一种多轨迹手臂辅助运动仪的制作方法

本实用新型属于辅助锻炼器械技术领域，具体涉及一种多轨迹手臂辅助运动仪。

背景技术：

对于一些手臂功能缺失、特别是脑中风后遗症的患者来说，手臂长期处于痉挛蜷缩的状态，如不能及时治疗康复，将导致患肢痉挛、肌肉萎缩、功能完全丧失。常规的手臂锻炼器械需要锻炼者具有健康的手臂功能，不适用于此类患者。因此，医护人员需要经常为手臂功能缺失患者进行辅助锻炼，这一过程大大增大了医护人员的工作量，降低了医疗效率。因此，设计一种能够辅助手臂功能缺失患者进行手臂锻炼的装置十分重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多轨迹手臂辅助运动仪。

本实用新型包括机架、前置辅动机构、切换转轴、切换电机、手柄组件、圆V复合机构、类摆线辅动机构和波浪形手动机构。水平设置的切换转轴支承的机架上。所述的切换转轴由切换电机驱动。

所述的前置辅动机构包括电动推杆和前置滑块。所述电动推杆的外壳固定在机架上。电动推杆的推出杆外端倾斜朝向切换转轴，且与前置滑块固定。电动推杆的推出杆轴线水平设置，且与切换转轴所在竖直平面成α夹角，15°≤α≤45°。前置滑块的顶面上固定有前置电磁铁。所述的手柄组件包括基座和握柄。所述握柄的底端与基座构成转动副。

所述的圆V复合机构包括第一切换基板、动力杆、圆行电磁铁、圆行驱动电机、手动滑块和外延杆。所述第一切换基板的内侧边缘与切换转轴的侧面固定。所述的动力杆的内端与第一切换基板铰接，外端与外延杆的内端固定。外延杆的外端固定有圆行电磁铁。所述的动力杆由圆行驱动电机驱动。

所述的第一切换基板上开设有V字形滑槽。V字形滑槽由两个内端相连的T型槽组成。两个T型槽的轴线均与自身对称面成θ角，45°≤θ≤75°。手动滑块的底部设置有滑动件。所述的滑动件由连接柱和菱形滑块组成。所述的菱形滑块与手动滑块通过连接柱固定。所述连接柱的直径小于T型槽的顶部槽宽。菱形滑块的横截面轮廓呈一个内角等于θ，一组对边间距等于T型槽底部槽宽的菱形。菱形滑块设置在V字形滑槽内。所述手动滑块上固定由V行电磁铁。手动滑块处于T型槽外端端部的状态下，手动滑块在第一切换基板工作侧面上的投影与圆行电磁铁运动轨迹的第一切换基板工作侧面上的投影相交。

所述的类摆线辅动机构包括第二切换基板、太阳齿轮、行星齿轮、行星架、类摆线驱动电机、类摆线连接架和类摆线电磁铁。所述第二切换基板的内侧边缘与切换转轴的侧面固定。

所述的太阳齿轮间隔固定在第二切换基板上。位于第二切换基板与太阳齿轮之间的行星架的内端与第二切换基板铰接，外端与行星齿轮的中心位置构成转动副。所述行星架、第二切换基板的铰接轴轴线与太阳齿轮的轴线重合。所述的行星架由类摆线电机驱动。所述的行星齿轮与太阳齿轮啮合。类摆线连接架的内端固定在行星齿轮上，外端与类摆线电磁铁固定。

所述的波浪形手动机构包括第三切换基板、波浪滑架组件、波浪连接架和波浪电磁铁。所述的第三切换基板内侧边缘与切换转轴的侧面固定。所述的波浪滑架组件包括波浪底板、横向光轴、横向滑块、纵向光轴、纵向滑块和滚轮。所述的波浪底板固定在第三切换基板的工作侧面上。波浪底板上开设有波浪形滑槽。两根与波浪底板横向光轴分别固定在波浪底板的两侧边缘。两个横向滑块与两根横向光轴分别构成滑动副。纵向光轴的两端与两个横向滑块分别固定。纵向滑块与纵向光轴构成滑动副。纵向滑块的内侧面上支承有滚轮。滚轮位于波浪形滑槽内。波浪连接架的内端与纵向滑块固定，外端固定有波浪电磁铁。

