专利名称：主被动式肢体协调运动康健轮椅的制作方法
技术领域：
本发明涉及康复训练器，更具体地说特别是偏瘫患者肢体协调运动的康复与健身轮椅。
背景技术：
中风是一种多发于中、老年人的急性脑血管病，是严重威胁人类健康的疾病。中风后的病人多半有不同程度的残疾，严重者甚至丧失正常生活能力。偏瘫是中风的主要后遗症之一，对于患者来说，偏瘫不论是对其生活，还是对其在精神都造成极大的伤害。病人在医院经过一段时期的积极治疗，病情稳定后，需要对后遗的缺损进行一系列的康复治疗。实践证明，康复治疗对于病人恢复正常的生活能力，对其回归社会是一个很重要的促进因素。随着社会的需求，出现了许多偏瘫康复训练器械，其中，多数是为满足固定场所的训练，也有一些可以使用在任意场合下的轮椅式康复器械，在一定程度上扩大了患者的活动与训练范围，但目前的康复轮椅在上肢、下肢与身体的协调运动上，功能较弱，上肢与下肢的运动方式也比较单一。不能满足不同训练方式的需要。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种主被动式肢体协调运动康健轮椅，不受场地所限，结合健身与康复、主动与被动训练等多种功能与一体，能够使上肢、下肢与身体协调运动得到有效训练，促进康复、增强健康。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明的结构特点是设置轮椅，在轮椅的两侧，呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；所述上肢机构具有位于扶手外侧的纵向把手，纵向把手连同其支撑板具有在前后和左右两个方向上的自由度；所述下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏；驱动电机及换向传动机构设置在轮椅的底部，换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、本发明可以在室内和室外不同场合中进行使用，扩大了患者的康复训练范围和时间。
2本发明可以电动驱动，也可以是电动与健康肢体的共同驱动，利用健侧肢体的主动运动带动患侧肢体的被动运动，使得健康肢体获得进一步锻炼，患侧肢体同时获得康复训练，达到健身与康复相结合。
3、本发明可以获得上肢机构、下肢机构与身体之间的协调运动。
4、本发明可以使上肢运动不局限在一个自由度上，提高了上肢康复训练效果。
5、本发明脚踏运动轨迹为连杆机构中连杆上点的轨迹，较之常规的圆运动轨迹使腿部可以获得更好的训练效果。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本实用新型侧视结构示意图。
图3为本发明换向传动机构结构示意图。
图4为本发明换向传动机构中轴移驱动轮与换向轴配合结构示意图。
图5为本发明上肢机构结构示意图。
图6为本发明上肢机构中“十”字铰链轴结构示意图。
图中标号1手部侧动双端轴、2脚部动作双端轴、3手部摆动单端轴、4手动操纵轴、5电动轴、6离合器、7驱动链轮、8拨叉、9离合传动轴、10拨叉轴、11换向轴、12过渡齿轮、13轴移驱动轮、14螺杆套、15机壳、16加厚齿轮、17支撑杆、18同步带轮、19圆锥齿轮、20轮椅、21扶手、22纵向把手、23支撑板、24脚踏、25手柄、26机架、27曲柄、28连杆、29为“+”字铰链轴、30支座、31转盘、32拐杆、33连架杆、34球铰、35弹簧。
以下通过具体实施方式
对本发明作进一步说明参见图1、图2，设置轮椅20，在轮椅20的两侧，呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；上肢机构具有位于扶手21外侧的纵向把手22，纵向把手22连同其支撑板23具有在前后和左右两个方向上的自由度；下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏24；驱动电机及换向传动机构设置在轮椅20的底部，换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅20的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。
参见图3，平行设置各输出轴，包括一根手部侧动双端轴1、一根脚部动作双端轴2和两根手部摆动单端轴3，其中，两根手部摆动单端轴3处在同一轴线上，其输出端位于相对的两外侧端；各轴的传动状态包括脚部动作双端轴1与手部侧动双端轴2同步转动，两根手部摆动单端轴3保持静止；脚部动作双端轴1与手部摆动单端轴3同步转动，两根手部摆动单端轴3相互同向或反向转动，手部侧动双端轴2保持静止。
