一种步态康复训练装置的制作方法

一种步态康复训练装置，属于医疗器械技术领域。

背景技术：

现在医学已证明，即使是神经系统的实质损伤，依靠参与神经的重组能代偿损伤部分神经的功能。并且治疗性锻炼能影响和促进这个过程。因此通过步态训练，可以使多数偏瘫患者重新获得步行能力。即使是老年偏瘫患者，也能得到明显的恢复。并且训练偏瘫病人独立步行的最好方法是让患者独立保持平衡而行走，躲避行人或障碍，而且在不同环境下步行效果比传统的平板训练更有效。

中国实用新型专利ZL201310407667.9公开了一种助力锻炼装置，采用弹簧、钢丝和定滑轮组成平行弹性结构，轻松帮助使用者独立行走，避免老年人和病人长期卧床引起的疾病和健康问题，由于该装置无外界能量输入，属被动式外骨骼，仅依靠平行弹性结构，导致助力形式单一，因而无法对使用者行走步态进行校正，从而导致回复效果较差。因此，本技术方案具有如下问题：1、该助力锻炼装置仅仅能起到辅助行走的效果，使该装置仅仅能够适应具有一定步行能力的患者使用，从而大大降低了适应范围；2、该装置仅仅能够起到辅助步行的作用，而无法对使用者的行走进行矫正，从而导致恢复效果较差。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够使使用者进行正常的步态训练、纠正使用者的步态、适应范围广的步态康复训练装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该步态康复训练装置，其特征在于：包括：

承重机构，包括用于固定使用者身体的承重架以及带动承重架行走的驱动机构；

步态训练机构，包括设置在两侧的机械腿以及动力机构，机械腿包括大腿杆、小腿杆以及脚踏板，小腿杆的上端与大腿杆转动连接，下端与脚踏板转动连接，大腿杆的上端与动力机构转动连接，动力机构同时连接大腿杆、小腿杆以及脚踏板，从而带动大腿杆、小腿杆以及脚踏板动作。

优选的，所述的动力机构包括髋关节传动机构、膝关节传动机构、踝关节传动机构以及动力单元，髋关节传动机构的动力输出端与大腿杆相连，膝关节传动机构的动力输出端与小腿杆相连，踝关节传动机构的动力输出端与脚踏板相连，髋关节传动机构、膝关节传动机构、踝关节传动机构的动力输入端均与动力单元相连。

优选的，所述的髋关节传动机构包括髋关节驱动轮以及髋关节拉杆，髋关节驱动轮转动安装在行走架上，大腿杆上端也转动安装在行走架上，髋关节拉杆一端与大腿杆转动连接，另一端与髋关节驱动轮的侧部连接，从而形成曲柄摇杆机构，动力单元与髋关节驱动轮相连。

