站坐位集成脊椎康复机器人及其控制方法与流程

本发明涉及康复设备领域，具体涉及一种康复机器人，尤其是一种站坐位集成脊椎康复机器人及其控制方法。

背景技术：

当前市场上的脊椎康复机器人定位于脊柱功能恢复和测试，腰背痛等退行性疾病，按运动功能分为“前屈”、“后伸”、“旋转”。按结构，有依照各个功能独立为一个设备的，也有集合几个功能一起为一个设备的，但这些设备全部为坐位训练。

综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的脊椎康复机器人只能坐位训练，不能站位训练。

技术实现要素：

本发明提供一种站坐位集成脊椎康复机器人及其控制方法，以解决现有的脊椎康复机器人只能坐位训练，不能站位训练的问题。

为此，本发明提出一种站坐位集成脊椎康复机器人，所述站坐位集成脊椎康复机器人包括：

底座；

座椅，能活动的设置在所述底座上；

胸部及背部夹持装置，位于所述座椅的上方，所述胸部及背部夹持装置通过第一转轴铰接在所述底座上，所述第一转轴位于水平方向；

第一传动装置，连接所述第一转轴；

第一驱动装置，连接所述第一传动装置。

进一步地，所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：第一导轨连接板，设置在所述底座上并连接所述第一转轴；所述第一传动装置包括：第一环形导轨、第一同步带轮和第一 同步带，其中，第一环形导轨固定连接在所述第一导轨连接板的外缘；第一同步带轮设置在所述底座上；第一同步带连接在所述第一环形导轨与所述第一同步带轮之间。

进一步地，所述第一驱动装置为第一电机，所述第一电机连接所述第一同步带轮并设置在所述底座上。

进一步地，所述底座包括：底板和侧向设置在底板上的侧板，所述第一转轴设置在所述侧板上。

进一步地，所述座椅通过前后翻转或者前后滑动的方式能活动的设置在所述底座上。

进一步地，所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：连接在所述胸部及背部夹持装置与所述第一转轴之间的连接杆，所述连接杆为弯曲的。

进一步地，所述第一环形导轨所在的平面为竖直平面，所述第一环形导轨位于所述胸部及背部夹持装置与座椅的侧向。

进一步地，所述第一环形导轨转动的角度范围为向前70度到向后30度。

进一步地，所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：设置在所述侧板上对所述第一同步带导向的第一导向轮，所述第一导向轮设置在所述第一环形导轨的外侧，所述第一导向轮与所述第一环形导轨位于同一平面内。

进一步地，所述胸部及背部夹持装置通过第二转轴铰接在所述连接杆上，所述第二转轴竖直设置；

所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：

第二导轨连接板，设置在所述连接杆上并连接所述第二转轴；

第二环形导轨，固定连接在所述第二导轨连接板的外缘；

第二同步带轮，设置在所述连接杆上；

第二电机，设置在所述连接杆上；

第二同步带，连接在所述第二同步带轮与第二环形导轨上。

本发明还提出一种站坐位集成脊椎康复机器人的控制方法，所述控制方法采用前面所述的站坐位集成脊椎康复机器人，所述控制方法包括：将胸部及背部夹持装置安装在所述座椅上方，通过驱动胸部及背部夹持装置绕第一转轴转动，实现所述胸部及背部夹持装置在坐位姿态下的前屈或后伸。

进一步地，所述控制方法还包括：在完成坐位姿态下的前屈或后伸后，将所述座椅从所述胸部及背部夹持装置下方移开，升高所述第一转轴，然后再通过驱动所述胸部及背部夹持装置绕第一转轴转动，实现所述胸部及背部夹持装置在站位姿态下的前屈或后伸。

本发明中，胸部及背部夹持装置通过第一转轴铰接在所述底座上，所述第一转轴位于水平方向，因而胸部及背部夹持装置能够前屈后伸，在此基础上，座椅，能活动的设置在所述底座上，胸部及背部夹持装置能升降的设置在所述底座上，能够对座椅和胸部及背部夹持装置的调整，能够使人体在坐位和站位之间进行调整，在坐位和站位都能够实现康复训练，因而，解决了现有的脊椎康复机器人只能坐位训练，不能站位训练的问题。