第一切换基板、第二切换基板、第三切换基板沿切换转轴的周向均布。初始状态下，手柄组件内的基座被吸面与切换转轴的轴线垂直。手柄组件内基座的底面吸合在前置滑块上；第一切换基板的工作侧面朝向正上方。

进一步地，所述第一切换基板位于切换转轴与前置辅动机构之间并保持水平，且动力杆处于初始位置的状态下，第一切换基板的工作侧面朝向正上方；圆行电磁铁位于电动推杆的推出杆轴线上方。

所述第二切换基板位于切换转轴与前置辅动机构之间并保持水平，且行星架处于初始位置的状态下，第二切换基板的工作侧面朝向正上方；类摆线电磁铁位于电动推杆的推出杆轴线上方。

所述第三切换基板位于切换转轴与前置辅动机构之间并保持水平，且纵向滑块位于初始位置的状态下，第三切换基板的工作侧面朝向正上方；波浪电磁铁位于电动推杆的推出杆轴线上方。

进一步地，本实用新型一种多轨迹手臂辅助运动仪还包括护板组件。所述的护板组件包括两块竖板和两根横条。两块竖板均固定在辅动架的顶部，且分别位于电动推杆的两侧。间隔设置的两根横条与两块竖板的顶部分别固定。所述横条与前置滑块顶面的竖直间距大于基座的高度，且小于握持球到基座底面的距离。两根横条的间距大于握柄的直径，且小于基座的直径。

进一步地，所述的类摆线辅动机构还包括护手架。所述的护手架固定在第二切换基板的外侧边缘。太阳齿轮位于护手架与第二切换基板之间。

进一步地，所述的圆行驱动电机固定在第一切换基板上。圆行驱动电机的输出轴与动力杆的内端固定。所述的类摆线驱动电机与第二切换基板固定。所述类摆线驱动电机的输出轴与行星架内端固定。

进一步地，所述的切换电机固定在机架上。切换电机的输出轴与切换转轴的一端固定。

进一步地，所述握柄的顶端设置有握持球。

本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型通过切换转轴进行切换，能够为锻炼者进行四种不同轨迹的手部锻炼，使得手部锻炼更加丰富。

2、本实用新型既有为锻炼者提供辅助动力的锻炼方式，又有锻炼者自行发力运动的锻炼方式，能够适应不同需要的锻炼者，并能够适应手部受伤者康复过程中不同阶段的需求；还能够达到提供从易到难、循序渐进的锻炼效果。

3、本实用新型中类摆线辅动机构通过行星轮系，为锻炼者提供了自转与公转结合的运动轨迹，相比于常规轨迹更加复杂和具有趣味性。

附图说明

图1为本实用新型在圆V复合机构工作过程中的整体结构示意图；

图2为本实用新型中前置辅动机构的结构示意图；

图3为本实用新型中圆V复合机构的俯视示意图；

图4为本实用新型在类摆线辅动机构工作过程中的整体结构示意图；

图5为本实用新型中类摆线辅动机构的俯视示意图；

图6为本实用新型在波浪形手动机构工作过程中的整体结构示意图；

图7为本实用新型中波浪形手动机构的俯视示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、4和6所示，一种多轨迹手臂辅助运动仪，包括机架1、前置辅动机构2、切换转轴3、切换电机4、手柄组件5、护板组件6、圆V复合机构7、类摆线辅动机构8和波浪形手动机构9。水平设置的切换转轴3支承的机架1上。切换电机4固定在机架1上。切换电机4的输出轴与切换转轴3的一端固定。

如图1和2所示，前置辅动机构2包括辅动架2-1、电动推杆2-2和前置滑块2-3。辅动架2-1的底部与机架1固定。电动推杆2-2的外壳固定在辅动架2-1的顶部。电动推杆2-2的推出杆外端倾斜朝向切换转轴，且与前置滑块2-3固定。电动推杆2-2的推出杆轴线水平设置，且与切换转轴所在平面30°夹角。前置滑块2-3的顶面上固定有前置电磁铁。