优选的，所述的膝关节传动机构包括凸轮以及导向杆，凸轮转动安装在大腿杆上，导向杆安装在小腿杆上，大腿杆和导向杆之间设有使导向杆压紧凸轮的拉簧，动力单元与凸轮相连。

优选的，所述的凸轮的侧部安装有膝关节槽轮，膝关节槽轮与小腿杆之间设有拉绳，膝关节槽轮通过拉绳拉动小腿杆摆动。

优选的，所述的踝关节传动机构包括踝关节槽轮以及拉绳，踝关节槽轮转动安装在小腿杆上，踝关节槽轮通过拉绳与脚踏板连接，动力单元与踝关节槽轮相连。

优选的，所述的大腿杆的上部和下部分体设置，且上部和下部可绕轴线相对转动。

优选的，所述的脚踏板与小腿杆之间设有脚踏板连接架，脚踏板连接架与小腿杆转动连接，脚踏板固定在脚踏板连接架上，动力机构与脚踏板连接架相连。

优选的，所述的驱动机构包括驱动轮以及驱动电机，驱动轮设置在承重架后侧，驱动电机与驱动轮相连并带动驱动轮转动。

优选的，所述的承重架下侧设有转向机构。

优选的，所述的转向机构包括转向电机以及转向轮，转向轮为万向轮，转向轮安装在承重架的前侧，转向电机通过连杆机构与转向轮相连，从而推动转向轮调节方向。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、本步态康复训练装置的承重机构能够承担使用者的部分体重并且带动使用者移动，步态训练机构的大腿杆、小腿杆以及脚踏板在动力机构的带动下协同作用，可实现人髋关节、膝关节和踝关节在一个步态周期内的变化规律和人正常步态行走的规律几乎一样，从而实现了对使用者步态的训练和矫正，且部分负重是由使用者腿部承担，能真正刺激偏瘫的伸肌活动，刺激了患者的主动选择控制，对临床应用具有较大帮助。

2、髋关节传动机构、膝关节传动机构以及踝关节传动机构能够分别带动大腿杆、小腿杆和脚踏板相互配合，实现与人行走时髋关节、膝关节和踝关节的工作一致。

3、通过曲柄摇杆机构实现大腿杆的摆动，摆动精度高，且方便调节摆动幅度。

4、通过凸轮和导向杆来实现小腿杆的摆动，既能够精确的使小腿杆按照人行走时小腿的运动方式摆动，训练效果好；膝关节槽轮和拉绳能够使小腿实现更大角度的摆动，避免由于小腿杆的摆动角度过大从而导致导向杆和凸轮分离，影响小腿杆的摆动精度。

5、踝关节槽轮和拉绳拉动脚踏板摆动，能够对使用者的踝关节的运动进行训练或矫正。

6、大腿杆的上部和下部可绕轴线相对转动，从而能够避免使用者转弯时出现大腿杆与使用者腿部动作不一致的问题，导致使用者摔倒。

7、脚踏板与小腿杆之间设有脚踏板连接架，动力机构与脚踏板连接架相连，从而方便对带动脚踏板与小腿杆运动。

8、驱动电机通过驱动轮带动承重架行走，进而带动患者行进，从而能够更好的辅助患者行走，满足了无法站立或者毫无行走能力的使用者的训练和恢复。

9、转向电机通过连杆机构带动转向轮转动，从而能够实现转向功能，承重架动作灵活，使用方便。

附图说明

图1为步态康复训练装置的立体示意图。

图2为承重机构的立体示意图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为承重机构的仰视示意图。

图5为步态训练机构的立体示意图。

图6为图5中B处的局部放大图。

图7为图5中C处的局部放大图。

图8为步态训练机构的左视示意图。

图9为图8中D处的局部放大图。

图10为图8中E处的局部放大图。

图中：1、承重机构 2、步态训练机构 3、转向电机 4、驱动电机 5、驱动轮 6、转向轮 7、托架 8、立柱 9、转向杆 10、转向驱动杆 11、转向同步杆 12、步态训练电机 13、行走架 14、髋关节驱动轮 15、连接件 16、大腿杆 17、凸轮 18、导向杆 19、小腿杆 20、脚踏板 21、膝关节槽轮 22、脚踏板连接架 23、膝关节主动链轮 24、输出链轮 25、膝关节从动链轮 26、踝关节槽轮 27、髋关节拉杆 28、张紧链轮安装杆 29、张紧链轮。

具体实施方式

图1~10是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~10对本实用新型做进一步说明。

一种步态康复训练装置，包括承重机构1以及步态训练机构2。承重机构1包括用于固定使用者身体的承重架以及带动承重架行走的驱动机构；步态训练机构2包括设置在两侧的机械腿以及动力机构，机械腿包括大腿杆16、小腿杆19以及脚踏板20，小腿杆19的上端与大腿杆16转动连接，下端与脚踏板20转动连接，大腿杆16的上端与动力机构转动连接，动力机构同时连接大腿杆16、小腿杆19以及脚踏板20，从而带动大腿杆16、小腿杆19以及脚踏板20动作。本步态康复训练装置的承重机构1能够承担使用者的部分体重并且带动使用者移动，步态训练机构2的大腿杆16、小腿杆19以及脚踏板20在动力机构的带动下协同作用，可实现人髋关节、膝关节和踝关节在一个步态周期内的变化规律和人正常步态行走的规律几乎一样，从而实现了对使用者步态的训练和矫正，且部分负重是由使用者腿部承担，能真正刺激偏瘫的伸肌活动，刺激了患者的主动选择控制，对临床应用具有较大帮助。

