用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台及训练方法_2

文档序号:9425964阅读:来源:国知局
,保证了腰部康复训练的效果。
[0028]本发明通过传感器的使用不仅保证了康复训练的精度和安全,还实现了装置的自动化。其中,通过压力传感器801实时监测气动人工肌肉的压力,防止了气动人工肌肉由于压力变化导致输出力变化带来的安全隐患,保证了康复训练的安全。通过激光测距传感器802检测大小腿模块的高度,实现了高度的自动调节。通过编码器803检测小腿模块转动的角度,保证了康复训练的精度。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的整体结构示意图。
[0030]图2为本发明的整体结构主视图。
[0031 ] 图3为本发明的整体结构俯视图。
[0032]图4为本发明的下肢调节平台整体结构示意图。
[0033]图5为本发明的下肢调节平台主视图。
[0034]图6为本发明的下肢调节平台俯视图。
[0035]图7为本发明的下肢调节平台中小腿模块的局部示意图。
[0036]图8为本发明的下肢调节平台中大腿模块的局部示意图。
[0037]图9为本发明的下肢调节平台中转动关节的局部示意图。
[0038]图10为本发明的下肢调节平台中的转动轴示意图。
[0039]图11为本发明的下肢运动机械结构简图。
[0040]图12为本发明的下肢调节平台中的大腿支架示意图。
[0041]图13为本发明的下肢调节平台中的转动关节示意图。
[0042]图14为本发明的下肢调节平台中的传感器安装示意图。
[0043]图15为本发明的下肢调节平台中的激光测距传感器安装示意图。
[0044]图16为本发明的下肢调节平台系统控制流程图。
[0045]图中,招合金型材框架100,腰带单元200,下肢自动调节平台单元300,髋关节弹性绑带301,腿部弹性绑带支架302,腿部弹性绑带303,大腿支架304,轴承305,转动关节306,小腿部弹簧307,小腿部柔索308,小腿支架309,小腿部气动人工肌肉310,转动关节气动人工肌肉311,转动关节弹簧312,同步带313,同步带轮314,转动轴315,大腿部气动人工肌肉316,大腿部弹簧317,大腿部柔索318,髋关节弹性绑带支架319,平键320,站立平台400,电机单元500,柔索600,滑轮单元700,检测单元800,压力传感器801,激光测距传感器802,编码器803。
[0046]具体实施方法
现结合附图详细说明本发明的结构特点。
[0047]参见图1,用于腰部康复训练的装置,包括一个铝合金型材框架100。所述铝合金型材框架100是由铝合金型材搭建的矩形框架体。铝合金型材框架100固定在地基上。
[0048]参见图2,在铝合金型材框架100内还设有下肢自动调节平台单元300、站立平台400、电机单元500、柔索600、和滑轮单元700。
[0049]参见图1,在铝合金型材框架100的顶部设有4个滑轮单元700。在每个滑轮单元700下方设有I个电机单元500。每个电机单元500的卷筒轴均与一根柔索600相连。参见图3,每根柔索600均绕过滑轮单元700后与站立平台400相连。即通过滑轮单元700实现柔索600的变向,通过电机单元500实现柔索600长度的变化,从而实现与之相连的站立平台400空间位姿的变化,进而调整患者站立与活动时的姿态。换言之,四个电机单元500分别由电机和与其输出轴相连的锥齿轮对传动链及与大锥齿轮同轴相连的卷筒组成,且均布固定安装在铝合金型材框架100中的平板上。滑轮单元700中的滑轮底端安装轴与交叉圆锥滚子轴承内圈过盈配合,交叉圆锥滚子轴承外圈通过支架固定安装在铝合金型材框架100顶部,使得滑轮可以自由转动。柔索600 —端分别与电机单元500中的卷筒连接,另一端经过滑轮单元700中的滑轮与站立平台400相连接。S卩,通过电机单元500中的电机旋转,带动与之相连的卷筒旋转,使得缠绕在上面的柔索600伸缩,从而带动站立平台400的运动。四根柔索600长度的变化可实现站立平台400在空间中位姿的变化。
[0050]参见图1,腰带单元200中的四个分别固定在铝合金型材框架100前后左右位置上的气动人工肌肉,提供轴向驱动力,通过与之相连接的联接装置作用于患者腰部,而腰带单元200中的弹簧用来平衡联接装置的重力。
[0051]参见图2,进一步说,腰带单元200不仅能够辅助患者达到完成弯腰康复训练的效果,还能起到固定支撑患者上躯干的作用,使得患者上躯干保持平衡。
[0052]参见图4,在站立平台400上设有下肢自动调节平台单元300。所述下肢自动调节平台单元300与患者的腿部活动连接,约束、支撑、并调节患者的直立时的腿部姿态与腰部活动时的腿部姿态。即通过下肢自动调节平台单元300的支撑、约束与调节,使患者的腿部在下肢自动调节平台单元300的工作范围内做弯曲或伸直运动,如图11所示。
