一种肢体协调运动康健椅工作位置的确定方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种肢体协调运动康健椅工作位置的确定方法，属于康复与健身器械 领域。
【背景技术】：
[0002] 近年来，由生理机能衰退、中风偏瘫、脊髓损伤等原因导致的肢体运动功能障 碍的患者数量越来越多，通过简单的医疗设备或人工康复护理对其进行康复治疗，已经 远不能满足他们的需求。芜湖天人智能机械有限公司的在先申请：一种肢体协调运动 康健椅（2014101227578、2014201477507)或可折叠、可变轨的上下肢协调运动训练椅 (2013204135066)，旨在为这些康复者提供个性化的康复训练。针对不同身高的使用人群， 由于肢体尺寸以及肢体的健康状况不同，需要的训练轨迹和训练幅度也不尽相同，这就需 要将康健椅的训练机构调节到合适的工作位置来满足使用者要求。因此，针对不同身高人 群康健椅工作位置的确定十分有必要。
【发明内容】
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[0003] 为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种肢体协调运动康健椅工作位 置的确定方法，对于不同身高的使用人群，康健椅工作位置的确定方法是：建立四种典型身 高的不同使用者与康健椅等效人机模型，通过机构仿真得出使用者在康健椅不同工作位置 下肢体主要关节活动度曲线和数据，然后从规划的关节活动度出发，查找仿真得出的曲线 和数据，确定康健椅的工作位置。对于规划训练幅度下康健椅工作位置确定方法是：采用机 构优化设计的方法得出不同训练幅度下康健椅的工作位置。
[0004] 本发明解决技术问题采用如下技术方案：
[0005] -种肢体协调运动康健椅工作位置的确定方法，按如下步骤进行：
[0006] 步骤一：建立150cm，160cm，170cm，180cm四种不同身高使用者与康健椅训练机 构的人机连杆等效模型；利用多刚体系统动力学方法，简化成在人体矢状面内的十二杆或 i 杆的变胞机构；
[0007] 步骤二：利用仿真软件对步骤一所建立的十二杆或十一杆变胞机构进行人机仿 真；得出上述四种不同身高的人群在训练机构不同的工作位置下的肢体关节活动度数据和 变化曲线；根据所得数据和曲线建立数据库：
[0008] 身高150cm，康健椅有两个工作位置：β = 10°，β = 20° ;
[0009] 身高160cm，康健椅有四个工作位置：β = 10。，β = 20。，β = 30。，β = 40。；
[0010] 身高170cm，康健椅有五个工作位置：β = 20°，β = 20°，β = 30°，β = 40。 ， β = 50° ;
[0011] 身高180cm，康健椅有六个工作位置：β = 20。，β = 20。，β = 30。，β = 40。，β = 50°，β = 60° ;
[0012] 上述β为康健椅中连架杆与水平面夹角；
[0013] 步骤三：根据使用者规划的关节活动度和身高这两个参数，查找步骤二建立的数 据库，即可得到不同身高下，康健椅的工作位置。
[0014] 所述运动康健椅包括：
[0015] 座椅架，设于所述座椅架上部的座椅，设于所述座椅架两侧的机架，设于座椅架下 部的主传动装置和从传动装置，所述主传动装置和从传动装置的两侧分别设置有外伸的主 动轴、辅助轴，在所述座椅架两侧对称分布有两个八杆肢体训练机构或两个七杆肢体训练 机构；
[0016] 所述八杆肢体训练机构包括曲柄、第一连杆、第二连杆、连架杆、第三连杆、摇杆、 滑块、机架；所述曲柄的一端与主动轴固联，所述第一连杆的首端与所述曲柄铰接形成转动 畐IJ，中部与所述第二连杆首端铰接形成转动副，所述第二连杆的末端与所述连架杆首端铰 接形成转动副，所述连架杆的末端与所述辅助轴固联，所述第三连杆的一端与所述第一连 杆铰接形成转动副，另一端与所述摇杆的底端铰接形成转动副，所述摇杆的中部与所述滑 块铰接形成转动副，所述滑块与所述机架形成移动副，滑块在所述机架上的位置随调。
[0017] 在所述第一连杆上安装有脚部支撑，在所述摇杆的上端安装有手柄。
[0018] 所述七杆肢体训练机构包括曲柄、第一连杆、第二连杆、连架杆、第三连杆、摇杆、 机架；所述曲柄的一端与主动轴固联，所述第一连杆的首端与所述曲柄铰接形成转动副，中 部与所述第二连杆首端铰接形成转动副，所述第二连杆的末端与所述连架杆首端铰接形成 转动副，所述连架杆的末端与所述辅助轴固联，所述第三连杆的一端与所述第一连杆铰接 形成转动副，另一端与所述摇杆的底端铰接形成转动副，所述摇杆的中部与滑块铰接形成 转动副，所述滑块与所述机架固联；或所述摇杆的中部直接与所述机架铰接形成转动副。