具体的：如图1所示：本步态康复训练装置在使用时，使用者的身体固定在承重机构1的承重架上，步态训练机构2的大腿杆16、小腿杆19以及脚踏板20分别与使用者腿部的对应部位固定。承重机构1能够承担部分使用者的体重，从而使使用者的腿部仅仅承受部分负重，能真正刺激偏瘫的伸肌活动，刺激了患者的主动选择控制，对临床应用具有较大帮助。

如图2~3所示：承重架包括立柱8以及安装在立柱8上的托架7，立柱8竖向设置，立柱8的下端安装在移动架上。托架7为水平设置的“U”形，托架7的开口朝向前侧，一个托架7可沿立柱8轴向滑动的安装在立柱8的中部，另一个托架7通过托架安装杆安装在立柱8的上端，托架安装杆可上下滑动的安装在立柱8上，从而能够方便调节两个托架7的高度，以适应不同的使用者。立柱8上还设有固定带（图中未画出），使用时，上部的托架7通过腋下承托使用者，下部的托架7通过使用者的胯部承托使用者。

驱动机构包括驱动电机4以及驱动轮5，驱动电机4安装在移动架上，驱动轮5有两个，两个驱动轮5转动安装在移动架的后侧下部，驱动电机4与驱动轮5之间设有差速器，驱动电机4通过差速器与驱动轮5连接，从而带动驱动轮5转动，进而带动使用者移动，差速器能够避免转弯时两个驱动轮5相互干扰。驱动电机4为伺服电机。

如图4所示：承重架的下侧设有用于转向的转向机构，转向机构包括转向电机3以及转向轮6，转向电机3安装在移动架的一侧，转向电机3为伺服电机。转向轮6有两个，对称设置在移动架的前侧下部，转向轮6为万向轮。转向电机3通过连杆机构同时与转向轮6相连，从而推动转向轮6实现转向。

连杆机构包括转向杆9、转向驱动杆10以及转向同步杆11。转向电机3的输出轴上安装有转向驱动杆10，转向驱动杆10的一端转向电机3的输出轴固定连接，另一端与转向杆9的一端转动连接。转向杆9有两个，对称设置在移动架的两侧，转向驱动杆10与左侧的转向杆9转动连接。转向同步杆11的两端分别与两个转向杆9转动连接，从而使两侧的转向杆9同步摆动，转向同步杆11与转向杆9的相连。转向驱动杆10和转向杆9之间设有调节杆，调节杆的两端分别与转向驱动杆10和转向杆9转动连接。转向杆9的中部转动安装在移动架上，从而形成杠杆机构。

每个转向杆9与转向轮6之间均设有两根连杆，两杆连杆的端部转动连接，转向杆9与上部的连杆转动连接，下部的连杆与转向轮6转动连接，且两个连杆相交，与转向杆9相邻的连杆与转向杆9相交。

如图5所示：机械腿和动力机构均安装在行走架13上，机械腿有两个，对称安装在行走架13的两侧，动力机构与行走架13一一对应。

大腿杆16的上端铰接在行走架13上，小腿杆19的上端与大腿杆16的下端铰接，脚踏板20与小腿杆19之间设有脚踏板连接架22，脚踏板20固定在脚踏板连接架22上，脚踏板连接架22转动安装在小腿杆19的下端。脚踏板连接架22与小腿杆19之间设有用于使脚踏板20复位的扭转弹簧。

