一种被动式肢体运动器的制作方法

本实用新型涉及运动器材领域，具体涉及一种被动式肢体运动器。

背景技术：

随着生活节奏的加快，人口老龄化的加剧，老年人、肥胖者、轻度肢体功能障碍的人群在逐步扩大，这类人群往往主动运动能力较弱，需要其他人群的帮助才能有效的运动康复，或是保持良好的身体状态，但这无疑加大了家人或其他相关人群的负担；如果因得不到旁人帮助而长期缺乏运动，则会导致身体状态下滑、病情加剧等情况，严重时甚至会引起的肌肉萎缩、完全丧失运动能力等问题，更是雪上加霜。所以，研究一种针对老年人、肥胖者、轻度肢体功能障碍患者及一些体能欠佳、主动运动能力较弱的人员，在家中就能被动进行肢体运动锻炼的专业辅助器材，是非常有意义的；而需要重点关注的问题则是，如何保证使用者在安全的状态下，被动、有效的进行肢体运动，达到肢体锻炼的目的。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种被动式肢体运动器，操作简单，使用安全，能达到使用者在家中就能被动、有效地进行肢体锻炼的效果。

本实用新型提供的一种被动式肢体运动器，包括：机座以及呈三面包围、一面开口状固定在机座上的机壳，所述机壳的与开口边相邻的两个侧边为侧壳体，所述机壳的与开口边相对的一边为前壳体。所述机座上表面被所述机壳包围的区域内，设置有座鞍机构，所述座鞍机构，包括：座鞍、固定杆和调节杆，所述固定杆为中空的管状体，其下端固定在机座上靠近机壳开口一边的位置， 且与两个所述侧壳体距离相同；所述固定杆上部设置有锁紧装置；所述调节杆的一端安装在座鞍的下表面，另一端插入所述固定杆内，并通过所述锁紧装置与固定杆锁合固定。两个所述侧壳体与座鞍机构之间的机座上，分别对称设置一副下肢运动机构；所述下肢运动机构，包括：踏板、齿条、减速电机和齿轮，所述齿条的上端与踏板的下表面固定连接，其下端插入机座上预设的齿条槽内，并能在所述齿条槽内上下滑动；所述减速电机固定在机座内，其转子与所述齿轮连接，驱动齿轮正转或反转；所述齿轮与齿条相啮合。两个所述侧壳体上各对称设置一副上肢运动机构，所述上肢运动机构，包括：滑块、丝杠、导向杆、固定板和伺服电机，所述丝杠和导向杆平行布置，两端各通过一个所述固定板连接，并通过固定板水平固定到侧壳体内；所述伺服电机固定在丝杠一端的固定板上，并将伺服电机的转子与丝杠连接，驱动丝杠正转或反转；所述滑块套置在所述丝杠和导向杆上，并随丝杠的转动沿导向杆做往复直线运动；所述滑块的上部突出于侧壳体的上表面，并设置有扶手。

使用者通过上述机壳的开口边进入运动器，通过调节上述锁紧装置将座鞍机构的座鞍调整到适合使用者的高度后，在所述座鞍上坐定，双脚分别踏放到上述下肢运动机构的踏板上，双手握住上述上肢运动机构的滑块上的扶手。启动运动器：减速电机驱动齿轮正转或反转，带动齿条以及与齿条相连接的踏板上下运动，从而带动踏板上的双脚做上下踏步运动，使人体被动完成下肢锻炼；伺服电机驱动丝杠正转或反转，带动滑块前后移动，从而带动扶手上的双手做前后摆动，使人体被动完成上肢锻炼；四肢的被动运动轨迹完全模拟正常人群的踏步方式，还原四肢肌肉的正常运动状态，达到有效锻炼肢体的目的。整个过程操作简单，且使用者处在一个三面防护的环境中，身体多点与运动器接触，不易发生掉落摔伤等危险，充分保障使用者的安全。

进一步地，上述前壳体上设置控制装置，所述控制装置包括：控制面板和急停开关；控制面板安装在前壳体的上表面，并与设置在其一侧位置上的急停开关电连接。通过上述控制装置的控制面板，旁人或使用者通过简单的操作就 能完成运动速度/频率、循环次数等参数的设置，协调控制踏板和扶手的运动；此后，使用者只需要按动启动按钮就能自主的开始肢体锻炼，按动结束按钮即能停止，操作简单，使用方便。同时，在运动过程中因设备故障或其它原因需要立即停止运动的，只需拍下使用者前方位置机壳上的急停开关，设备运动即可停止，使用者的安全得到更好的保障。

