一种下肢康复训练用设备的制作方法

本发明涉及一种康复训练设备，尤其是涉及用于下肢康复训练的设备。

背景技术：

常见的下肢康复训练用设备是用于对下肢行走障碍人士进行辅助训练的设备，帮助例如中风引起行动障碍、脊髓受损、创伤性脑外伤、多发性硬化症以及帕金森的病人利用他们残存的运动神经功能进行行走训练。

一般的下肢康复训练设备只是简单的支撑患者，被动的对腿部进行训练，而且缺少外围框架，也没有对患者进行减重，导致患者在使用时存在摔倒的安全风险，限制了其使用和推广。为了确保对使用者减轻重力以及对身体姿态进行调控，又出现了使用门型框架结构的下肢康复训练设备，在框架结构的横梁上设置一个悬挂结构，垂下一个底端设有供使用者穿着挽具的牵引绳，通过调整牵引绳的长度改变挽具距离地面的高度，并设置多个运动检测器来检测使用者的运动，从而通过控制单元或人工操控使框架结构和牵引绳跟随使用者运动而动作。这样的下肢康复训练设备结构复杂，电子设备多，造价高，操作繁琐，虽然可以实现一定程度上的自动化操作，但受限于使用者的情况各异，在康复训练前都要进行牵引绳长度或设备运行的人工干预，在使用过程中，随着使用者姿态变化，也需要人工干预调整牵引绳，造成使用的不便，限制了推广。

技术实现要素：

本发明的目的使提供一种下肢康复训练用设备，可以有效减轻使用者重力，结构简单，操作方便，康复训练效果更好。

本发明的技术解决方案是：一种下肢康复训练用设备，包括门框型支架和设置在支架横梁上的悬挂装置，悬挂装置上设有底端连接供使用者穿戴的挽具的牵引绳，在所述支架的两侧竖梁上分别供使用者腿部穿戴的左侧腿部矫形器和右侧腿部矫形器，每个竖梁的底部分别设有可移动基部，悬挂装置包括固定架、设置在固定架上的伺服电机驱动机构、绞盘、定滑轮组、摆动滑轮组、凸轮、缓冲连杆组、缓冲弹簧，其中伺服电机驱动机构包括连接在减速机上的伺服电机，绞盘连接在减速机上，摆动滑轮组包括垂直设置在固定架上的第一转轴、一端固定在第一转轴上的摆动杆、设置在摆动杆自由端上的摆动滑轮，凸轮设置在固定架下方且与第一转轴同轴随动，缓冲连杆组包括垂直设置在固定架上的第二转轴、设置在固定架上方且一端套设在第二转轴上的上连杆、设置在固定架下方且一端套设在第二转轴上的下连杆，下连杆的自由端与凸轮边缘接触，缓冲弹簧设置在上连杆自由端和固定架之间，所述牵引绳的另一端顺次绕过摆动滑轮和定滑轮组后卷绕在绞盘上。

门框型支架可以方便设置悬挂装置，方便对使用者进行悬挂减重；在支架两侧竖梁上设置的左侧腿部矫形器和右侧腿部矫形器可以给使用者的腿部提供额外的外力支撑，还可以提供主动的训练模式，增加康复训练的效果，还能更好的为下肢无行走能力的患者提供康复训练。支架本身通过底部的可移动基部实现位移，从而为使用者行走提供额外的助力，增加训练方式的多样性和有效性。牵引绳的另一端卷绕在绞盘上，通过控制伺服电机的转动方向和转动时长便可以实现对牵引绳长度的精确调整，反馈更为及时。在缓冲弹簧的拉力作用下，上连杆会以第二转轴为轴朝一个方向转动，带动下连杆以第二转轴为轴朝向同一个方向转动，从而使下连杆的边缘贴紧凸轮外边缘，整个装置处于平衡状态，当挽具一侧的牵引绳被向下拉动或向上放松时，在拉力和缓冲弹簧弹力作用下，摆动滑轮都会随牵引绳发生摆动，从而带动第一转轴转动，固定架下方的凸轮也会被带动旋转，其边缘会推动下连杆转动，从而带动上连杆运动，此时牵引绳的长度改变可以被摆动滑轮的转动消耗，无需启动绞盘，从而减少了对伺服电机的操作，在一定范围内实现自动调整，操作方便。

在所述下连杆自由端上设有下挡杆，所述凸轮的外边缘与下挡杆接触。通过下挡杆可以充分接触凸轮的外边缘，以便有效传递力矩。

在所述固定架上设有带力矩传感器的测力动滑轮，力矩传感器的输出用于连接所述伺服电机，所述牵引绳的另一端顺次绕过测力动滑轮和所述摆动滑轮。通过力矩传感器检测牵引力的变化，从而将数据输出用于对伺服电机的控制，有利于实现程序化操作，为精确控制提供了硬件基础。

在所述测力动滑轮和所述摆动滑轮之间设有变向定滑轮，所述牵引绳的另一端顺次绕过所述测力动滑轮、变向定滑轮和所述摆动滑轮。变向定滑轮可以改变牵引绳的运动方向，以便调整牵引绳与测力动滑轮的切入方向，方便进一步控制测力精确度。