[0019] 所述曲柄或为圆盘或为杆件，曲柄与所述第一连杆的首端铰接形成的转动副的位 置随调。
[0020] 所述摇杆上安装有套筒，所述手柄的杆件设置在所述套筒内，手柄在套筒内转动 和移动进行角度和高度的调节，并可锁紧定位。
[0021] 所述主动轴由所述主传动装置驱动，所述辅助轴由所述从传动装置驱动。
[0022] 与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0023] 申请人的在先申请：一种肢体协调运动康健椅（授权公告号CN203763459U)、肢 体运动健身和康复椅（授权公告号CN302925142S)或可折叠、可变轨的上下肢协调运动训 练椅（2013204135066)目前在国内外属于新型的肢体运动康健椅，但对于不同身高的使用 者，以及规划不同的关节活动度的使用者来说，康健椅的工作位置的确定很重要。本发明提 出的这种工作位置的确定方法具有智能，准确等优点。这种康建椅工作位置的确定方法，能 使康建椅满足不同身高使用者的康复训练要求，有利于肢体具有运动功能障碍的康复者的 科学训练。
【附图说明】：
[0024] 图1为康健椅的主视图；图2为康健椅中八杆肢体训练机构的结构示意图；图3为 人-机连杆模型图；图4为康复训练机构工作位置确定策略流程图；图5为康复训练机构方 案图；图6为机构参数化模型图。
[0025] 图中标号：1曲柄，2第一连杆，3第二连杆，4连架杆，5第三连杆，6摇杆，7机架， 8脚部支撑，9手柄，10辅助轴，12主动轴，14座椅，18座椅架，19主传动装置，20从传动装 置，21滑块，22套筒，23转动接头。
[0026] 以下通过【具体实施方式】，并结合附图对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】：
[0027] 实施例：参见附图，肢体协调运动康健椅，其包括座椅架18,设于所述座椅架上部 的座椅14,设于所述座椅架两侧的机架7,设于座椅架下部的主传动装置19和从传动装置 20,主传动装置19和从传动装置20的两侧分别设置有外伸的主动轴12、辅助轴10,在座椅 架两侧对称分布有两个八杆肢体训练机构或两个七杆肢体训练机构；
[0028] 八杆肢体训练机构包括曲柄1、第一连杆2、第二连杆3、连架杆4、第三连杆5、摇杆 6、滑块21、机架7 ;曲柄5的一端与主动轴12固联，第一连杆2的首端与曲柄1铰接形成转 动副，中部与第二连杆3首端铰接形成转动副，第二连杆3的末端与连架杆4首端铰接形成 转动副，连架杆4的末端与辅助轴10固联，第三连杆5的一端与第一连杆2铰接形成转动 虽1J，另一端与摇杆6的底端较接形成转动副，摇杆6的中部与滑块21较接形成转动副，滑块 21与机架7形成移动副，滑块21在机架7上的位置随调。
[0029] 在所述第一连杆2上安装有脚部支撑8,在摇杆6的上端安装有手柄9。
[0030] 所述七杆肢体训练机构包括曲柄1、第一连杆2、第二连杆3、连架杆4、第三连杆5、 摇杆6、机架7 ;所述曲柄5的一端与主动轴12固联，所述第一连杆2的首端与所述曲柄1 铰接形成转动副，中部与所述第二连杆3首端铰接形成转动副，所述第二连杆3的末端与所 述连架杆4首端铰接形成转动副，所述连架杆4的末端与所述辅助轴10固联，所述第三连 杆5的一端与所述第一连杆2铰接形成转动副，另一端与所述摇杆6的底端铰接形成转动 畐IJ，所述摇杆6的中部与滑块21铰接形成转动副，所述滑块21与所述机架7固联；或所述 摇杆6的中部直接与所述机架7铰接形成转动副。
[0031] 具体设置中，曲柄1或为圆盘或为杆件，曲柄与第一连杆2的首端铰接形成的转动 副的位置随调。
[0032] 摇杆6上安装有套筒22,手柄9的杆件设置在套筒22内，手柄在套筒22内转动和 移动进行角度和高度的调节，并可锁紧定位。
[0033] 王动轴12由王传动装置19驱动，辅助轴10由从传动装置20驱动。
[0034] 座椅14能在座椅架18上前后移动并定位，座椅14的椅背角度可以调节并定位， 可以适应不同身高人群在不同训练阶段和不同坐姿下对腿部和手部的运动幅度的要求。
[0035] 滑块21与机架7形成的移动副，可以沿着直线移动，也可以沿着圆弧移动，调节 的方法或是通过手动调节或是通过自动调节改变滑块在机架上的位置，具体或通过螺钉实 现，或通过丝杠导轨移动实现，或通过推杆实现。
[0036] 滑块21位置的改变可以调节摇杆6的运动轨迹和幅度，使得手柄的运动可以适应 更广的人群和训练范围，满足不同身高、不同训练阶段和不同姿态的手部训练需求。
[0037] 曲柄1为圆盘，过圆心沿