伺服電機；56-扶手；6-控制裝置；61-控制面板；62-急停開關

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型技術方案的實施例進行詳細的描述。

如圖1至圖5所示，本實用新型提供的一種被動式肢體運動器，包括：機座1、機殼2、座鞍機構3、下肢運動機構4、上肢運動機構5和控制裝置6；機殼2呈三面包圍、一面開口狀固定在機座1上，其與開口邊相鄰的兩個側邊為側殼體21，與開口邊相對的一邊為前殼體22；機座1靠近機殼2開口的一側設置臺階11，方便使用者進出。機座1上表面被機殼2包圍的區域內，設置有座鞍機構3，該座鞍機構3包括：座鞍31、固定杆32和調節杆33；固定杆32為中空的管狀體，其下端固定在機座1上靠近機殼2開口的一邊的位置，且與兩個側殼體21距離相同，固定杆32的上部設置有鎖緊裝置34；調節杆33的一端安裝在座鞍31的下表面，另一端插入固定杆32的管腔內，並能在管腔內自由的上下滑動以調節座鞍31的高度；在調節到合適的高度後，通過鎖緊裝置34將調節杆33與固定杆32鎖合固定，鎖定座鞍31的高度，方便不同是使用者使用。座鞍31上設置有安全帶，並在機殼2的開口邊設置安全欄，多重防護保障使用者的安全。

兩個側殼體21與座鞍機構3之間的機座上，分別對稱設置一副下肢運動機構4。參見圖3，該下肢運動機構包括：踏板41、齒條42、減速電機43和齒輪44。齒條42的上端與踏板41的下表面固定連接，其下端插入機座1上預設的齒條槽內，並保證齒條42能在齒條槽內上下滑動；同時，在齒條42與齒條槽的配合面設置防塵密封圈，防止灰塵等異物落入齒條運動空間內，確保齒條上下運動的靈活性，並長時間保持齒輪齒條機構上下運行平穩、傳輸力量大、上下變換自如的特點，保證肢體運動的協調性和順暢。齒輪44與固定在機座1內的減速電機43直接連接，其輪齒與齒條42相嚙合，形成一套模數為2的齒輪齒條組合，通過型號為12v400w行星齒輪減速電機的減速電機43，直接驅動齒輪44旋轉，帶動與齒條42連接的踏板41，並利用行星齒輪減速電機速度可控、扭矩大的特性，控制踏板41做周期性的升降循環運動，有效的帶動使用者 的下肢被動完成踏步動作，平穩、安全的實現下肢鍛鍊的目的。

兩個側殼體21上各對稱設置一副上肢運動機構5，參見圖4，該上肢運動機構5包括：滑塊51、絲槓52、導向杆53、固定板54和伺服電機55。絲槓52和導向杆53平行布置，兩端各通過一個固定板53連接為一體，並通過兩個固定板53水平固定到側殼體21內上部的位置，絲槓52為精密滾珠絲槓，其阻力小、無噪音、速度快、耐磨損的特點，在保障運動器使用壽命的同時，提高使用者鍛鍊過程中的舒適感；滑塊51套置在絲槓52和導向杆53上，其上部突出於側殼體21的上表面，且在該突出上部設置與使用者手型相匹配的扶手56，方便使用者長時間握捏；伺服電機55為型號12v100w的伺服電機，其轉子直接與絲槓52的一端連接，驅動絲槓52旋轉，並利用伺服電機速度可控、位置精準的特性，平穩的帶動滑塊51沿導向杆53做往復運動，從而帶動使用者的上肢被動完成擺臂動作，平穩、安全的實現上肢鍛鍊的目的。

整個運動器採用AC220v的外接電源，工作電壓為DC12v，具有較高的運動安全性。為了進一步安全有序的完成運動器的肢體運動動作，運動器上還設置有包括：控制面板61和急停開關62在內的置控制裝置6；同時，在下肢運動機構4和上肢運動機構5上安裝多個與控制面板6電連接的安全傳感器，實時監控設備的運行狀態，並能通過其控制設備的運動速度，提高使用者的舒適感，確保設備一旦出現故障，運動器就會即刻停止工作，保障使用者的人身安全。進一步在控制面板61右上方的前殼體62的上表面上，設置與控制面板61電連接的急停開關62，方便使用者在鍛鍊過程中出現不適、疲憊或其它負面狀況時，及時按壓急停開關62停止運動器的運行，充分體現安全、人性化的設計理念。

被動式肢體運動器採用電機驅動，預置程序控制，運動頻率(1～60次/分鐘)、循環次數(1～1萬次)等參數均可在控制面板61上自由選擇與設置。老年人、肥胖者、輕度肢體功能障礙患者及一些體能欠佳的人員等需要肢體鍛鍊的人群，通過機殼2的開口邊進入運動器，調整好座鞍31的高度後，在座鞍31上坐定，關上機殼2的開口邊上的安全欄，系好安全帶，雙腳分別踏放到下 肢運動機構4的踏板41上，雙手握住上肢運動機構5滑塊51的扶手56。通過控制面板61設置使用者需要的運動頻率、循環次數等參數之後，啟動運動器。以上準備動作可以在旁人的幫助下完成，身體條件允許的，也完全可以自己完成。

參見圖5，使用者在座鞍31上坐定，身體狀態如S0所示的準備姿勢，被動式肢體運動器在預設程序的控制下，開始按四個分步動作模擬人體四肢配合運動：第一步S1，右腳上移，同時左臂前伸，右臂後伸；第二步S2，右腳下移，同時左、右臂回伸到體側；第三步S3，左腳上移，同時右臂前伸，左臂後伸；然後，左腳下移，左、右臂回伸到體側，還原到S0的身體姿勢，完成一個運動循環；四肢的被動運動軌跡完全模擬正常人群的踏步方式，還原四肢肌肉的正常運動狀態。被動式肢體運動器會在預設的循環次數的控制下，平穩的完成多周期的循環運動，帶動人體四肢被動的完成模擬運動動作，實現如同自身主動鍛鍊的效果，有效防止肌肉萎縮和肢體機能退化，促進運動功能恢復，到達使用者在家中就能被動、有效地進行肢體鍛鍊的目的。

綜上所述，本實用新型提供一種被動式肢體運動器，操作簡單，使用安全，能達到使用者在家中就能被動、有效地進行肢體鍛鍊的效果。

需要說明的是，以上優選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求和說明書的範圍當中。