[0053]即通过站立平台400、下肢自动调节平台单元300的联合运动,共同调节站在站立平台400上的不同患者的腿部姿态、以及对患者腰部进行康复训练过程中的腿部姿态。
[0054]进一步说,在下肢自动调节平台单元300上设有检测单元800。通过检测单元800将下肢自动调节平台单元300的工作姿态反馈给工控机。由工控机计算得到患者的腿长及下肢自动调节平台单元300的弯曲角度。
[0055]工控机将人工输入的运动执行参数与计算获得的患者的腿长、下肢自动调节平台单元300的弯曲角度相结合,分别驱动下肢自动调节平台单元300、站立平台400、电机单元500运动。
[0056]参见图1,在铝合金型材框架100内设有一组腰带单元200。通过腰带单元200的约束与长度调整,使患者的腰部在腰带单元200的约束与长度调整下,辅助腰部做弯曲和直挺运动。
[0057]即通过站立平台400、下肢自动调节平台单元300、腰带单元200的联合运动,共同调节站在站立平台400上的患者的腰部挺直时的腿部姿态以及腰部做弯曲活动时的腿部姿态。
[0058]参见图5,下肢自动调节平台单元300包括髋关节弹性绑带301、髋关节弹性绑带支架319和2个辅助腿部运动的调节装置。
[0059]所述髋关节弹性绑带301为近似椭圆形的弹性材质的带子。优选的方案是,髋关节弹性绑带301为皮带或橡胶带。在髋关节弹性绑带301长轴方向的两端分别连有I个髋关节弹性绑带支架319。髋关节弹性绑带支架319的呈Y字形。在每个髋关节弹性绑带支架319的底部均设有I对髋关节插板。所述髋关节插板插在相邻的辅助腿部运动的调节装置上。所述辅助腿部运动的调节装置为长条状,且均可弯曲、伸缩,如图11所示。
[0060]每个辅助腿部运动的调节装置的底部均分别与站立平台400的顶面相连接,如图6所示。
[0061]参见图5,每个辅助腿部运动的调节装置均由小腿模块和大腿模块两部分构成。
[0062]参见图9,小腿模块的底端与站立平台400的顶面固定连接。小腿模块的长度能够伸缩变化。
[0063]参见图8,小腿模块的顶部与大腿模块底端活动连接。大腿模块的长度能够伸缩变化。大腿模块底端能够绕小腿模块的顶部旋转。
[0064]参见图7,大腿模块的顶端与相邻的髋关节弹性绑带支架319活动连接。
[0065]即大腿模块相对站立平台400的高度是可调的。髋关节弹性绑带支架319相对站立平台400的高度是可调的。
[0066]大腿模块以及经髋关节弹性绑带支架319与大腿模块相连的髋关节弹性绑带301能够绕小腿模块的顶部转动。
[0067]参见图7,大腿模块包括腿部弹性绑带支架302、腿部弹性绑带303、大腿支架304、轴承305、同步带轮314、转动轴315、大腿气动人工肌肉316、大腿部弹簧317、大腿部柔索318。
[0068]参见图12,大腿支架304呈U形,包括2个大腿段直板和I个大腿段底板。所述的2个大腿段直板均竖直方向放置,且相互平行。通过大腿段底板将2个大腿段直板的底部连接在一起。
[0069]在每个两块大腿段直板的顶面均开有I个大腿段插槽孔。所述大腿段插槽孔与髋关节插板的外形相对应。即髋关节插板插在相邻的大腿段插槽孔中,如图7所示。
[0070]在大腿段底板上方、2个大腿段直板之间设有I个大腿段横板。在大腿段横板上开有一个小孔。
[0071]参见图7,在大腿段底板的顶面与大腿气动人工肌肉316的底部固定连接。大腿气动人工肌肉316的顶端与大腿部柔索318的一端相连接。大腿部柔索318的另一端穿过大腿段横板上的小孔后与髋关节弹性绑带支架319的底面相连接。在位于大腿段横板上方的大腿部柔索318的外部套有大腿部弹簧317。所述大腿部弹簧317的顶部与髋关节弹性绑带支架319底面相接触,大腿部弹簧317的底部与顶板的顶面相接触。
[0072]参见图12,在大腿段底板的底面设有2个大腿段插板。所述大腿段插板均竖直向下延伸,且相互平行。在大腿段插板上均开有圆孔,在每个大腿段插板的圆孔内配有轴承305,在相邻的2个轴承305之间配有转动轴315,参见图10。
[0073]在大腿支架304 —侧的大腿段直板外侧水平连接有腿部弹性绑带支架302。在腿部弹性绑带支架302的末端设有腿部弹性绑带303。在大腿支架304另一侧的转动轴315的端部设有同步带轮314,参见图10。
[0074]参见图4、7和11,当大腿气动人工肌肉316伸缩时,通过大腿部柔索318及大腿部弹簧317共同牵引髋关节弹性绑带支架319伸缩运动,进而调节与大腿支架304相连的腿部弹性绑带支架302、腿部弹性绑带303相对引髋关节弹
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