动力机构包括髋关节传动机构、膝关节传动机构、踝关节传动机构以及动力单元，动力单元为步态训练电机12。步态训练电机12的输出轴与髋关节传动机构、膝关节传动机构和踝关节传动机构的动力输入端相连，髋关节传动机构的动力输出端与大腿杆16相连并带动大腿杆16摆动，膝关节传动机构的动力输出端与小腿杆19相连并带动小腿杆19摆动，踝关节传动机构的动力输出端与脚踏板连接架22相连，从而带动脚踏板20摆动。步态训练电机12为伺服电机。

如图6~7所示：步态训练电机12的输出轴通过链条连接膝关节传动机构和踝关节传动机构。链条包括设置在行走架13上的固定链条以及安装在大腿杆16上的摆动链条。

行走架13靠近步态训练电机12的一端安装有输入链轮，远离步态训练电机12的一端安装有输出链轮24，固定链条分别与输入链轮和输出链轮24相连，步态训练电机12的输出轴与输入链轮相连并带动输入链轮转动。大腿杆16的上端转动安装有膝关节主动链轮23，大腿杆16的下端转动安装有膝关节从动链轮25，摆动链条分别与膝关节主动链轮23和膝关节从动链轮25相啮合。膝关节传动机构和踝关节传动机构的动力输入端均与膝关节从动链轮25相连。

输出链轮24和膝关节主动链轮23均通过转轴安装，且两转轴通过万向联轴器相连，两转轴之间设有“L”形连接件，连接件15的水平部位于上侧且与转轴同轴设置，连接架的水平部通过连接轴与万向联轴器转动连接，竖直部与转轴转动连接。大腿杆16的上部和下部分体设置，且大腿杆16的上部和下部可绕轴线相对转动，从而能够在转弯时避免使用者的腿与大腿杆16的动作不一致导致使用者摔倒，还能够避免在大腿杆16的上部与下部发生相对转动时，摆动链条与链轮脱离。使用时，使用者的大腿跟大腿杆固定，从而使使用者的大腿和大腿杆之间形成一个平行四边形，当大腿进行内旋和外旋动作时，大腿杆16随大腿同步转动，并且转动角度和大腿转动的角度相同。

膝关节传动机构包括凸轮17以及导向杆18，凸轮17转动安装在大腿杆16的下端，且凸轮17与膝关节从动链轮25相连并保持同步转动。导向杆18通过导向杆安装架安装在小腿杆19上，大腿杆16和导向杆安装架之间设有拉簧，拉簧使导向杆18与凸轮17紧密接触，从而使小腿杆19摆动的精度高。

凸轮17的远离大腿杆16的一侧安装有膝关节槽轮21，膝关节槽轮21设置在凸轮17转轴的一侧。膝关节槽轮21与小腿杆19之间设有拉绳，拉绳一端与膝关节槽轮21固定连接，另一端与小腿杆19中部固定连接。凸轮17转动，并通过导向杆18推动小腿杆19摆动，当小腿杆19摆动至一定高度时，导向杆18与凸轮17分离，此时膝关节槽轮21通过拉绳拉动小腿杆19继续向上摆动，从而使小腿杆19的摆动角度与人步行时小腿的摆动角度一致。通过凸轮17使小腿杆19摆动和通过拉绳使小腿杆19摆动是间接进行的，即在一个步态周期内膝关节转动部分时间由凸轮17控制，其余时间由拉绳控制。

踝关节传动机构包括踝关节槽轮26以及拉绳，踝关节槽轮26通过槽轮安装杆与膝关节从动链轮25相连，踝关节槽轮26的轴线与膝关节从动链轮25的轴线平行，槽轮安装杆一端与膝关节从动链轮25固定连接，另一端与踝关节槽轮26固定连接，并使踝关节槽轮26的轴线位于膝关节从动链轮25的一侧。拉绳上端与踝关节槽轮26固定连接，另一端与脚踏板连接架22固定连接，从而带动脚踏板连接架22以及安装在脚踏板连接架22上的脚踏板20摆动。在脚踏板连接架22与踝关节槽轮26之间的小腿杆19上设有张紧槽轮，张紧槽轮转动安装在小腿杆19上，拉绳由张紧槽轮的前侧绕过张紧链轮后与脚踏板连接架22连接，从而能够避免在小腿杆19摆动后对拉绳造成妨碍，进而影响脚踏板20的摆动，还能够对拉绳进行张紧。