本发明集成前屈、后伸、旋转三个训练维度，同时提供站位训练姿态，具有更广阔的市场应用，不仅可以进行通常的脊柱功能恢复和测试、腰背痛康复，针对腰椎术后康复尤为重要。

附图说明

图1为本发明的站坐位集成脊椎康复机器人的整体结构示意图；

图2为本发明的第一同步带与第一环形导轨的连接结构；

图3为本发明的第二环形导轨的结构。

附图标号说明：

1底座2电机3座椅4胸部及背部夹持装置5导向轮6第一同步轮7第一导板8第一导轨9第一同步带10第一转轴11底板13侧板41连接杆62第二同步轮72第二导板82第二导轨92第二同步带

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1所示，本发明实施例的站坐位集成脊椎康复机器人包括：

底座1；

座椅3(髋部固定及座椅模块)，能活动的设置在所述底座1上；

胸部及背部夹持装置4(也称颈椎和脑部支撑模块，或者为背部加持及旋转模块)，位于所述座椅3的上方，胸部及背部夹持装置4可以通过绑带与人体的胸部固定，实现对人体颈椎或者胸部的连接或夹持，而且胸部及背部夹持装置4还能同时为人体的背部提供支撑，具有靠背的功能，从而实现对颈椎或者胸部的康复训练，并且所述胸部及背部夹持装置3与第一转轴10连接，胸部及背部夹持装置4通过第一转轴10铰接在所述底座1上， 所述第一转轴位于水平方向，因此，胸部及背部夹持装置3能够前屈后伸；此外，胸部及背部夹持装置4还可以能升降的设置在所述底座上，这样，胸部及背部夹持装置能够上下移动，能够为人体在坐位和站位之间进行调整提供空间，胸部及背部夹持装置升高即可实现站坐位的转换；

第一传动装置，连接所述第一转轴；

第一驱动装置，连接所述第一传动装置。

通过第一传动装置的传动，第一驱动装置带动第一转轴10转动，第一转轴10与胸部及背部夹持装置连接，所以，胸部及背部夹持装置4相对于底座前屈后伸运动，在此基础上，座椅，能活动的设置在所述底座上，能够使人体在坐位和站位之间进行调整，在坐位和站位都能够实现康复训练，因而，解决了现有的脊椎康复机器人只能坐位训练，不能站位训练的问题。胸部及背部夹持装置能升降的设置在所述底座上，能够对座椅和胸部及背部夹持装置的调整，使人体在坐位和站位之间进行调整更加方便。

进一步地，如图1和图2所示，所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：第一导轨连接板7，设置在所述底座1上并连接所述第一转轴10，第一导轨连接板7带动第一转轴10同步转动；所述第一传动装置包括：第一环形导轨8、第一同步带轮6和第一同步带9，其中，第一环形导轨8固定连接在所述第一导轨连接板7的外缘；第一同步带轮6设置在所述底座1上；第一同步带9连接在所述第一环形导轨8与所述第一同步带轮6之间。第一导轨连接板与导轨螺钉联结，第一同步带9置于导轨外圆弧侧，与第一同步带轮6形成传动关系，通过第一同步带带动胸部及背部夹持装置4绕第一转轴10转动，实现胸部及背部夹持装置的前屈后伸。使用第一同步带实现胸部及背部夹持装置的前屈后伸，传动稳定迅速，动作柔和，可以正向、反向方便转换，而且占用空间小。

进一步地，所述第一驱动装置为第一电机(图中未示出)，所述第一电机连接所述第一同步带轮6并设置在所述底座1上。第一同步带轮6连接第一电机的电机轴，当第一电机前后转动时，通过第一同步带实现胸部及背部夹持装置的前屈后伸。通过电机传动，驱动稳定迅速，空间结构紧凑。

进一步地，如图1所示，所述底座1包括：底板11和侧向设置在底板上的侧板13，所述第一转轴10设置在所述侧板13上。底板11水平设置，侧板13竖直设置，这样，便于分配空间。