具体实施中平行设置各驱动轴，包括一根可转动并可轴移的手动操纵轴4、一根带有驱动链轮7并在两端带有离合器6的电动轴5；平行设置各传动轴，包括两根分处于所述电动轴5的同轴位置的两端侧，并通过各自带有拨叉8的离合器与电动轴5的任意一端离合传动的离合传动轴9；一根可通过其自身的转动带动两只离合器拨叉8同向轴移的拨叉轴10，一根通过换向使两根手部摆动单端轴3同向或反向转动的换向轴11；电动轴5与脚部动作双端轴2之间以带轮直接传动，两根离合传动轴9中的一根与手部侧动双端轴1齿轮啮合传动，另一根与处在同侧的一根手部摆动单端轴3齿轮啮合传动，该侧手部摆动单端轴3与换向轴11的一端以一对齿轮直接啮合传动，换向轴11的另一端与另一侧手部摆动单端轴3有两种传动状态，一种是换向轴11与手部摆动单端轴3以一对齿轮直接啮合传动，另一种在换向轴11与手部摆动单端轴3之间设置过渡齿轮12换向啮合传动；手动操纵轴4有两种操纵状态，一种是与拨叉轴10齿轮啮合双向传动，另一种是与设置在换向轴11上的轴移驱动轮13齿轮啮合传动。
具体实施中，拨叉8与拨叉轴10之间为螺纹配合。
图4所示，轴移驱动轮13以其内螺纹与螺杆套14形成螺纹配合，螺杆套14与换向轴11形成回转副。其中，轴移驱动轮13只能转动，不能轴向移动，螺杆套14只能轴向移动的而不能转动。
设置在两根手部摆动单端轴3上的传动齿轮采用加厚齿轮16，这样可以更进一步简化结构，减少齿轮的数量。
图1所示，运动转换机构整体设置在机壳15中，各输出轴在机壳15的两侧板上伸出。
参见图5、图6，上肢机构包括在纵向把手22的上端设置手柄25、在支撑板23的下方设置机架26，在机架26与支撑板23之间，设置两组运动平面相互垂直的平面连杆机构；两组平面连杆机构中的曲柄27一端与转轴固联，另一端与连杆28联动，连杆28的另一杆端铰接在支撑板23上；两组平面连杆机构共用一根支撑杆17，支撑杆17一端固定在机架26上，另一端通过球面副与支撑板23联接；在连杆28与支撑板23之间采用“十”字铰链联接。
具体实施中，在上肢机构中设置两只轴线相互平行、并且其轴线与其中一组连杆机构运动平面相平行的同步带轮18，其中，运动平面与同步带轮轴线平行的连杆机构中的曲柄27与对应设置的同步带轮18通过圆锥齿轮19进行传动，另一组连杆机构中的曲柄27与对应设置的同步带轮18直接传动。
图6所示，“十”字铰链是设置呈“十”字的铰链轴29，“十”字铰链轴29，在一轴线上与固定在支撑板23上的支座30形成回转副，在另一轴线上与所述连杆28形成回转副。
此外，在连杆28与曲柄27之间设置球铰34形成球面副；在手柄25与纵向把手22之间形成回转副；在支撑杆17的上部与支撑板23之间设置复位弹簧35。
图1所示，下肢机构包括由脚部动作双端轴2带传动的转盘31，拐杆32以其拐点铰接在转盘31的偏心位置上，拐杆32的前端由回转销连接脚踏24，拐杆32的尾端与连架杆33铰接，连架杆33用回转副与椅架相连接，位于两侧的拐杆在转盘上铰接的偏心位置为180°相位差。以使两只脚踏保持在一前一后的位置上，与人的走路姿态相符合。
使用时状态包括将手动操纵轴4轴向推入在图3所示的位置上，手动操纵轴4与拨叉10啮合传动，当顺时针转动手动操纵轴4，左侧拨叉8使电动轴5通过离合器6与位于其左端的离合传动轴9啮合传动，并由该位于左端的离合传动轴9带动手部侧动双端轴1转动，与此同时，电动轴5通过带轮带动脚部动作双端轴2同步转动；离合器6与位于其右端的离合传动轴9分离。在这一状态中，两侧纵向把手同向左右摆动，同时两侧脚踏按180°的相位差在各自竖直平面内转动。
将手动操纵轴4轴向推入在图3所示的位置上，手动操纵轴4与拨叉10啮合传动，当逆时针转动手动操纵轴4，右侧拨叉8使电动轴5通过离合器6与位于其右端的离合传动轴9啮合传动，并由该位于右端的离合传动轴9带动位于右端的手部摆动单端轴3转动，与此同时，电动轴5同样通过带轮带动脚部动作双端轴2同步转动；离合器6与位于其左端的离合传动轴9分离；对于这一状态，两根手部摆动单端轴3具有如下两种动作方式方式1，如图3所示，位于右端的手部摆动单端轴3通过换向轴11及其间的齿轮直接传动，两根手部摆动单端轴3实现同向同步转动；在这一方式中，两侧纵向把手同向前后摆动，同时两侧脚踏按180°的相位差在各自竖直平面内转动。
