一种多步态模式的踏步装置及具有该装置的多环境步态康复训练机器人的制作方法

本发明涉及一种步态康复训练设备，具体涉及一种可以模拟不同步态模式的踏步装置及具有该装置的多环境步态康复训练机器人。

背景技术：

随着科技的进步,目前康复医疗市场上出现了以下2种步态康复训练机器人。

1.髋、膝关节助动的康复训练机器人。其缺点：

①提供单一步态模式：平地步行康复训练模式；

②不能助力踝关节运动(改善足下垂)；

③使用时患者穿戴麻烦，“上架”费时。

2.足底助动的康复训练机器人，其缺点：

①提供单一步态模式：平地步行康复训练模式；

②平地步行时脚不离地面，是“搓地”步行，不是真正意义上的脚抬离地面的平地步行模式。

瘫痪患者从医院出院后要走向家庭和社会，必然会遇到多种步态模式，如平地走、上下坡、上下楼梯等，所以患者在医院康复时，应当尽量模拟瘫痪患者以后走向家庭和社会可能遇到的多步态模式如平地走、上下坡、上下楼梯等情况。但是，现有的步态康复训练产品因具有以上缺点，不能满足瘫痪患者的需要。因此，我们有必要研发一种可模拟多种不同的步态模式且操作简易、“上架”简单的步态康复训练设备。

技术实现要素：

鉴于现有技术缺陷，本发明旨在于提供一种多步态模式的踏步装置及具有该装置的多环境步态康复训练机器人，具体的说：

1、通过控制和/或协调第一滑动机构、第二滑动机构、第三滑动机构以及第一连杆、第二连杆与第三连杆之间的动作关系，可以实现正常人平地步行轨迹、可以实现正常人上下坡步行轨迹或可以实现正常人上下楼梯步行轨迹；

2、通过控制和/或协调第一滑动机构、第二滑动机构、第三滑动机构以及第一连杆、第二连杆与第三连杆之间的动作关系，可以实现站位静态平衡训练模式和动态平衡训练模式，即可以实现正常人站立静态时两足前后位、两足高低位、两足前后摆动位的静态平衡训练模式，以及实现正常人站立动态时两足前后变换、两足高低变换、两足前后摆动变换的动态平衡训练模。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多步态模式的踏步装置，包括成对设置的脚踏板及其助动机构，所述助动机构设有第一滑动机构、第二滑动机构与第三滑动机构；其中，所述第一滑动机构设置于所述助动机构的助动底板上，所述第二滑动机构设置于所述第一滑动机构的顶部；所述第一滑动机构与所述脚踏板之间设有使脚踏板前后往复移动的第一连杆，所述第二滑动机构与所述第一连杆之间设有使其夹角改变的第二连杆；所述第三滑动机构设置于所述第一连杆的顶部，所述脚踏板与所述第三滑动机构之间设有使其夹角改变的第三连杆。

需要说明的是，所述第一滑动机构由第一驱动结构、第一滚珠丝杆、第一滑道、至少2个第一滑块、滑板和第一铰链台组成，2个所述第一滑块分别滑动设置于第一滑道上，且连接于所述第一滚珠丝杆，所述滑板底部的两端分别与2个第一滑块固定连接，所述滑板顶部远离第一驱动结构的一端固定连接所述第一铰接台，另一端固定连接第二滑动机构，所述第一连杆的一端与所述第一铰接台铰链连接，另一端铰链连接于所述脚踏板的底部。

需要说明的是，所述第二滑动机构由第二驱动结构、第二滚珠丝杆、第二滑道、第二滑块和第二铰链台组成，所述第二滑块滑动设置于第二滑道上，且连接于所述第二滚珠丝杆，所述第二铰接台设置于所述第二滑块的顶部，所述第二连杆的一端与所述第二铰接台铰链连接，另一端与所述第一连杆中间的底部铰链连接。

需要说明的是，所述第三滑动机构由第三驱动结构、第三滚珠丝杆、第三滑道、第三滑块和第三铰链台组成，所述第三滑块滑动设置于第三滑道上，且连接于所述第三滚珠丝杆，所述第三铰接台设置于所述第三滑块的顶部，所述第三连杆的一端与所述第三铰接台铰链连接，另一端与所述脚踏板底部铰链连接。

