一种脚踏式下肢多训练模式康复装置的制作方法

本实用新型涉及康复医疗器械领域，尤其涉及一种脚踏式下肢多训练模式康复装置。

背景技术：

近年来，随着人口老龄化趋势的上升，由中风、偏瘫等引起的平衡协调功能障碍病例呈现上升趋势。

现代医学理论认为，人体的平衡协调功能与本体的视觉及空间感知能力、中枢神经系统功能、主动肌与拮抗肌的协调能力、肌力与耐力等因素密切相关。大量的病例统计表明，平衡协调功能障碍的患者通常不能意识躯体的空间位置和姿态，并由此丧失合理的动作反应，比如出现动作分解、肌肉收缩和松弛不及时等现象。现代物理治疗学实践证明，通过物理训练可以重新启动被抑制的神经通路，逐步恢复或改善患者的平衡协调功能。物理训练可分为徒手的训练和借助器械的训练两种，其中，借助器械的训练通常会比徒手训练具有更快更好的治疗效果。

目前很多研究机构已经陆续开发了不同形式的坐卧式下肢康复机器人，科学研究证明，不间断的肢体训练对维持老年人的体格健壮和生活质量是非常有效的，为此多数老人活动场所都提供了一些肢体训练装置。然而，传统的肢体训练装置都采用配重载荷调节方式，普遍存在以下问题：大多数训练装置是为体格健壮者设计的，对患者既不舒服也不适用；载荷调节困难且不连续；没有提供安全保护功能判断老人的训练能力。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种能够连续调节载荷、安全舒适的脚踏式下肢多训练模式康复装置。

本实用新型提供一种脚踏式下肢多训练模式康复装置，包括两组踏板转动机构、两组信息获取机构、控制显示机构和支撑机构，所述踏板转动机构包括踏板、曲柄、行星减速箱和伺服步进电机，所述信息获取机构包括压力传感器和光电编码器，所述控制显示机构包括控制板和显示器，所述行星减速箱、伺服步进电机、光电编码器、控制板和显示器均设置在支撑机构上，所述支撑机构的高度可调节，所述踏板与曲柄连接，所述曲柄连接一第一齿轮，所述行星减速箱连接一第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述伺服步进电机与行星减速箱连接，所述压力传感器设置在踏板上，所述光电编码器连接一第三齿轮，所述第三齿轮与第一齿轮啮合，所述控制板与显示器连接，所述压力传感器用以采集踏板受到的压力，并将压力值传递给控制显示机构，所述光电编码器用以采集踏板的转动信息，并将采集到的踏板的转动信息传递给控制显示机构，所述控制板用以接收踏板的转动信息和踏板受到的压力，并控制伺服步进电机输出的力矩的大小，所述显示器用以显示踏板受到的压力和踏板的转动角度。

进一步地，所述踏板转动机构沿支撑机构的中心对称分布。

进一步地，所述支撑机构包括上支撑板和下支撑板，所述下支撑板放置在地面上，所述上支撑板的中间固定设置电机底座，所述电机底座上放置行星减速箱和伺服步进电机，所述上支撑板上固定设置支架，所述支架用以固定光电编码器，所述上支撑板和下支撑板之间通过若干根可调节高度的支撑杆连接，所述支撑杆包括套设连接的支撑杆上端和支撑杆下端，所述支撑杆下端设有锁扣，所述锁扣用以固定支撑杆上端和支撑杆下端的连接处。

进一步地，所述控制显示机构还包括能够伸缩的支撑柱，所述支撑柱的一端与上支撑板连接，所述支撑柱的另一端与控制板连接。

进一步地，所述曲柄包括曲柄上端和和曲柄下端，所述曲柄上端与踏板连接，所述曲柄与第一齿轮之间设有轴承座，所述轴承座包括轴承座上端和轴承座下端，所述轴承座下端与上支撑板固定连接，所述轴承座上端位于曲柄下端与第一齿轮之间，所述曲柄下端穿过轴承座上端的圆孔而与第一齿轮的中心配合连接。