进一步地，上述丝杠为滚珠丝杠，其结构精密，阻力小、无噪音、速度快、耐磨损的特点，在保障运动器使用寿命的同时，提高使用者锻炼过程中的舒适感。

进一步地，上述齿条与机座的配合面设置防尘密封圈，防止灰尘等异物落入齿条运动空间内，确保运动的灵活性，并长时间保持齿轮齿条机构上下运行平稳、传输力量大、上下变换自如的特点，保证肢体运动的协调性。

进一步地，上述减速电机为行星齿轮减速电机，伺服电机为伺服电机。利用上述两种电机直流驱动、速度可控、位置精准、扭矩大的特性，保证所述下肢运动机构和上肢运动机构中运动部件的可控性和平稳性，并提高运动安全。

进一步地，上述控制装置还包括安全传感器，多个安全传感器分别安装在下肢运动机构和上肢运动机构上，并与所述控制面板电连接。通过安全传感器实时监控设备的运行状态，并能通过其控制设备的运动速度，提高使用者的舒适感；且一旦设备出现任何故障，运动器会即刻停止工作，确保使用者的人身安全。

进一步地，上述座鞍上设置有安全带，机壳的开口边设置安全栏，多重防护保障使用者的安全。

进一步地，上述机座靠近所述机壳开口的一侧设置有台阶，方便使用者进出运动器。

采用以上技术方案，本实用新型提供的被动式肢体运动器，具有如下优点：

1.人体四肢在运动机构带动下同时被动的接受模仿人体踏步运动，保证肢体锻炼的合理性和有效性，具体有：

i.伺服电机驱动丝杠正转或反转，带动滑块前后移动，从而带动扶手上的双手做前后摆动，使人体被动完成上肢锻炼；

ii.减速电机驱动齿轮正转或反转，带动齿条以及与齿条相连接的踏板上下运动，从而带动踏板上的双脚做上下踏步运动，使人体被动完成下肢锻炼；

iii.四肢的被动运动轨迹完全模拟正常人群的踏步方式，还原四肢肌肉的正常运动状态，锻炼方式更加合理。

2.运动速度/频率、循环次数等参数由程序控制，在设计范围内可任意设置,操作简单，适应不同使用者的使用要求。

3.设置多重保护，充分保障使用者在肢体锻炼过程中的人身安全。

4.被动式肢体运动器适于家用的体积，便于在使用者家中随意配置，使使用者在家中就能进行肢体锻炼。

综上所述，本实用新型提供一种被动式肢体运动器，操作简单，使用安全，能达到使用者在家中就能被动、有效地进行肢体锻炼的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例下肢运动机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例上肢运动机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例肢体运动周期示意图。

附图标记：1-机座；11-台阶；2-机壳；21-侧壳体；22-前壳体；3-座鞍机构；31-座鞍；32-固定杆；33-调节杆；34-锁紧装置；4-下肢运动机构；41-踏板；42-齿条；43-减速电机；44-齿轮；5-上肢运动机构；51-滑块；52-丝杠；53-导向杆；54-固定板；55-伺服电机；56-扶手；6-控制装置；61-控制面板；62-急停开关

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。

如图1至图5所示，本实用新型提供的一种被动式肢体运动器，包括：机座1、机壳2、座鞍机构3、下肢运动机构4、上肢运动机构5和控制装置6；机壳2呈三面包围、一面开口状固定在机座1上，其与开口边相邻的两个侧边为侧壳体21，与开口边相对的一边为前壳体22；机座1靠近机壳2开口的一侧设置台阶11，方便使用者进出。机座1上表面被机壳2包围的区域内，设置有座鞍机构3，该座鞍机构3包括：座鞍31、固定杆32和调节杆33；固定杆32为中空的管状体，其下端固定在机座1上靠近机壳2开口的一边的位置，且与两个侧壳体21距离相同，固定杆32的上部设置有锁紧装置34；调节杆33的一端安装在座鞍31的下表面，另一端插入固定杆32的管腔内，并能在管腔内自由的上下滑动以调节座鞍31的高度；在调节到合适的高度后，通过锁紧装置34将调节杆33与固定杆32锁合固定，锁定座鞍31的高度，方便不同是使用者使用。座鞍31上设置有安全带，并在机壳2的开口边设置安全栏，多重防护保障使用者的安全。