需要进一步说明的是，所述第一连杆的两端分别设有角度传感器。

需要进一步说明的是，所述脚踏板设有压力传感器。

作为一种优选的技术方案，所述第一滑动机构、第二滑动机构与第三滑动机构分别设有的驱动机构可以实现直线往复运动。

作为对本发明踏步装置的实施，可以采用如下技术方案：

一种多环境步态康复训练机器人，具有底座、减重装置、功能电刺激装置，其特征在于，所述踏步装置设置于所述底座中，所述踏步装置上方设有骨盘固定装置。

需要说明的是，所述骨盘固定装置包括成对设置的支撑架、扶手、旋转固定件、伸缩固定件、固定棒与骨盆固定板；其中，所述扶手的一端套接于所述支撑架，所述旋转固定件设置于所述扶手与所述支撑架的连接部；所述骨盘固定板固定连接于固定棒的一端，所述固定棒套接于所述伸缩固定件内。

需要进一步说明的是，还设有虚拟现实装置，所述虚拟现实装置包括传感器、控制单元与显示单元，显示单元可以与底座分离设置，也可一体设置。

本发明有益效果在于，结构简单、使用方便；可以模拟不同的步态模式，使瘫痪患者可以在不同的步态环境下进行有针对性的步态训练和获得丰富的步态康复训练内容，从而获得更加全面的步行技能，帮助瘫痪患者回归家庭、回归社会。

附图说明

图1为的踏步装置的结构示意图；

图2为图1的爆炸状态结构示意图；

图3为本发明的成对设置的踏步装置的结构示意图；

图4为本发明的多环境步态康复训练机器人的结构示意图；

图5为图4中骨盆固定装置的结构示意图；

图6为平地步行轨迹示意图；

图7为上坡步行轨迹示意图；

图8为下坡步行轨迹示意图；

图9为上楼梯步行轨迹示意图；

图10为下楼梯步行轨迹示意图。

具体实施方式

下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1所示，本发明为一种多步态模式的踏步装置，所述踏步装置100包括成对设置的脚踏板7及助动机构，其中，所述助动机构包括第一滑动机构1、第二滑动机构2与第三滑动机构3。

进一步的，所述第一滑动机构1设置于所述助动机构的助动底板上，所述第二滑动机构2设置于所述第一滑动机构1的顶部；所述第一滑动机构1与所述脚踏板7之间设有使脚踏板7前后往复移动的第一连杆4；所述第二滑动机构2与所述第一连杆4之间设有使其夹角改变的第二连杆5；所述第三滑动机构3设置于所述第一连杆4的顶部，所述脚踏板7与所述第三滑动机构3之间设有使其夹角改变的第三连杆6。

需要进一步说明的是，由于设置了不同的滑动机构，且通过不同的连杆将滑动机构活动连接，因此，既可保持不同的滑动机构同时运行且互不干扰，又可实现相互协同动作。

作为一种优选的技术方案，可在第一滑动机构、第二滑动机构与第三滑动机构中分别设置驱动机构(即图2中的第一驱动机构11、第二驱动机构21与第三驱动机构31)，带动第一、第二或第三滚珠丝杆实现转动，从而使装设在滚珠丝杠上的滑块沿滑道直线往复移动，进一步的，所述驱动机构可为伺服电机或其他动力机构。

另外，作为一种优选技术方案，第三滑动机构中设置的驱动机构，也可为圆盘形伺服电机或其他动力机构，且设置在脚踏板与第一连杆连接关节处，通过正反旋转运动，用于改变脚踏板与第一连杆之间的夹角。

如图2所示，所述第一滑动机构1固定设置于助动底板上，由第一驱动结构11、第一滚珠丝杆、第一滑道12、至少2个第一滑块13、滑板14和第一铰链台15组成，2个所述第一滑块13分别滑动设置于第一滑道12上，且连接于所述第一滚珠丝杆，具体的说，2个所述的第一滑块13应当保持一定的距离，该距离应当与所述滑板14的长度相同；

进一步的，如图2所示，所述滑板14底部的两端分别与2个第一滑块13固定连接；

进一步的，如图2所示，所述滑板14顶部远离第一驱动结构11的一端固定连接所述第一铰接台15，另一端固定连接第二滑动机构2；所述第一连杆4的一端与所述第一铰接台15铰链连接，另一端铰链连接于所述脚踏板7的底部；