在所述第一转轴上设有与所述凸轮同轴随动的角度传感器，角度传感器的输出用于连接所述伺服电机。角度传感器可以测量凸轮转动角度数据，从而输出用于对伺服电机的控制，有利于实现程序化操作，为精确控制提供了硬件基础。

所述定滑轮组包括相对设置的第一定滑轮和第二定滑轮，所述牵引绳另一端顺次绕过第一定滑轮和第二定滑轮后卷绕在所述绞盘上。通过第一定滑轮和第二定滑轮的位置可以调整卷绕进入绞盘上的牵引绳方向，确保受力方向准确，减少干扰。

每个所述可移动基部内分别包括与所述竖梁连接的基板、设置在基板底部前后两端的从动轮、设置在基板下方的驱动单元和驱动轮。基板可以增加可移动基部与地面的接触面积，提高悬吊的稳定性和安全性，从动轮的设置可以使基板受力均匀，提高移动的平顺性。

在所述竖梁上分别设有加强座，所述左侧腿部矫形器和右侧腿部矫形器分别通过连接架连接在加强座上。提高对使用者腿部的支撑强度，进一步确保使用的安全性。

所述加强座上设有分别设有竖直的滑槽，滑槽内设有可调滑动块，所述连接架连接在可调滑动块上。通过可调滑动块的滑动，实现连接架高度的调整，更好的适应不同使用者康复训练的需求，提高矫正训练的舒适度。

所述左侧腿部矫形器和右侧腿部矫形器分别包括髋关节模组、髋关节腿部伸缩机构、膝关节模组、膝关节腿部伸缩机构，其中髋关节腿部伸缩机构的一端连接髋关键模组，另一端连接膝关节模组，膝关节腿部伸缩机构的一端连接膝关节模组，在髋关节腿部伸缩机构上设有用于绑接使用者大腿的上绑带，在膝关节腿部伸缩机构上设有用于绑接使用者小腿的下绑带。通过髋关节模组、膝关节模组和两个伸缩机构共同实现对人体腿部关节调控的随动性，提高舒适度感受，减少康复训练过程中对使用者腿部的伤害。

在所述髋关节腿部伸缩机构上设有上滑动座，所述上绑带连接在上滑动座上，在所述膝关节腿部伸缩机构上设有下滑动座，所述下绑带连接在下滑动座上。上下绑带可以通过滑动座的位移实现位置的调整，在运动中可以减少对腿部的压迫，进一步提高舒适度。

本发明的优点是：结构简单，操作方便，使用安全可靠，可以为下肢完全无力的使用者提供有效的康复训练，可以在一定程度上实现自动调整牵引绳上牵引力的大小，随动性高，方便进一步改造实现自动化控制。

附图说明

附图1为本发明实施例的使用状态示意图；

附图2为本发明实施例的结构示意图；

附图3为本发明实施例中门框型支架的结构示意图；

附图4为本发明实施例中悬挂系统的结构示意图；

附图5为本发明实施例中悬挂系统的透视结构示意图；

附图6为本发明实施例中左侧腿部矫形器和右侧腿部矫形器结构示意图；

1、支架，2、横梁，3、竖梁，4、牵引绳，5、挽具，6、左侧腿部矫形器，7、右侧腿部矫形器，8、可移动基座，9、固定架，10、伺服电机，11、减速机，12、绞盘，13、第一定滑轮，14、第二定滑轮，15、摆动滑轮，16、摆动杆，17、第一转轴，18、凸轮，19、第二转轴，20、上连杆，21、下连杆，22、缓冲弹簧，23、力矩传感器，24、测力动滑轮，25、变向定滑轮，26、角度传感器，27、下挡杆，28、穿孔，29、基板，30、从动轮，31、驱动单元，32、驱动轮，33、加强座，34、滑槽，35、可调滑动块，36、髋关节模组，37、髋关节腿部伸缩机构，38、膝关节模组，39、膝关节腿部伸缩机构，40、上绑带，41、下绑带，42、上滑动座，43、下滑动座，44、使用者，45、连接架。

具体实施方式

实施例

参阅图1-6，：一种下肢康复训练用设备，包括门框型支架1和设置在支架横梁2上的悬挂装置，悬挂装置上设有底端连接供使用者44穿戴的挽具5的牵引绳4，在支架1的两侧竖梁3上分别供使用者腿部穿戴的左侧腿部矫形器6和右侧腿部矫形器7，每个竖梁3的底部分别设有可移动基部，悬挂装置包括固定架9、设置在固定架上的伺服电机驱动机构、绞盘12、定滑轮组、摆动滑轮组、凸轮18、缓冲连杆组、缓冲弹簧22，其中伺服电机驱动机构包括连接在减速机11上的伺服电机10，绞盘12连接在减速机11上，摆动滑轮组包括垂直设置在固定架9上的第一转轴17、一端固定在第一转轴17上的摆动杆16、设置在摆动杆16自由端上的摆动滑轮15，凸轮18设置在固定架9下方且与第一转轴17同轴随动，缓冲连杆组包括垂直设置在固定架9上的第二转轴19、设置在固定架9上方且一端套设在第二转轴19上的上连杆20、设置在固定架9下方且一端套设在第二转轴19上的下连杆21，在下连杆21自由端上设有下挡杆27，凸轮18的外边缘与下挡杆27接触，缓冲弹簧22设置在上连杆20自由端和固定架9之间，在固定架9上设有带力矩传感器23的测力动滑轮24，力矩传感器23的输出用于连接伺服电机10。在测力动滑轮24和摆动滑轮15之间设有变向定滑轮25。定滑轮组包括相对设置的第一定滑轮13和第二定滑轮14，牵引绳3的一端通过固定架9上的穿孔28向下连接挽具5，另一端顺次绕过测力动滑轮24、变向定滑轮25、摆动滑轮15、第一定滑轮13和第二定滑轮14后卷绕在绞盘12上。在第一转轴17上设有与凸轮18同轴随动的角度传感器26，角度传感器26的输出用于连接伺服电机10。