手柄组件5包括基座5-1和握柄5-2。基座5-1的侧部设置有被吸面。握柄5-2的底端与基座5-1构成转动副，顶端设置有握持球。护板组件6包括两块竖板和两根横条。两块竖板均固定在辅动架2-1的顶部，且分别位于电动推杆2-2的两侧。间隔设置的两根横条与两块竖板的顶部分别固定。横条的空间位置高于前置滑块2-3的顶面。横条与前置滑块2-3顶面的竖直间距大于基座5-1的高度，且小于握持球到基座5-1底面的距离。两根横条的间距大于握柄5-2的直径，且小于基座5-1的直径。护板组件6能够在手柄组件移动的过程中给锻炼者的手臂提供支撑和保护。

如图1和3所示，圆V复合机构7包括第一切换基板7-1、动力杆7-3、圆行电磁铁7-4、圆行驱动电机、手动滑块7-5和外延杆7-6。第一切换基板7-1内侧边缘与切换转轴3的侧面固定。动力杆7-3的内端与第一切换基板7-1铰接，外端与外延杆7-6的内端固定。外延杆7-6的外端固定有圆行电磁铁7-4。圆行电磁铁7-4的吸力面与动力杆的轴线垂直，且朝向动力杆的内端。圆行驱动电机固定在第一切换基板7-1上。圆行驱动电机的输出轴与动力杆7-3的内端固定。

第一切换基板7-1位于切换转轴3与前置辅动机构2之间并保持水平，且动力杆处于初始位置(动力杆轴线与切换转轴轴线平行，类摆线电磁铁靠近前置滑块)的状态下，第一切换基板7-1的工作侧面朝向正上方；圆行电磁铁位于电动推杆2-2的推出杆轴线上方；圆行电磁铁的空间位置高于前置滑块且低于手柄组件内的握柄5-2；电动推杆2-2推出的过程中，手柄组件内基座5-1被吸面不断靠近圆行电磁铁，并最终与圆行电磁铁接触。

第一切换基板7-1的工作侧面上开设有V字形滑槽7-2。V字形滑槽7-2由两个内端相连的T型槽组成。两个T型槽的对称面垂直于切换转轴轴线。两个T型槽的轴线均与对称面成θ角，θ＝60°。T型槽的底部槽宽为a，顶部槽宽为b，a＝50mm，b＝25mm。手动滑块7-5的底部设置有滑动件。滑动件由连接柱和菱形滑块组成。菱形滑块与手动滑块7-5通过连接柱固定。菱形滑块的几何中心点位于连接柱的轴线上。连接柱的直径小于b。菱形滑块的横截面轮廓呈一个内角等于2θ，一组对边间距等于a的菱形。菱形滑块设置在V字形滑槽7-2内。菱形滑块的两组对面分别用于与两个T型槽构成滑动副，故菱形滑块能够在V字形槽内自由滑动而不发生转动。手动滑块7-5的顶部固定由V行电磁铁。手动滑块处于靠近前置滑块的那个T型槽外端端部的状态下，手动滑块在第一切换基板工作侧面上的投影与圆行电磁铁运动轨迹的第一切换基板工作侧面上的投影相交。当手动滑块7-5位于该T型槽的外端处时，圆行电磁铁带动手柄组件运动的过程中，手柄组件将经过手动滑块7-5的正上方。

如图4和5所示，类摆线辅动机构8包括第二切换基板8-1、太阳齿轮8-3、行星齿轮8-4、行星架、类摆线驱动电机、护手架8-5、类摆线连接架8-2和类摆线电磁铁8-6。第二切换基板8-1的内侧边缘与切换转轴3的侧面固定。

