新型康复训练座椅的制作方法

本发明涉及医疗设备领域，特别是一种用于对下肢进行康复训练的座椅。

背景技术：

在我国，每年因意外事故、疾病和机体老化等因素产生的功能性障碍或残疾的患者日益增多。临床实践证明，对下肢运动功能障碍患者进行科学康复训练，可以补偿和恢复肢体失去的功能，进一步改善患者的生活自理能力，提高其生活质量。然而，在现实生活中，由于治疗技术本身难点、疑点较多，加之传统对康复认识的误解，往往由于训练方法不当，而造成患者加重和不可逆转的运动功能障碍。同时，一些患者只能在家里接受家人简单的康复训练或完全依靠自然康复，其效果不甚理想，甚至错过了康复的最佳时机。

近年来，康复机器人以其自动化、精准化以及智能化的特点开始逐渐替代传统的人工物理治疗。康复机器人可以分为辅助型和治疗型两种，治疗型下肢康复机器人可以划分为单自由度和多自由度下肢康复机器人；其中，单自由度下肢康复训练技术人运动单一，其应用范围仅限于局部关节的康复，无法实现腿部各个关节的协调运动，训练效果不佳；多关节下肢训练技术人能够帮助患者进行多种多样的主被动训练，根据患者的情况确定个性化的训练模式。然而，目前国内医院应用的康复设备大多为单自由度康复训练器，对于多自由康复训练器则主要依赖进口国外设备，价格昂贵。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种价格适中、能够对患者下肢的各个环节进行协调运行的多自由度康复训练座椅，以满足广大下肢患者的康复训练需求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

新型康复训练座椅，包括用于供患者坐卧的U型座椅坐垫支架，座椅坐垫支架的后端设置有供患者进行腰椎康复训练的腰椎运动装置，座椅坐垫支架的前端对称设置有供患者进行小腿、膝关节以及脚踝康复训练的左膝关节运动装置和右膝关节运动装置，座椅坐垫支架的左右两侧对称设置有供患者进行大腿、髋关节康复训练的左髋关节运动装置和右髋关节运动装置；座椅坐垫支架的下方设置有驱动整个座椅在水平面上运动的三自由度运动平台装置；所述座椅还包括用于协调腰椎运动装置、左膝关节运动装置、右膝关节运动装置、左髋关节运动装置、右髋关节运动装置以及三自由度运动平台装置动作的控制器。

上述新型康复训练座椅，所述左膝关节运动装置包括脚踏板、小腿部运动机构以及大腿部运动机构，脚踏板设置在小腿部运动机构的底端，小腿部运动机构的顶端与大腿部运动机构的前端之间通过膝关节轴承连接，大腿部运动机构与座椅坐垫支架通过髋关节轴承相连接。

上述新型康复训练座椅，所述小腿部运动机构包括脚踏连接板、膝关节摆臂以及膝关节摆臂驱动机构，所述膝关节摆臂的一端与膝关节摆臂驱动机构的输出轴连接，膝关节摆臂的另一端与脚踏连接板中部铰接；所述脚踏连接板的顶端通过膝关节轴承连接在大腿部运动机构的前端，脚踏连接板的底端通过连接部件连接脚踏板。

上述新型康复训练座椅，所述大腿部运动机构包括膝关节支撑伸缩板、固定设置在U型座椅坐垫支架侧翼上的水平导轨滑块组件以及定位膝关节支撑伸缩板和水平导轨滑块组件的膝关节位置调节弹簧插销；所述膝关节支撑伸缩板的水平段与水平导轨滑块组件滑动配合，脚踏连接板的顶端通过膝关节轴承连接在膝关节支撑伸缩板上，膝关节摆臂与膝关节摆臂驱动机构输出轴的铰接处设置在L型膝关节支撑伸缩板的竖直段底端。