如图8~9所示：髋关节传动机构包括髋关节驱动轮14以及髋关节拉杆27。髋关节驱动轮14转动安装在行走架13上，髋关节驱动轮14与输入链轮同轴设置并保持同步转动。髋关节驱动轮14为齿轮，步态训练电机12的输出轴上安装有与髋关节驱动轮14相啮合的主动链轮，步态训练电机12通过齿轮传动带动髋关节驱动轮14转动，进而带动输入链轮转动。髋关节拉杆27的一端与髋关节驱动轮14的侧部转动连接，另一端与大腿杆16的上部转动连接，髋关节驱动轮14、髋关节拉杆27以及大腿杆16形成曲柄摇杆机构，从而带动大腿杆16周期性的往复摆动。

如图10所示：大腿杆16上设有用于对摆动链条张紧的张紧机构，张紧机构包括张紧链轮安装杆28以及安装在张紧链轮安装杆28上的张紧链轮29。张紧链轮安装杆28的中部转动安装在大腿杆16上，从而形成杠杆机构，张紧链轮29有两个，对称设置在张紧链轮安装杆28两端，同一侧摆动链条同时与两个张紧链轮29啮合。张紧链轮安装杆28与大腿杆16之间设有推动张紧链轮29对摆动链条张紧的弹簧，从而能够在大腿杆16和小腿杆19摆动时保证摆动链条的张紧度，避免张紧链条过松。采用两个张紧链轮29能够在不增加膝关节主动链轮23和膝关节从动链轮25中心距的条件下，增加摆动链条的长度，避免由于摆动链条长度过小影响小腿杆19的摆动，由于在于调节大腿杆16的长度时会使膝关节主动链轮23和膝关节从动链轮25的中心距变化，张紧机构可以使链条适应不同的中心距，因此无需更换链条。

本步态康复训练装置的使用方法如下：现将使用者的身体固定在承重架上，然后将两个机械腿分别与使用者的腿部对应部位固定，根据使用者的身高和体型，可以调节两侧机械腿的宽度，和大腿杆和小腿杆长度以及踝关节高度。驱动电机4通过驱动轮5带动承重架身体移动，使承重架随使用者的行走而移动，转向电机3通过转向轮6实现转向。步态训练电机12带动髋关节驱动轮14转动，从而实线了大腿杆16的摆动，髋关节驱动轮14通过固定链条和摆动链条带动凸轮17转动，进而实线了小腿杆19的摆动，踝关节槽轮26与凸轮17同步转动，并通过拉绳带动踝关节连接架22摆动，从而是大腿杆16、小腿杆19以及脚踏板20与实线与人行走时的步态一致的动作，对使用者的步态进行矫正，并使使用者完成步态训练。

通过调节步态训练电机12的转速可调节步态训练的步速和步频，微调髋关节拉杆27与髋关节驱动轮14的连接位置，对应的是调节曲柄长度，可调节步态训练的步幅。适当改变传动机构的尺寸参数，可使步态训练机构从平地行走模式变换为跨越障碍模式或上下楼梯训练模式，从而对使用者进行全面，多状况康复训练。偏瘫患者的腿跟随步态训练机构运动，让使用者的腿部肌肉切实感受到行走的刺激。此运动方式相比较专业的康复医生的口头指导，对偏瘫患者步行能力的康复更有效。临床上可作为康复医生的辅助器械，减轻医生的劳动强度，缩短偏瘫恢复周期。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。