具有重力补偿的起坐站立康复系统的制作方法
【专利摘要】具有重力补偿的起坐站立康复系统。目前脑卒中、脑血管疾病患者的人数不断增多。本发明组成包括：减重吊带机构具有支撑架（19），支撑架上安装的水平伺服电机（11）通过减速器和联轴器与滚珠丝杠（15）连接，滚珠丝杠连接的重力补偿装置的坐椅面（5）具有束缚带（27），起坐椅面通过四杆机构、支撑杆固定，并与座椅伺服电机连接，支撑杆上端与靠背（7）连接，靠背与扶手连接，支撑杆下端具有脚轮。本发明用于患者的起坐站立及行走康复训练，对于起坐站立困难的脑卒中、偏瘫患者，减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立；本发明与步行器组合使用，能更好地实现患者的行走康复训练，尽快地恢复患者的生活自理能力。
【专利说明】具有重力补偿的起坐站立康复系统
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种医疗保健器械，具体涉及具有重力补偿的起坐站立康复系统。
[0002]【背景技术】:
目前我国和世界上许多国家一样，有大量的脑卒中、脑血管疾病患者，出现偏瘫及行动不便的人数不断增多，且呈年轻化趋势。医学研究表明，脑血管疾病的发生与自我保健和生活习惯密切相关，也与南北地域气候有关。据统计，我国每年新增脑血管等神经系统疾病患者超过400万人，且随着社会的老龄化，肢体运动功能障碍患者不断增加，给家庭和社会都带来了沉重的负担。医学理论和临床康复实践表明，运动康复训练对恢复中枢神经系统功能，防止肢体肌肉萎缩等均具有重要的意义。行走功能是表征人行动能力的重要标志，也是保证人进行正常独立生活的必备条件。但传统的医疗保健器械价格昂贵，使用不方便，这些问题一直得不到解决。
[0003]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种医疗保健器械，具体提供一种具有重力补偿的起坐站立康复系统。
[0004]上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，其组成包括:减重吊带机构，所述的减重吊带机构具有支撑架，所述的支撑架上安装有水平伺服电机，所述的水平伺服电机通过减速器和联轴器与滚珠丝杠连接，所述的滚珠丝杠通过螺母与重力补偿装置固连，所述的重力补偿装置具有束缚带，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的束缚带通过患者与起坐椅面连接，所述的起坐椅面通过四杆机构、支撑杆固定，所述的四杆机构与`座椅伺服电机连接，所述的座椅伺服电机、编码器、减速器通过横板安装在支撑杆框架的内部，所述的支撑杆上端与靠背连接，所述的靠背与扶手连接，所述的支撑杆下端具有脚轮。
[0005]所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机具有编码器，所述的滚珠丝杠通过左丝杠支撑和右丝杠支撑固定，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的滚筒通过减速器与重力补偿伺服电机连接，所述的重力补偿伺服电机与力传感器、螺母连接，所述的滚珠丝杠与螺母连接。
[0006]所述的一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，根据患者的不同康复阶段需求，所述的具有重力补偿的起坐站立椅具有两种工作模式，工作模式I为所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构，所述的四杆机构带动所述的起坐椅面提供辅助起坐力，工作模式2为所述的座椅伺服电机、所述的水平伺服电机、所述的重力补偿伺服电机同时启动，所述的起坐椅面和所述的束缚带同时提供辅助起坐力，所述的减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立。
[0007]所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机驱动所述的滚珠丝杠，所述的滚珠丝杠的螺母带动重力补偿装置沿支撑架的水平X向移动，所述的重力补偿装置中的伺服电机驱动所述的滚筒，所述的滚筒带动所述的绳索和所述的束缚带补偿人体的重力，使患者起坐站立更容易。
[0008]所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构中曲柄转360°，所述的起坐椅面辅助患者站立一次，所述的减重吊带机构、重力补偿装置与患者协调运动并补偿患者的重力，实现患者起坐站立过程快、中、慢三种速度。
[0009]所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，整个系统采用模块化设计，工作模式I时起坐站立椅可以与步行器组合，实现辅助起坐站立及行走康复训练；工作模式2时起坐站立椅与减重吊带机构组合，实现辅助起坐站立康复训练。
[0010]所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2 ;对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式I与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
[0011]本发明的有益效果: 1、本发明能够帮助脑卒中、偏瘫及行动不便的患者更好地完成起坐站立及行走康复训练，根据患者的不同康复阶段需求，本发明提供的具有重力补偿的起坐站立康复系统，整个系统采用模块化设计，其模块化子系统包括起坐站立椅、减重吊带机构水平驱动装置、重力补偿装置。对于康复训练的早期，患者起坐站立困难，选择系统的工作模式2，水平伺服电机、重力补偿伺服电机、座椅伺服电机同时起动，起坐椅面和束缚带共同提供辅助起坐力，实现患者的起坐站立康复训练。减重吊带机构相当于护理人员換扶患者起坐站立。