两个侧壳体21与座鞍机构3之间的机座上，分别对称设置一副下肢运动机构4。参见图3，该下肢运动机构包括：踏板41、齿条42、减速电机43和齿轮44。齿条42的上端与踏板41的下表面固定连接，其下端插入机座1上预设的齿条槽内，并保证齿条42能在齿条槽内上下滑动；同时，在齿条42与齿条槽的配合面设置防尘密封圈，防止灰尘等异物落入齿条运动空间内，确保齿条上下运动的灵活性，并长时间保持齿轮齿条机构上下运行平稳、传输力量大、上下变换自如的特点，保证肢体运动的协调性和顺畅。齿轮44与固定在机座1内的减速电机43直接连接，其轮齿与齿条42相啮合，形成一套模数为2的齿轮齿条组合，通过型号为12v400w行星齿轮减速电机的减速电机43，直接驱动齿轮44旋转，带动与齿条42连接的踏板41，并利用行星齿轮减速电机速度可控、扭矩大的特性，控制踏板41做周期性的升降循环运动，有效的带动使用者 的下肢被动完成踏步动作，平稳、安全的实现下肢锻炼的目的。

两个侧壳体21上各对称设置一副上肢运动机构5，参见图4，该上肢运动机构5包括：滑块51、丝杠52、导向杆53、固定板54和伺服电机55。丝杠52和导向杆53平行布置，两端各通过一个固定板53连接为一体，并通过两个固定板53水平固定到侧壳体21内上部的位置，丝杠52为精密滚珠丝杠，其阻力小、无噪音、速度快、耐磨损的特点，在保障运动器使用寿命的同时，提高使用者锻炼过程中的舒适感；滑块51套置在丝杠52和导向杆53上，其上部突出于侧壳体21的上表面，且在该突出上部设置与使用者手型相匹配的扶手56，方便使用者长时间握捏；伺服电机55为型号12v100w的伺服电机，其转子直接与丝杠52的一端连接，驱动丝杠52旋转，并利用伺服电机速度可控、位置精准的特性，平稳的带动滑块51沿导向杆53做往复运动，从而带动使用者的上肢被动完成摆臂动作，平稳、安全的实现上肢锻炼的目的。

整个运动器采用AC220v的外接电源，工作电压为DC12v，具有较高的运动安全性。为了进一步安全有序的完成运动器的肢体运动动作，运动器上还设置有包括：控制面板61和急停开关62在内的置控制装置6；同时，在下肢运动机构4和上肢运动机构5上安装多个与控制面板6电连接的安全传感器，实时监控设备的运行状态，并能通过其控制设备的运动速度，提高使用者的舒适感，确保设备一旦出现故障，运动器就会即刻停止工作，保障使用者的人身安全。进一步在控制面板61右上方的前壳体62的上表面上，设置与控制面板61电连接的急停开关62，方便使用者在锻炼过程中出现不适、疲惫或其它负面状况时，及时按压急停开关62停止运动器的运行，充分体现安全、人性化的设计理念。

被动式肢体运动器采用电机驱动，预置程序控制，运动频率(1～60次/分钟)、循环次数(1～1万次)等参数均可在控制面板61上自由选择与设置。老年人、肥胖者、轻度肢体功能障碍患者及一些体能欠佳的人员等需要肢体锻炼的人群，通过机壳2的开口边进入运动器，调整好座鞍31的高度后，在座鞍31上坐定，关上机壳2的开口边上的安全栏，系好安全带，双脚分别踏放到下 肢运动机构4的踏板41上，双手握住上肢运动机构5滑块51的扶手56。通过控制面板61设置使用者需要的运动频率、循环次数等参数之后，启动运动器。以上准备动作可以在旁人的帮助下完成，身体条件允许的，也完全可以自己完成。

参见图5，使用者在座鞍31上坐定，身体状态如S0所示的准备姿势，被动式肢体运动器在预设程序的控制下，开始按四个分步动作模拟人体四肢配合运动：第一步S1，右脚上移，同时左臂前伸，右臂后伸；第二步S2，右脚下移，同时左、右臂回伸到体侧；第三步S3，左脚上移，同时右臂前伸，左臂后伸；然后，左脚下移，左、右臂回伸到体侧，还原到S0的身体姿势，完成一个运动循环；四肢的被动运动轨迹完全模拟正常人群的踏步方式，还原四肢肌肉的正常运动状态。被动式肢体运动器会在预设的循环次数的控制下，平稳的完成多周期的循环运动，带动人体四肢被动的完成模拟运动动作，实现如同自身主动锻炼的效果，有效防止肌肉萎缩和肢体机能退化，促进运动功能恢复，到达使用者在家中就能被动、有效地进行肢体锻炼的目的。

综上所述，本实用新型提供一种被动式肢体运动器，操作简单，使用安全，能达到使用者在家中就能被动、有效地进行肢体锻炼的效果。

需要说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。