进一步地，所述踏板包括上平板和下平板，所述压力传感器位于上平板和下平板之间，所述上平板和下平板由聚乳酸材料制得，所述上平板和下平板受力后会产生形变。

进一步地，所述行星减速箱的减速比为1:36。

进一步地，所述第二齿轮与第一齿轮的传动比为1：1，所述第三齿轮与第一齿轮的传动比为1:2。

进一步地，所述控制板控制伺服步进电机输出与患者运动方向相同或相反的力矩。

进一步地，所述控制板接收到踏板受到的压力为0时，所述控制板控制伺服步进电机停止运行。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

1.本实用新型提供的康复装置能够根据患者的身体状况设置多种训练模式，更好地辅助患者完成康复训练计划；本实用新型提供的康复装置安全系数高；

2.本实用新型提供的康复装置操作简单，具有较好的人性化的可视界面，不论患者处于坐状态还是卧状态，均可以有效地保证患者安全地完成康复训练计划；

3.本实用新型提供的康复装置符合人体工程学设计，且能够通过支撑杆调节高度，满足患者需求；

4.本实用新型提供的康复装置通过行星减速箱提高了伺服步进电机的输出力矩，为患者提供了更好的使用体验，同时，也降低了伺服步进电机的负担，减小了伺服步进电机损坏的可能性，提高了伺服步进电机的使用寿命；本实用新型的伺服步进电机通过控制板控制，能够实现连续合理地调节载荷，为患者提供了更好的康复训练效果。

附图说明

图1是本实用新型一种脚踏式下肢多训练模式康复装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种脚踏式下肢多训练模式康复装置，包括两组踏板转动机构、两组信息获取机构、控制显示机构7和支撑机构，踏板转动机构沿支撑机构的中心对称分布，踏板转动机构包括踏板1、与踏板连接的曲柄2、与曲柄2连接的第一齿轮23、行星减速箱3、与行星减速箱3连接的第二齿轮31和伺服步进电机4，第一齿轮23与第二齿轮31啮合，行星减速箱3和伺服步进电机4均设置在支撑机构上，伺服步进电机4与行星减速箱3连接，行星减速箱3用以提高伺服步进电机4的力矩和降低伺服步进电机4的转速，从而减轻伺服步进电机4的负担，伺服步进电机4启动后，其力矩被行星减速箱3提高，在力矩的作用下，第二齿轮31转动，第二齿轮31转动带动第一齿轮23转动，第一齿轮23转动后可带动踏板1转动；一实施例中，行星减速箱3的减速比为1:36，第二齿轮31与第一齿轮23的传动比为1：1。

曲柄2包括曲柄上端21和曲柄下端22，曲柄上端21与踏板1连接，曲柄下端22与第一齿轮23的中心配合连接。

踏板1包括上平板11和下平板12，上平板11和下平板12由聚乳酸材料制得，上平板11、下平板12受力后会产生形变。

信息获取机构包括压力传感器5、光电编码器6和与光电编码器6连接的第三齿轮61，第三齿轮61与第一齿轮23啮合，第一齿轮23转动可带动第三齿轮61转动，光电编码器6位于支撑机构上，光电编码器6根据第三齿轮61的转动信息采集踏板1的转动信息，并将采集到的踏板1的转动信息传递到控制显示机构7，压力传感器5位于上平板11和下平板12之间，压力传感器5用以采集踏板1受到的压力，并将压力值传递给控制显示机构7；一实施例中，第三齿轮61与第一齿轮23的传动比为1:2。

支撑机构包括上支撑板8和下支撑板9，下支撑板9放置在地面上，上支撑板8和下支撑板9之间通过若干根可调节高度的支撑杆83连接，支撑机构的高度可通过支撑杆83调节，上支撑板8的中间固定设置电机底座81，电机底座81上放置行星减速箱3和伺服步进电机4，上支撑板8上固定设置支架82，支架82用以固定光电编码器6，支撑杆83包括套设连接的支撑杆上端831和支撑杆下端832，支撑杆下端832设有锁扣84，锁扣84用以固定支撑杆上端831和支撑杆下端832的连接处。

控制显示机构7包括控制板71、显示器72和能够伸缩的支撑柱73，显示器72与控制板71连接，支撑柱73的一端连接在上支撑板8上，支撑柱73的另一端与控制板71连接，通过支撑柱73可以调节显示器72及控制板71的高度，控制板71用以接收光电编码器6传递的踏板1的转动信息和压力传感器5采集到的压力值，并对踏板1的转动信息和受到的压力值进行数据融合处理，以得到两个伺服步进电机4的速度及力矩，并根据得到的速度及力矩控制伺服步进电机4输出的力矩；显示器72用以显示踏板1受到的压力及踏板1的转动角度；一实施例中，显示器72选用液晶显示器。