[0012]2、本发明通过束缚带绳索的张力F’和倾角α，来补偿患者体重，使患者起坐站立更容易。
[0013]3、本发明其控制系统软硬件亦采用模块化设计，硬件为基于PC的数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的开放式运动控制器。该控制系统具有信息处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点。
[0014]4、本发明具有结构简单、可靠性高、适应性好、使用维护方便等优点。对于起坐站立困难的脑卒中、偏瘫患者，减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立，能更好地实现患者的起坐站立康复训练。
[0015]5、本发明是帮助脑卒中、偏瘫及行动不便的患者完成康复训练的起坐站立系统，能更好地满足不同康复阶段需求，尽快地恢复患者的生活自理能力。
[0016]6、本发明其控制系统亦采用模块化设计，是基于PC的数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的开放式运动控制器。如图7所示，其控制系统硬件包括上位机PC 20、以太网控制器28、DSP 29、FPGA 30，该控制系统具有信息处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点。
[0017]7、本发明对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2 ;对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式I与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
[0018]【专利附图】
【附图说明】:
附图1:减重吊带机构结构示意图。
[0019]附图2:重力补偿装置结构示意图。
[0020]附图3:起坐站立椅不意图。[0021]附图4:起坐站立康复系统控制方案。
[0022]附图5:人体起坐站立过程示意图。
[0023]附图6:起坐站立时躯干质心运动轨迹。
[0024]附图7:起坐椅面转角变化曲线。
[0025]【具体实施方式】:
实施例1:
一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，其组成包括:减重吊带机构，如图1所示，所述的减重吊带机构具有支撑架19，所述的支撑架上安装有水平伺服电机11，所述的水平伺服电机通过减速器13和联轴器14与滚珠丝杠15连接，所述的滚珠丝杠通过螺母与重力补偿装置固连，如图2所示，所述的重力补偿装置具有束缚带27，所述的束缚带通过绳索25与滚筒24连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器26，所述的束缚带通过患者与起坐椅面5连接，如图3所示，所述的起坐椅面通过四杆机构4、支撑杆10固定，所述的四杆机构与座椅伺服电机I连接，所述的座椅伺服电机、编码器2、减速器3通过横板8安装在支撑杆框架的内部，所述的支撑杆上端与靠背7连接，所述的靠背与扶手6连接，所述的支撑杆下端具有脚轮9。
[0026]实施例2:
根据实施例1具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机具有编码器12，所述的滚珠丝杠通过左丝杠支撑18和右丝杠支撑17固定，所述的束缚带通过绳索25与滚筒24连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器26，所述的滚筒通过减速器23与重力补偿伺服电机21连接，所述的重力补偿伺服电机与力传感器22、螺母16连接，所述的滚珠丝与螺母连接。
[0027]实施例3:
利用实施例1或2所述的一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，根据患者的不同康复阶段需求，所述的具有重力补偿的起坐站立椅具有两种工作模式，工作模式I为所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构，所述的四杆机构带动所述的起坐椅面提供辅助起坐力，工作模式2为所述的座椅伺服电机、所述的水平伺服电机、所述的重力补偿伺服电机同时启动，所述的起坐椅面和所述的束缚带同时提供辅助起坐力，减重吊带机构相当于护理人员換扶患者起坐站立。
[0028]实施例4:
根据实施例1- 3之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的水平伺服电机驱动所述的滚珠丝杠，所述的滚珠丝杠的螺母带动重力补偿装置沿支撑架的水平X向移动，所述的重力补偿装置中的伺服电机驱动所述的滚筒，所述的滚筒带动所述的绳索和所述的束缚带补偿人体的重力，使患者起坐站立更容易。
[0029]实施例5:
根据实施例1- 4之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构中曲柄转360°，所述的起坐椅面辅助患者站立一次，所述的减重吊带机构、重力补偿装置与患者协调运动并补偿患者的重力，实现患者起坐站立过程快、中、慢三种速度。