进一步地，所述座椅3通过转动或者滑动的方式能活动的设置在所述底座上。座椅3可以通过前后翻转、左右平移或前后平移的方式设置在所述底座上，解决站位训练干涉的 问题。例如，座椅3可以通过水平设置的铰轴与底座连接，实现前后翻转，通过在底座上设置滑轨，座椅3在滑轨上滑动，使得座椅3左右平移或前后平移。此外，所述座椅3通过转动或者滑动的方式能活动的设置在所述底座上，可以参考现有技术的设计。

进一步地，如图1所示，所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：连接在所述胸部及背部夹持装置与所述第一转轴之间的连接杆41，所述连接杆41为弯曲的，可以实现胸部及背部夹持装置的灵活设置。

进一步地，如图1和图2所示，所述第一环形导轨8所在的平面为竖直平面，所述第一环形导轨8位于所述胸部及背部夹持装置4与座椅3的侧向，这样，空间紧凑。

进一步地，所述第一环形导轨8转动的角度范围为向前70度到向后30度，这样，适合康复训练。例如，将第一环形导轨8设计为开环同步带，为半圆环形，两头是断开固定的，半圆环形的圆弧角度为160度，以满足第一同步带的运动范围为向前70度到向后30度

进一步地，如图1和图2所示，所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：设置在所述侧板上对所述第一同步带导向的第一导向轮5，所述第一导向轮5设置在所述第一环形导轨8的外侧，所述第一导向轮5与所述第一环形导轨8位于同一平面内。第一导向轮5起导向和压紧的作用，保证了第一同步带传动的稳定性。

进一步地，如图3所示，所述胸部及背部夹持装置4通过第二转轴铰接在所述连接杆41上，所述第二转轴竖直设置，以实现胸部及背部夹持装置4的左右转动；

所述站坐位集成脊椎康复机器人还包括：

第二导轨连接板72，设置在所述连接杆41上并连接所述第二转轴；

第二环形导轨82，固定连接在所述第二导轨连接板72的外缘；

第二同步带轮62，设置在所述连接杆41上；

第二电机2，设置在所述连接杆41上并连接第二同步带轮62；

第二同步带92，连接在所述第二同步带轮62与第二环形导轨72上。

胸部及背部夹持装置4通过第二电机、第二同步带92、第二环形导轨82能够实现左右转动，例如，向左和向右的转动范围为45度，因而胸部及背部夹持装置具有前屈后伸和左右转动的训练功能，能够进行脊柱功能恢复和测试、腰背痛等退行性疾病康复、腰椎疾病术后康复等训练。同理，胸部及背部夹持装置的左右转动通过同步带完成，传动稳定迅速，动作柔和，可以正向、反向方便转换，而且占用空间小。

本发明还提出一种站坐位集成脊椎康复机器人的控制方法，所述控制方法采用前面所 述的站坐位集成脊椎康复机器人，所述控制方法包括：将胸部及背部夹持装置安装在所述座椅上方，患者坐在座椅上，将胸部及背部夹持装置的绑带绑住患者的胸部及背部，头靠在胸部及背部夹持装置的靠垫上，通过第一电机驱动胸部及背部夹持装置绕第一转轴转动，实现所述胸部及背部夹持装置在坐位姿态下的前屈或后伸。

进一步地，所述控制方法还包括：在完成坐位姿态下的前屈或后伸后，将所述座椅从所述胸部及背部夹持装置下方移开，升高所述第一转轴，患者站在座椅移开后腾出的空间或工作面上，将胸部及背部夹持装置绑住患者的胸部及背部，然后再通过第一电机驱动所述胸部及背部夹持装置绕第一转轴转动，实现所述胸部及背部夹持装置在站位姿态下的前屈或后伸。

当然，在站位姿态下的前屈或后伸也可以发生在坐位姿态下的前屈或后伸之前，只要将座椅移开，调整好第一转轴的高度即可。

本发明不仅针对脊柱功能恢复和测试，同时针对腰椎疾病的术后康复。本发明可以进行站位训练，还将站位训练作为另一种训练姿态。同时本发明集成了前屈、后伸、左右旋转三个方向的运动，集坐位和站位于一体，占地小，空间紧凑。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。