专利名称：阻尼可调式功能训练系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人体上肢康复训练装置，尤其是一种应用于脑卒中导致上肢功能障碍患者进行上肢康复训练装置。
背景技术：
脑卒中患者众多，其中脑卒中导致偏瘫、丧失行动能力是最主要的后遗症。脑卒中后大约有85%的患者伴有上肢功能缺损，他们中的55-75%患者在发病后3 — 6个月仍伴有上肢功能障碍，研究脑卒中后上肢功能的恢复问题已成为临床康复领域中最富有挑战性的课题。目前国内外的上肢康复训练装置一般都是电机驱动机械臂进行上肢康复训练的上肢康复机器人，这样不仅外观不够美观，还常给患者带来噪音，同时电机驱动机械臂的上肢康复机器人体积较为庞大，会给患者带来心理压力，导致抑制患者参与上肢康复训练的主动性。此外，一般的上肢康复机械臂通常只能进行单臂康复训练，不能让不同侧患肢偏瘫患者分别对进行上肢康复训练，大大减低了产品的应用效率。因此，需要一种左右手臂均能使用的、具有轻便新型结构的上肢功能障碍阻尼可调式功能训练系统，对提高脑卒中患者上肢康复训练水平促进上肢康复训练装置的创新与产业发展具有重要意义。
发明内容
本发明是要提供一种阻尼可调式功能训练系统，用以满足脑卒中导致上肢功能障碍的患者在上肢无力自主运动的情况下，克服重力进行上肢康复训练，该装置不仅可根据患者需要进行高度调节，又能通过改变阻尼进行不同难度的上肢康复训练，更在外观设计上制作得更小巧、轻便，避免患者因康复训练装置过于庞大而产生对康复训练的恐惧心理。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种阻尼可调式功能训练系统，包括主体架构、悬臂机构、升降机构、阻尼机构、绳索和托手套，两个阻尼筒通过稳固件固定在主体架构的支架管b两侧，其特点是阻尼机构由阻尼杆和阻尼筒组成，阻尼杆与阻尼筒之间通过连接件及销钉固定连接；阻尼杆后端内滑动配合连接调节阀，且在调节阀上设置阻尼垫圈和旋有调节螺母，通过阻尼垫圈与调节螺母进行调节终状态的固定，阻尼杆前端固定连接有连绳阀；阻尼筒下端内固定连接有套件，阻尼筒上端和套件下端分别连接有导轮和滑轮，阻尼筒内放有弹簧，连接在调节阀上的连接绳索通过导轮的传动与弹簧连接，弹簧另一端通过绳索绕过滑轮与阻尼杆上的连绳7连接，阻尼杆通过挂件固定在横管上。主体架构由矩形底座、支架管、横管构成，矩形底座前、后底座杆上分别连接有支架管a，b，支架管a，b上端分别通过三通件和二通件a连接横管；矩形底座由底座杆a、底座杆b、底座杆c和底座杆d之间用四个底脚螺丝相互螺纹连接而形成矩形结构，支架管a 和支架管b分别与矩形底座螺纹连接。悬臂机构由连接杆、横梁管构成，连接杆通过三通件与支架管a固定连接，连接杆上端通过升降机构和二通件b连接横梁管，横梁管前、后端分别通过单通件和二通件b连接导轮板b，a，导轮板a，b两侧装有导轮；两个托手套分别连接绳索，两条绳索分别经导轮板 a，b两侧的导轮后与连绳阀连接。升降机构包括连接板、壳体、摇柄、齿条、蜗杆盖、蜗杆，垫圈，滑动轴承，平键、蜗轮盖、滚动轴承、齿轮、蜗轮和蜗轮轴，其中，连接板与壳体固定连接，蜗杆通过蜗杆盖安装在壳体中，蜗杆和壳体之间通过垫圈与滑动轴承形成滑动摩擦连接；蜗轮通过平键与蜗轮轴连接，并与蜗杆32咬合形成蜗轮蜗杆传动连接；蜗轮轴通过蜗轮盖安装在壳体中，齿轮、蜗轮通过平键与蜗轮轴连接；蜗轮轴与蜗轮盖之间安装有滚动轴承及挡圈，蜗轮轴与壳体之间安装有滚动轴承，齿轮与齿条咬合形成齿轮齿条传动连接；摇柄通过销钉连接在蜗杆上。