方式2，将手动操纵轴4沿其轴向拉向右侧，使其与轴移驱动轮13相啮合，转动手动操纵轴4，即可通过轴移驱动轮13将换向轴11向左推动，于是，换向轴11与位于左侧的手部摆动单端轴3之间通过过渡轮12进行啮合传动，两根手部摆动单端轴3实现反向同步转动，在这一状态中，两侧纵向把手一前一后前后摆动，同时两侧脚踏按180°的相位差在各自竖直平面内转动。
具体使用中，各输出轴也可以作为动力输入端，使得运动转换机构的动力分别来自于上肢或下肢的运动。比如，以脚部运动通过脚部动作双端轴2带动运动转换机构，进而带动上肢进行运动；以手柄25为驱动件，握住手柄25，反复进行左右或前后摆动的动作。
权利要求
1.主被动式肢体协调运动康健轮椅，其特征是设置轮椅(20)，在轮椅(20)的两侧，呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；所述上肢机构具有位于扶手(21)外侧的纵向把手(22)，纵向把手(22)连同其支撑板(23)具有在前后和左右两个方向上的自由度；所述下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏(24)；驱动电机及换向传动机构设置在轮椅(20)的底部，换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅(20)的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。
2.根据权利要求1所述的康健轮椅，其特征是所述平行设置的各输出轴，包括一根手部侧动双端轴(1)、一根脚部动作双端轴(2)和两根手部摆动单端轴(3)，所述两根手部摆动单端轴(3)处在同一轴线上，其输出端位于相对的两外侧端；各轴的传动状态包括脚部动作双端轴(1)与手部侧动双端轴(2)同步转动，两根手部摆动单端轴(3)保持静止；脚部动作双端轴(1)与手部摆动单端轴(3)同步转动，两根手部摆动单端轴(3)相互同向或反向转动，手部侧动双端轴(2)保持静止。
3.根据权利要求2所述的康健轮椅，其特征是所述上肢机构包括在纵向把手(22)的上端设置手柄(25)、在支撑板(23)的下方设置机架(26)，在机架(26)与支撑板(23)之间，设置两组运动平面相互垂直的平面连杆机构；所述两组平面连杆机构中的曲柄(27)一端与转轴固联，另一端与连杆(28)联动，连杆(28)的另一杆端铰接在支撑板(23)上；所述两组平面连杆机构共用一根支撑杆(17)，所述支撑杆(17)一端固定在机架(26)上，另一端通过球面副与支撑板(23)联接；在所述连杆(28)与支撑板(23)之间采用“十”字铰链联接。
4.根据权利要求3所述的康健轮椅，其特征是在所述上肢机构中，设置两只轴线相互平行、并且其轴线与其中一组连杆机构运动平面相平行的同步带轮(18)，其中，运动平面与同步带轮轴线平行的连杆机构中的曲柄(27)与对应设置的同步带轮(18)通过圆锥齿轮(19)进行传动，另一组连杆机构中的曲柄(27)与对应设置的同步带轮(18)直接传动。
5.根据权利要求3所述的康健轮椅，其特征是所述“十”字铰链是设置呈“十”字的铰链轴(29)，所述“十”字铰链轴(29)，在一轴线上与固定在支撑板(23)上的支座(30)形成回转副，在另一轴线上与所述连杆(28)形成回转副。
6.根据权利要求2所述的康健轮椅，其特征是所述下肢机构包括由脚部动作双端轴(2)带传动的转盘(31)，拐杆(32)以其拐点铰接在转盘(31)的偏心位置上，拐杆(32)的前端由回转销连接脚踏(24)，拐杆(32)的尾端与连架杆(33)铰接，连架杆(33)用回转副与椅架相连接，位于两侧的拐杆在转盘上铰接的偏心位置为180°相位差。
全文摘要
主被动式肢体协调运动康健轮椅，其特征是在轮椅的两侧呈对称设置相互联动的上肢机构和下肢机构；上肢机构具有位于扶手外侧的纵向把手，纵向把手连同其支撑板具有在前后和左右两个方向上的自由度；下肢机构具有一对分别在各自的竖直平面内运动的脚踏；换向传动机构中平行设置的各输出轴的轴端伸出在轮椅的两侧，并通过带传动与两组上肢机构和两组下肢机构进行联动。本发明不受场地所限，结合健身与康复、主动与被动训练等多种功能与一体，能够使上肢、下肢与身体协调运动得到有效训练，促进康复、增强健康。
文档编号A61H1/00GK1883429SQ20061008801
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月16日 优先权日2006年6月16日
发明者王勇, 陈恩伟, 张丰利, 朱长江, 吴建军, 徐玉亮, 陈承伟 申请人:合肥工业大学