[0030]实施例6:根据实施例1-5之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，整个系统采用模块化设计，工作模式I时起坐站立椅可以与步行器组合，实现辅助起坐站立及行走康复训练；工作模式2时起坐站立椅与减重吊带机构组合，实现辅助起坐站立康复训练。
[0031]实施例7:
根据实施例1-6之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2 ;对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式I与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
[0032]实施例8:
根据实施例1-7之一所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，所述的患者起坐站立过程示意图如图5所示，以男性身高1.70m,体重70kg，小腿、大腿、躯干长度分别取J1=0.42m, 72=0.39m, 73=0.51m,其质心矩分别取 7el=0.22m, 7c2=0.2m, 7e3=0.25m ;束缚带27与躯干质心C3近似重合，人体起坐站立时躯干质心C3在Oxy坐标系中的运动轨迹如图6所示，躯干质心C3的运动范围Xe3为[-0.39，0.063]，7。3为[0.67，1.06];由此可得减重吊带机构水平驱动装置的运动范围[0，0.453]，重力补偿装置的运动范围[0，0.39];以快、中、慢三种速度起坐站立时，图7是起坐椅面转角Θ变化曲线示意图。
[0033]实施例9:
根据实施例1-6所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其控制系统如图4所示，采用基于PC的数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的开放式运动控制器；其控制系统硬件包括上位机PC 20、以太网控制器28、DSP 29、FPGA 30，该控制系统具有信息处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点。`
【权利要求】
1.一种具有重力补偿的起坐站立康复系统，其组成包括:减重吊带机构，其特征是:所述的减重吊带机构具有支撑架，所述的支撑架上安装有水平伺服电机，所述的水平伺服电机通过减速器和联轴器与滚珠丝杠连接，所述的滚珠丝杠通过螺母与重力补偿装置固连，所述的重力补偿装置具有束缚带，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的束缚带通过患者与起坐椅面连接，所述的起坐椅面通过四杆机构、支撑杆固定，所述的四杆机构与座椅伺服电机连接，所述的座椅伺服电机、编码器、减速器通过横板安装在支撑杆框架的内部，所述的支撑杆上端与靠背连接，所述的靠背与扶手连接，所述的支撑杆下端具有脚轮。
2.根据权利要求1所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是:所述的水平伺服电机具有编码器，所述的滚珠丝杠通过左丝杠支撑和右丝杠支撑固定，所述的束缚带通过绳索与滚筒连接，所述的绳索缠绕在滚筒上，所述的绳索具有倾角传感器，所述的滚筒通过减速器与重力补偿伺服电机连接，所述的重力补偿伺服电机与力传感器、螺母连接，所述的滚珠丝杠与螺母连接。
3.利用权利要求1或2所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是:根据患者的不同康复阶段需求，所述的具有重力补偿的起坐站立椅具有两种工作模式，工作模式I为所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构，所述的四杆机构带动所述的起坐椅面提供辅助起坐力，工作模式2为所述的座椅伺服电机、所述的水平伺服电机、所述的重力补偿伺服电机同时启动，所述的起坐椅面和所述的束缚带同时提供辅助起坐力，所述的减重吊带机构相当于护理人员搀扶患者起坐站立。
4.根据权利要求1或2或3所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是:所述的水平伺服电机驱动所述的滚珠丝杠，所述的滚珠丝杠的螺母带动重力补偿装置沿支撑架的水平X向移动，所述的重力补偿装置中的伺服电机驱动所述的滚筒，所述的滚筒带动所述的绳索和所述的束缚带补偿人体的重力，使患者起坐站立更容易。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是:所述的座椅伺服电机驱动所述的四杆机构中曲柄转360°，所述的起坐椅面辅助患者站立一次，所述的减重吊带机构、重力补偿装置与患者协调运动并补偿患者的重力，实现患者起坐站立过程快、中、慢三种速度。`
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是:整个系统采用模块化设计，工作模式I时起坐站立椅可以与步行器组合，实现辅助起坐站立及行走康复训练；工作模式2时起坐站立椅与减重吊带机构组合，实现辅助起坐站立康复训练。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的具有重力补偿的起坐站立康复系统，其特征是:对于康复训练的早期患者，起坐站立困难，采用工作模式2 ;对于已具有一定的起坐能力，但行走困难的患者，采用工作模式I与步行器组合，可更好地实现患者的起坐站立及行走康复训练。
【文档编号】A63B23/04GK103767855SQ201410059560
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】董玉红, 张立勋, 陈志缘 申请人:哈尔滨理工大学