再如图2所示，所述第二滑动机构2由第二驱动结构21、第二滚珠丝杆、第二滑道22、第二滑块23和第二铰链台24组成，所述第二滑块23滑动设置于第二滑道22上，且连接于所述第二滚珠丝杆，所述第二铰接台24设置于所述第二滑块23的顶部，所述第二连杆5的一端与所述第二铰接台23铰链连接，另一端与所述第一连杆4中间的底部铰链连接。

再如图2所示，所述第三滑动机构3设置于所述第一连杆4的顶部，由第三驱动结构31、第三滚珠丝杆、第三滑道32、第三滑块33和第三铰链台34组成，所述第三滑块33滑动设置于第三滑道32上，且连接于所述第三滚珠丝杆，所述第三铰接台34设置于所述第三滑块33的顶部，所述第三连杆6的一端与所述第三铰接台34铰链连接，另一端与所述脚踏板7底部铰链连接。

为了及时调整步态，需要进一步说明的是，所述第一连杆的两端分别设有角度传感器。

作为一种优选的技术方案，如图3所示，所述第一连杆上还设有盖体8，所述第三滑动机构位于所述盖体8中。

作为一种优选的技术方案，所述脚踏板设有压力传感器。

作为对本发明踏步装置的实施，可以采用如下技术方案：

如图4所示，一种多环境步态康复训练机器人，具有底座200、减重装置300、功能电刺激装置400、虚拟现实装置500和骨盆固定装置600，所述多步态模式的踏步装置100设置于所述底座200中，具体通过踏步装置100的助动机构的助动底板固定在底座200的底板上；所述多步态模式的踏步装置100上方设有骨盘固定装置600。

需要说明的是，功能电刺激装置400用于电性刺激患者的瘫痪部位，如腿部的相关肌肉，形成腿部行走时的力量。

需要说明的是，所述虚拟现实装置500包括传感器、控制单元与显示单元。

作为一种优选的方案，所述虚拟现实装置500的显示单元可以与本发明的步态康复训练机器人的底座分离式设计，也可与步态康复训练机器人的底座进行一体化设计。

需要进一步说明的是，所述骨盘固定装置600包括成对设置的支撑架601、扶手602、旋转固定件603、伸缩固定件604、固定棒605与骨盆固定板606；其中，所述扶手602的一端套接于所述支撑架601，所述旋转固定件603设置于所述扶手602与所述支撑架601的连接部；所述骨盘固定板606固定连接于固定棒605的一端，所述固定棒605套接于所述伸缩固定件604内。

需要进一步说明的是，本发明还应当具备控制系统，控制系统用于调整驱动机构的速度、各个滑动机构的滑动距离、减重装置、功能电刺激结构以及虚拟现实装置。

实施例

如图6、图7、图8、图9、图10所示，本发明可以实现包括但不限于平地步行轨迹、上下坡步行轨迹和上下楼梯步行轨迹。

本发明的动作原理为：在3个滑动机构的驱动机构作用下，通过3个连杆，带动脚踏板完成多步态模式运动。

进一步的，第一滑动机构带动第二滑动机构、第三滑动机构、3个连杆和脚踏板实现水平直线往复运动。

进一步的，所述第二滑动机构的水平直线往复运动，通过第二连杆，改变第一连杆与第一滑动机构的夹角，从而推动第三滑动机构和脚踏板的上升或下降。

更进一步的，所述第三滑动机构的直线往复运动，通过第三连杆，改变脚踏板与第一连杆的夹角，从而实现脚踏板的转动。

具体的说，首先通过控制系统选择需要的步态模式，然后驱动机构即可针对不同的步态模式，通过改变各个滑动机构的移动速度、移动距离，从而实现脚踏板的升降和前后移动，以及脚踏板的转动。进而实现了正常人平地步行轨迹、正常人上下坡步行轨迹或正常人上下楼梯步行轨迹。

其次，通过本发明的技术方案，即以上所描述由各个滑动机构、各个与滑动机构铰链连接的连杆之间的夹角变化所实现的静态平衡训练模式和动态平衡训练模式，即可实现正常人站立静态时两足前后位、两足高低位、两足前后摆动位的静态平衡训练模式，以及实现正常人站立动态时两足前后变换、两足高低变换、两足前后摆动变换的动态平衡训练模式。

应当认识到，上述实施例用于说明而非是限制本发明，并且本领域技术人员能够在不背离本发明权利要求范围的情况下设计许多备选实施例。“包括”一词以及其结合的使用并不排除权利要求中所述的那些元件。本发明可以通过包括若干分立元件的硬件方式实施，以及通过适当编程的计算机的方式实施。