太阳齿轮8-3间隔固定在第二切换基板8-1工作侧面的外侧边缘。太阳齿轮8-3为不完全齿轮。太阳齿轮8-3的轴线与切换转轴3之间均有齿。护手架8-5固定在第二切换基板8-1的外侧边缘。护手架8-5环住太阳齿轮8-3远离切换转轴的部分，进而避免锻炼者的手臂因与齿轮触碰而受伤。位于第二切换基板8-1与太阳齿轮8-3之间的行星架的内端与第二切换基板8-1铰接，外端与行星齿轮8-4的中心位置构成转动副。行星架、第二切换基板8-1的铰接轴轴线与太阳齿轮8-3的轴线重合。行星齿轮8-4与太阳齿轮8-3啮合。类摆线驱动电机与第二切换基板8-1固定。类摆线驱动电机的输出轴与行星架内端固定。类摆线连接架8-2的内端固定在行星齿轮8-4上，外端与类摆线电磁铁8-6固定。

第二切换基板8-1位于切换转轴3与前置辅动机构2之间并保持水平，且行星架处于初始位置(行星架轴线与切换转轴轴线平行，类摆线电磁铁靠近前置滑块)的状态下，第二切换基板8-1的工作侧面朝向正上方；类摆线电磁铁位于电动推杆2-2的推出杆轴线上方；类摆线电磁铁的空间位置高于前置滑块且低于手柄组件内的握柄5-2；电动推杆2-2推出的过程中，手柄组件内基座5-1被吸面不断靠近类摆线电磁铁，并最终与类摆线电磁铁接触。

如图6和7所示，波浪形手动机构9包括第三切换基板9-1、波浪滑架组件、波浪连接架9-2和波浪电磁铁9-3。第三切换基板9-1内侧边缘与切换转轴3的侧面固定。

波浪滑架组件包括波浪底板9-4、横向光轴9-5、横向滑块9-6、纵向光轴9-7、纵向滑块9-8和滚轮。波浪底板9-4固定在第三切换基板9-1的工作侧面上。波浪底板9-4的外侧面上开设有波浪形滑槽。两根与波浪底板9-4长度方向平行的横向光轴9-5分别固定在波浪底板9-4外侧面的两侧边缘。两个横向滑块9-6与两根横向光轴9-5分别构成滑动副。纵向光轴9-7的两端与两个横向滑块9-6分别固定。纵向滑块9-8与纵向光轴9-7构成滑动副。纵向滑块9-8的内侧面上支承有滚轮。滚轮位于波浪形滑槽内。滚轮的直径等于波浪形滑槽的槽宽。

波浪连接架9-2的内端固定在纵向滑块9-8的外侧面上，外端固定有波浪电磁铁9-3。第三切换基板9-1位于切换转轴3与前置辅动机构2之间并保持水平，且纵向滑块位于初始位置(滚轮位于波浪形滑槽上靠近前置滑块2-3那端)的状态下，第三切换基板9-1的工作侧面朝向正上方；波浪电磁铁9-3位于电动推杆2-2的推出杆轴线上方；波浪电磁铁的空间位置高于前置滑块且低于手柄组件内的握柄5-2；电动推杆2-2推出的过程中，手柄组件内基座5-1被吸面不断靠近波浪电磁铁9-3，并最终与类摆线电磁铁接触。

第一切换基板7-1、第二切换基板8-1、第三切换基板9-1沿切换转轴3的周向均布。

初始状态下，手柄组件内的基座5-1被吸面与切换转轴3的轴线垂直。手柄组件5内基座5-1的底面吸合在前置滑块2-3上；第一切换基板7-1的工作侧面朝向正上方。

本实用新型的工作原理具体如下：

步骤一、锻炼者用手握住手柄组件5上的握持球。电动推杆2-2推出，使得手柄组件5内基座5-1的被吸面与圆行电磁铁接触。手柄组件运动过程中，锻炼者的手掌随手柄组件5一同运动。

步骤二、圆行电磁铁通电，前置滑块2-3上的前置电磁铁断电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在圆行电磁铁7-4上。

步骤三、圆行驱动电机正转，使得动力杆7-3带动手柄组件5向远离前置滑块2-3的方向翻转180°。

步骤四、圆行驱动电机反转，使得动力杆7-3带动手柄组件5向靠近前置滑块2-3的方向翻转180°，手柄组件到达前置滑块2-3的正上方。步骤三和四中，锻炼者的手部完成两个半圆形轨迹。