上述新型康复训练座椅，所述膝关节摆臂驱动机构固定安装在座椅坐垫支架底端面的前端，膝关节摆臂驱动机构上方设置有与座椅坐垫支架平齐的、用于放置大腿的大腿垫板，大腿垫板的外端固定在膝关节支撑伸缩板上。

上述新型康复训练座椅，所述左髋关节运动装置包括插接在座椅坐垫支架侧翼上的大腿侧支架、调节大腿及髋关节运动状态的大腿摆臂机构以及设置在座椅坐垫支架底端面上用于驱动大腿摆臂机构动作的髋关节驱动机构；所述大腿侧支架的后端通过髋关节轴承与座椅坐垫支架侧翼的后端铰接，大腿摆臂机构的上端与大腿侧支架中部铰接，大腿摆臂机构的下端与髋关节驱动机构的输出轴连接。

上述新型康复训练座椅，所述腰椎运动装置包括靠背、调节靠背与座椅坐垫支架之间夹角的靠背摆臂机构以及驱动靠背摆臂机构动作的腰椎驱动机构；所述靠背的两侧设置有护翼，护翼的底端通过髋关节轴承与座椅坐垫支架侧翼的后端铰接，腰椎驱动机构固定安装在靠背的背面，腰椎驱动机构的输出轴连接靠背摆臂机构的一端，靠背摆臂机构的另一端通过腰椎轴承与靠背护翼铰接。

上述新型康复训练座椅，所述三自由度运动平台装置包括下平台和匀布在座椅坐垫支架下方的三组扇形执行器，所述扇形执行器的顶端通过万向节铰链轴承座铰接在座椅坐垫支架底端面上，扇形执行器的底端通过下折页单自由度铰链固定在下平台上，下平台对应扇形执行器的下底面上设置有脚轮组件。

上述新型康复训练座椅，所述扇形执行器包括导轨安装板、竖直导轨滑块组件、丝杆、缸筒、电机以及同步带轮组件；所述导轨安装板的底端通过下折页铰链固定在下平台上，竖直导轨滑块组件固定安装在导轨安装板上部，缸筒与竖直导轨滑块组件滑动配装；所述电机固定安装在垂直于导轨安装板的电机安装板上，丝杆与电机输出轴平行设置并通过同步带轮组件连接，丝杆的顶端与缸筒底端连接，缸筒的顶端与万向节铰链轴承座铰接。

上述新型康复训练座椅，所述同步带轮组件包括主动轮、被动轮和同步带，所述主动轮垂直安装在穿过电机安装板的电机输出轴端，被动轮垂直安装在穿过电机安装板的丝杠底端，主动轮和被动轮之间通过同步带连接。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明为一种坐卧式多自由度康复训练座椅，结构简单、操作方便、价格适中，与软件相结合，使各个机构之间协调运动，以模拟人在不同情况下的各种行走姿态，大大提高了康复训练效果。

附图说明

图1是本发明的总装结构示意图；

图2是本发明所述座椅的结构示意图；

图3是本发明所述座椅的侧后视结构示意图；

图4是本发明所述三自由度运动平台装置的结构示意图；

图5是本发明所述三自由度运动平台装置的另一侧示意图；

图6是本发明的单组扇形执行器结构示意图。

其中：1.左膝关节运动装置，101.脚踏板，102.连接部件，103.脚踏连接板，104.膝关节摆臂，105.大腿垫板，106.膝关节摆臂驱动机构，107.膝关节轴承；108.膝关节支撑伸缩板，109.膝关节位置调节弹簧插销，110.水平导轨滑块组件；

2.左髋关节运动装置，201.髋关节轴承，203.大腿侧支架，204.大腿摆臂机构，205.髋关节驱动机构；

3.腰椎运动装置，301.靠背摆臂机构，302.靠背，303.减速机扭力输出轴，304.腰椎驱动机构，305.减速机，306.腰椎轴承；

4.右髋关节运动装置；

5.三自由度运动平台装置，501.万向节铰链轴承座，502.下平台，503.脚轮组件，504.铰链，508.导轨安装板，509.缸筒，510.电机，511.同步带，512.被动轮，513.竖直导轨滑块组件，514.丝杆，515.电机安装板，516.主动轮；