曲柄2与第一齿轮23之间设有轴承座24，轴承座24包括轴承座上端241和轴承座下端242，轴承座下端242与上支撑板8固定连接，轴承座上端241位于曲柄下端22与第一齿轮23之间，曲柄下端22穿过轴承座上端241的圆孔而与第一齿轮23连接。

本实施例以患者坐在轮椅或者病床上，双脚置于踏板1上为例，说明脚踏式下肢多训练模式康复装置实现患者被动训练、主动辅助和主动阻尼三种训练模式。

(1)被动训练模式

根据患者的身体状况在控制板71上设置踏板1受到压力的阈值，当控制板71接收到的踏板1受到的压力值小于阈值时，由控制板71控制伺服步进电机4输出一定大小的力矩带动第二齿轮31转动，第二齿轮31转动带动第一齿轮23转动，第一齿轮23转动则带动位于踏板1上的患者的双脚完成踩踏动作，此时患者双脚的踩踏速度由控制板71控制，患者可以通过被动训练模式获得接近于正常踩踏过程的体验，有利于患者力量的恢复与平衡协调能力的锻炼。

(2)主动辅助模式

患者两侧下肢力量不一样时，患者的双脚对踏板1施加不同大小的作用力，压力传感器5采集踏板1受到的压力值，并将采集到的压力值传递到控制板71上，踏板1转动带动第一齿轮23转动，第一齿轮23转动带动第三齿轮61转动，光电编码器6根据第三齿轮61的转动信息采集踏板1的转动信息，并将该转动信息传递到控制板71上，控制板71根据接收到的压力值和转动信息进行数据融合处理，得到两个伺服步进电机4转动的速度及力矩，然后根据伺服步进电机4转动的速度和力矩控制踏板1压力值较小、转动较慢一侧的伺服步进电机4输出与患者运动方向相同的力矩传递给该踏板1，使得两个踏板1受到的压力值保持一致，此时患者力量较弱的下肢受到补偿力的作用，从而帮助患者正常地完成踩踏动作，实现下肢的康复训练，两个踏板1转动的过程中，两侧的曲柄2一直保持平行。

(3)主动阻尼模式

当患者需要进行加强训练时，压力传感器5采集踏板1受到的压力值，并将采集到的压力值传递到控制板71上，踏板1转动带动第一齿轮23转动，第一齿轮23转动带动第三齿轮61转动，光电编码器6根据第三齿轮61的转动信息采集踏板1的转动信息，并将该转动信息传递到控制板71上，控制板71根据接收到的压力值和转动信息进行数据融合处理，得到两个伺服步进电机4转动的速度及力矩，然后根据伺服步进电机4转动的速度和力矩控制伺服步进电机4输出与患者运动方向相反的力矩传递给踏板1，使得踏板1受到阻力，迫使患者使用更大的力量完成踩踏动作，实现加强训练，帮助患者锻炼下肢力量，在不影响患者正常身体机能的情况下使患者力量得到锻炼。

在患者的被动训练、主动辅助和主动阻尼三种训练模式中，当控制板71检测到踏板1上受到的压力为0时，说明患者具有停止训练意图或因其他原因造成腿部不能屈伸，则通过控制板71使伺服步进电机4停止运行，进而保证患者安全。

本实用新型提供的康复装置能够根据患者的身体状况设置多种训练模式，更好地辅助患者完成康复训练计划；本实用新型提供的康复装置安全系数高；本实用新型提供的康复装置操作简单，具有较好的人性化的可视界面，不论患者处于坐状态还是卧状态，均可以有效地保证患者安全地完成康复训练计划；本实用新型提供的康复装置符合人体工程学设计，且能够通过支撑杆83调节高度，满足患者需求；本实用新型提供的康复装置通过行星减速箱3提高了伺服步进电机4的输出力矩，为患者提供了更好的使用体验，同时，也降低了伺服步进电机4的负担，减小了伺服步进电机4损坏的可能性，提高了伺服步进电机4的使用寿命；本实用新型的伺服步进电机4通过控制板71控制，能够实现连续合理地调节载荷，为患者提供了更好的康复训练效果。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。