步骤五、圆行电磁铁7-4断电，前置电磁铁通电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在前置滑块2-3上。

步骤六、电动推杆2-2缩回，使得手柄组件与圆行电磁铁分离。

步骤七、切换电机4正转，使得切换转轴3正转120°，第二切换基板8-1翻转至工作侧面朝向正上方的状态。

步骤八、电动推杆2-2推出，使得手柄组件5内基座5-1的被吸面与类摆线电磁铁8-6接触。

步骤九、类摆线电磁铁8-6通电，前置电磁铁断电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在类摆线电磁铁8-6上。

步骤十、类摆线驱动电机驱动行星架正转180°，使得手柄组件5带动锻炼者的手臂绕行星齿轮8-4轴线自转的同时绕太阳齿轮8-3公转。

步骤十一、类摆线驱动电机驱动行星架反转180°，使得手柄组件到达前置滑块2-3的正上方。之后，类摆线电磁铁8-6断电，前置电磁铁通电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在前置滑块2-3上。

步骤十二、电动推杆2-2缩回，使得手柄组件与类摆线电磁铁分离。

步骤十三、切换电机4驱动切换转轴3反转120°，第一切换基板7-1翻转至工作侧面朝向正上方的状态。

步骤十四、电动推杆2-2推出，使得手柄组件5内基座5-1的被吸面与圆行电磁铁接触。之后，圆行电磁铁通电，前置电磁铁断电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在圆行电磁铁7-4上。

步骤十五、圆行驱动电机正转，使得动力杆7-3带动手柄组件5翻转至手动滑块7-5的正上方。之后，圆行电磁铁7-4断电，手动电磁铁通电，使得手柄组件5内的基座5-1被吸合在手动滑块7-5上。

步骤十六、圆行驱动电机持续正转，直到动力杆在第一切换基板的工作侧面上的投影与V字形滑槽7-2在第一切换基板的工作侧面上的投影不相交(步骤十五和十六中动力杆共转动180°)。锻炼者用自身力量带动手柄组件5沿V字形滑槽7-2向远离前置滑块2-3的方向滑动，使得手柄组件到达V字形滑槽7-2远离前置滑块2-3的那一端。

步骤十七、锻炼者用自身力量带动手柄组件5沿V字形滑槽7-2向靠近前置滑块2-3的方向滑动，使得手柄组件到达V字形滑槽7-2靠近前置滑块2-3的那一端。步骤十六和十七中，锻炼者的手部完成两个V形轨迹，这一过程中不存在辅助动力。

步骤十八、圆行驱动电机反转，使得手柄组件5内基座5-1的被吸面与圆行电磁铁接触后，圆行驱动电机停转。

步骤十九、圆行电磁铁7-4通电，手动电磁铁断电，使得手柄组件5内的基座5-1被吸合在圆行电磁铁7-4上。之后，圆行驱动电机反转，使得手柄组件5到达前置滑块2-3的正上方。

步骤二十、圆行电磁铁7-4断电，前置电磁铁通电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在前置滑块2-3上。

步骤二十一、电动推杆2-2缩回，使得手柄组件与圆行电磁铁分离。

步骤二十二、切换电机4驱动切换转轴3反转120°，第三切换基板7-1翻转至工作侧面朝向正上方的状态。

步骤二十三、电动推杆2-2推出，使得手柄组件5内基座5-1的被吸面与波浪电磁铁9-3接触。之后，波浪电磁铁9-3通电，前置电磁铁断电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在波浪电磁铁9-3上。

步骤二十四、锻炼者用自身力量带动手柄组件5从波浪形滑槽的一端移动到另一端。

步骤二十五、锻炼者用自身力量带动手柄组件5沿波浪形滑槽移动至前置滑块2-3的正上方。之后，波浪电磁铁9-3断电，前置电磁铁通电，使得手柄组件5内基座5-1被吸合在前置滑块2-3上。

步骤二十六、电动推杆2-2缩回，使得手柄组件与圆行电磁铁分离。

步骤二十七、切换电机4正转，使得切换转轴3正转120°，第一切换基板7-1翻转至工作侧面朝向正上方的状态，手臂锻炼结束。