6.右膝关节运动装置，7.座椅坐垫支架。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种新型康复训练座椅，其整体结构如图1所示，包括座椅坐垫支架7、腰椎运动装置3、左膝关节运动装置1、右膝关节运动装置6、左髋关节运动装置2、右髋关节运动装置4、三自由度运动平台装置5以及控制器；座椅坐垫支架7为U型座椅坐垫支架，用于供患者坐卧；其他各装置均能够在控制器的控制下分别进行长度和/或角度的调整。本发明用于对患者进行康复训练时，控制器可根据患者康复训练需求输入训练指令，并控制其他装置协调动作，进一步带动患者下肢的各个关节协调运动，从而达到训练患者的目的。另外，本发明还可进行不同行走状态下的康复训练，例如使人体感觉到倾斜、颠簸等等。

左膝关节运动装置1和右膝关节运动装置6对称设置，均位于座椅坐垫支架7的前端，用于供患者进行小腿、膝关节以及脚踝康复训练。

左膝关节运动装置1的结构如图2所示，包括脚踏板101、小腿部运动机构以及大腿部运动机构，脚踏板101设置在小腿部运动机构的底端，小腿部运动机构的顶端与大腿部运动机构的前端之间通过膝关节轴承107连接，大腿部运动机构与座椅坐垫支架7连接。

小腿部运动机构包括脚踏连接板103、膝关节摆臂104以及膝关节摆臂驱动机构106；大腿部运动机构包括膝关节支撑伸缩板108、水平导轨滑块组件110以及膝关节位置调节弹簧插销109，膝关节支撑伸缩板108为T型结构。

其中，膝关节摆臂104的一端与膝关节摆臂驱动机构106的输出轴连接，膝关节摆臂104与膝关节摆臂驱动机构106输出轴的铰接处设置在L型膝关节支撑伸缩板108的竖直段底端；膝关节摆臂104的另一端与脚踏连接板103中部铰接，脚踏连接板103的顶端通过膝关节轴承107连接在L型膝关节支撑伸缩板108的拐角处。使用时，膝关节摆臂104在膝关节摆臂驱动机构106的驱动下带动脚踏连接板103绕膝关节轴承107旋转，以调节大腿与小腿的角度。

脚踏连接板103的底端通过连接部件102连接脚踏板101。本发明中，连接部件102的上部和脚踏连接板103的下部对应设置有若干定位孔，连接部件102和脚踏连接板103上的定位孔通过螺栓螺母组合紧固并定位长度。具体使用时，可根据患者小腿长度调节连接部件102和脚踏连接板103的相对位置，然后通过螺栓螺母组合紧固即可。

水平导轨滑块组件110固定设置在U型座椅坐垫支架7侧翼上，L型膝关节支撑伸缩板108的水平段与水平导轨滑块组件110滑动配合，膝关节位置调节弹簧插销109穿接在L型膝关节支撑伸缩板108的水平段与水平导轨滑块组件110之间，用于定位膝关节支撑伸缩板108和水平导轨滑块组件110。具体使用时，可根据患者大腿长度调节膝关节支撑伸缩板108水平段在水平导轨滑块组件中的长度，当位置合适后，采用膝关节位置调节弹簧插销109固定。

本发明中，膝关节摆臂驱动机构106固定安装在座椅坐垫支架7底端面的前端，膝关节摆臂驱动机构106上方设置有与座椅坐垫支架7平齐的大腿垫板105，大腿垫板用于放置大腿，大腿垫板105的外端固定在膝关节支撑伸缩板108上。