门框型支架1可以方便设置悬挂装置，方便对使用者44进行悬挂减重；在支架1两侧竖梁3上设置的左侧腿部矫形器6和右侧腿部矫形器7可以给使用者的腿部提供额外的外力支撑，还可以提供主动的训练模式，增加康复训练的效果，还能更好的为下肢无行走能力的患者提供康复训练。支架1本身通过底部的可移动基部实现位移，从而为使用者行走提供额外的助力，增加训练方式的多样性和有效性。牵引绳4的另一端卷绕在绞盘12上，通过控制伺服电机10的转动方向和转动时长便可以实现对牵引绳4长度的精确调整，反馈更为及时。在缓冲弹簧22的拉力作用下，上连杆20会以第二转轴19为轴朝一个方向转动，带动下连杆21以第二转轴19为轴朝向同一个方向转动，从而使下连杆21的边缘贴紧凸轮18外边缘，整个装置处于平衡状态，当挽具5一侧的牵引绳4被向下拉动或向上放松时，如牵引绳4上拉力增加时，摆动滑轮15都会随牵引绳4发生摆动，从而带动第一转轴17转动，固定架9下方的凸轮18也会被带动旋转，其边缘会推动下连杆21上的下挡杆27使下连杆21绕第二转轴19转动，从而带动上连杆20运动，拉长缓冲弹簧22，或者在拉力减少的情况下，此时在缓冲弹簧22的弹力作用下，上连杆20以第二转轴19为轴转动，带动下连杆21转动，通过下挡杆27推动凸轮18转动，带动摆动滑轮15反方向摆动，因此牵引绳的长度改变可以部分被摆动滑轮的转动消耗，无需启动绞盘，从而减少了对伺服电机10的操作，在一定范围内实现自动调整，操作方便。

通过力矩传感器23检测施加在牵引绳4上的拉力变化，可以将数据输出用于对伺服电机10的控制，有利于实现程序化操作，为精确控制提供了硬件基础。角度传感器26可以测量凸轮18转动角度数据，从而输出用于对伺服电机10的控制，有利于实现程序化操作，为精确控制提供了硬件基础。

变向定滑轮25可以改变牵引绳4的运动方向，以便调整牵引绳4与测力动滑轮24的切入方向，方便进一步控制测力精确度。

每个可移动基部内分别包括与竖梁3连接的基板29、设置在基板29底部前后两端的从动轮30、设置在基板29下方的驱动单元31和驱动轮32。基板29可以增加可移动基部与地面的接触面积，提高悬吊的稳定性和安全性，从动轮30的设置可以使基板29受力均匀，提高移动的平顺性。

在竖梁3上分别设有加强座33，左侧腿部矫形器6和右侧腿部矫形器7分别通过连接架45连接在加强座33上。加强座33上设有分别设有竖直的滑槽34，滑槽34内设有可调滑动块35，连接架45连接在可调滑动块35上。加强座33可以提高对使用者腿部的支撑强度，进一步确保使用的安全性。通过可调滑动块35的滑动，实现连接架45高度的调整，更好的适应不同使用者康复训练的需求，提高矫正训练的舒适度。

左侧腿部矫形器6和右侧腿部矫形器7分别包括髋关节模组36、髋关节腿部伸缩机构37、膝关节模组38、膝关节腿部伸缩机构39，其中髋关节腿部伸缩机构37的一端连接髋关键模组36，另一端连接膝关节模组38，膝关节腿部伸缩机构39的一端连接膝关节模组38，在髋关节腿部伸缩机构37上设有用于绑接使用者44大腿的上绑带40，在膝关节腿部伸缩机构39上设有用于绑接使用者33小腿的下绑带41。在髋关节腿部伸缩机构37上设有上滑动座42，上绑带40连接在上滑动座42上，在膝关节腿部伸缩机构39上设有下滑动座43，下绑带41连接在下滑动座43上。

通过髋关节模组、膝关节模组和两个伸缩机构共同实现对人体腿部关节调控的随动性，提高舒适度感受，减少康复训练过程中对使用者腿部的伤害。上下绑带可以通过滑动座的位移实现位置的调整，在运动中可以减少对腿部的压迫，进一步提高舒适度。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。