左髋关节运动装置2和右髋关节运动装置4对称设置，分别位于座椅坐垫支架7的左右两侧，用于供患者进行大腿、髋关节康复训练。

左髋关节运动装置2的结构如图2和图3所示，包括大腿侧支架203、大腿摆臂机构204以及髋关节驱动机构205。其中，大腿侧支架203为倒U型结构，直接插接在座椅坐垫支架7的侧翼上，大腿侧支架203的后端通过髋关节轴承201与座椅坐垫支架侧翼的后端铰接；大腿摆臂机构204的上端与大腿侧支架203中部铰接，大腿摆臂机构204的下端与髋关节驱动机构205的输出轴连接，髋关节驱动机构205设置在座椅坐垫支架7的底端面上；大腿摆臂机构204在髋关节驱动机构205的驱动下带动大腿侧支架203绕髋关节轴承201运动，从而实现对大腿及髋关节的康复训练。

腰椎运动装置3设置在座椅坐垫支架7的后端，用于供患者进行腰椎康复训练，其结构如图2所示，包括靠背302、靠背摆臂机构301以及腰椎驱动机构304。其中，靠背302的两侧设置有护翼，护翼的底端通过髋关节轴承201与座椅坐垫支架侧翼的后端铰接；腰椎驱动机构304固定安装在靠背的背面，腰椎驱动机构304的输出轴连接靠背摆臂机构301的一端，靠背摆臂机构301的另一端通过腰椎轴承306与靠背护翼铰接。靠背摆臂机构301在腰椎驱动机构304的驱动下带动靠背绕髋关节轴承201旋转，以调节靠背与座椅坐垫支架7之间的夹角，满足患者对腰椎部位的康复训练需求。

本实施例中，腰椎驱动机构304的结构如图3所示，包括驱动电机和减速机305，驱动电机的输出轴连接减速机输入轴，减速机扭力输出轴与靠背摆臂机构301的一端连接。

三自由度运动平台装置5设置在座椅坐垫支架7的下方，用于驱动整个座椅在水平面上运动，其结构如图4和图5所示，包括下平台502和匀布在座椅坐垫支架7下方的三组扇形执行器，扇形执行器的顶端通过万向节铰链轴承座501铰接在座椅坐垫支架7底端面上，扇形执行器顶端通过万向节铰链轴承座可以旋转和摆动；扇形执行器的底端通过下折页单自由度铰链504固定在下平台502上，扇形执行器底端通过折页铰链可以摆动；下平台对应扇形执行器的下底面上设置有脚轮组件503。

扇形执行器的结构如图6所示，包括导轨安装板508、竖直导轨滑块组件513、丝杆514、缸筒509、电机510以及同步带轮组件。其中，导轨安装板508的底端通过下折页铰链504固定在下平台502上，竖直导轨滑块组件513固定安装在导轨安装板508上部，缸筒509与竖直导轨滑块组件513滑动配装；电机510固定安装在垂直于导轨安装板508的电机安装板515上，丝杆514与电机510的输出轴平行设置，并通过同步带轮组件连接，丝杆514的顶端与缸筒509底端连接，缸筒509的顶端与万向节铰链轴承座501铰接。

同步带轮组件包括主动轮516、被动轮512和同步带511，所述主动轮516垂直安装在穿过电机安装板的电机输出轴端，被动轮512垂直安装在穿过电机安装板的丝杠底端，主动轮516和被动轮512之间通过同步带511连接。

本发明使用时，患者坐在座椅坐垫支架上，脚放在脚踏板上，首先根据小腿长度调节连接部件和脚踏连接板之间的相对位置，根据大腿长度调节水平导轨滑块组件和膝关节支撑伸缩板之间的相对位置；然后通过向控制器输入康复训练信号，控制器便可根据指令主动调节膝关节运动装置的膝关节摆臂驱动机构、髋关节运动装置的髋关节驱动机构、腰椎运动装置的腰椎驱动机构以及三自由度运动平台装置的电机的工作状态，从而使患者能够模拟正常人的不同行走姿态，并协调各关节运动，从而达到训练患者的目的。