本发明的有益效果是在传统的上肢康复训练机械臂的基础上进行轻型化改进， 运用轻型架构配合滑轮、绳索的结构取代以往笨重、复杂的机械结构，这样子的设计，使得患者在使用过程中更自由、便捷，且可避免因机械臂过于笨重而产生对上肢康复训练的恐惧心理。蜗轮蜗杆传动配合齿轮齿条传动实现高度调节，满足不同需要的患者的上肢康复训练。通过自由惯性平衡的弹簧来提供支撑重力的力，并可通过适当调节增加训练的强度。 腕部和肘部通过两根连接着的绳索与支撑结构相连接，能够使患者在水平面做任意方向的上肢康复训练。另外，还可增设配合虚拟现实技术的上肢康复训练以增加上肢康复训练的趣味性，促进患者自主进行训练。因此，本实用新型的减重上肢康复训练功能，不仅能够帮助脑卒中导致上肢功能障碍的患者进行上肢康复训练，其轻型化的结构设计使得患者进行上肢康复训练更为便捷，升降机构的巧妙设计也从人因工程学角度考虑大大方便患者在无需他人帮助情况下进行高度的调节，这无疑对脑卒中导致偏瘫患者的恢复期上肢康复训练有着重大意义。本发明的特点是
1、绳索配合滑轮的结构使整套装置较传统机械臂而言更轻型化，且拖住腕部、肘部的结构使得患者能在水平面能做任意方向的上肢康复训练。2、弹簧式阻尼调控机构，使得患者能够根据自己的实际状况进行不同强度的上肢康复训练，有助于患者各个训练阶段的康复。3、蜗轮蜗杆配合齿轮齿条联动的二级传动机构以调节高度的结构，较传统的套筒配合紧固螺丝的结构而言，使用操作更为便捷，真正意义上做到为使用者考虑。
图1是本发明的立体示意图2是阻尼杆和阻尼筒连接结构剖视图； 图3是升降机构主视图； 图4是图3的左视图； 图5是图3的俯视图； 图6是图3中沿A-A的剖视图； 图7是图4中沿B-B的剖视图； 图8是图5中沿C-C的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步具体说明。如图1所示，本发明的阻尼可调式功能训练系统，包括主体架构、悬臂机构、升降机构、阻尼机构、绳索17和托手套20。主体架构由底座杆a2、底座杆b3、底座杆W6和底座杆d27用4个底脚螺丝1相互螺纹连接，并配以固定螺丝若干，形成稳定的矩形结构；支架管a4和支架管1^8分别与底座螺纹连接，并通过三通件6和二通件a21等与横管51连接形成稳定的矩形结构；连接管8连接于三通件6和连接板9之间；连接板9与壳体10由四个固定螺丝进行定位连接。 主体架构由四根底座杆配合底脚螺丝形成稳定的矩形结构，支架管通过螺纹连接与底座连接，再通过三通件、二通件与横管连接，形成稳定的矩形结构，连接管一端连接三通件，一端通过连接板与升降机构壳体连接，齿条通过铜套连接于升降机构壳体，并通过二通件与横梁管进行连接，四个导轮分别固定在安置在二通件、单通件上的导轮板上。于是形成了稳定的主体架构，在保证稳定性的前提下较传统意义上的机械臂结构又进行了轻型化改良。悬臂机构由连接杆8、横梁管16构成，连接杆8通过三通件6与支架管a4固定连接，连接杆8上端通过升降机构和二通件bl3连接横梁管16，横梁管16前、后端分别通过单通件18和二通件bl3连接导轮板b，al9,15，导轮板a，b 15，19两侧装有导轮14 ；两个托手套20分别连接绳索17，两条绳索17分别经导轮板a，b 15，19两侧的导轮14后与连绳阀7连接。在惯性平衡作用下，托手套拖住手臂腕部和肘部，使得患者手臂能够在平面内作任意方向的运动。悬臂机构采用绳索配合固定在横梁上的滑轮来达到减重功能；通过绳索连接阻尼机构和托手套，使得阻尼机构提供支撑手臂重力的力，并能够保证手臂在平面内做任意方向的运动训练，较传统意义的机械臂机构而言又没有受到运动轨迹的限制，使得上肢康复训练更自主。如图2所示，阻尼机构主要由阻尼杆5和阻尼筒四组成，阻尼杆5和阻尼筒四之间通过连接件22配以销钉连接。连绳阀7与阻尼杆5螺纹连接，调节阀M和在阻尼杆5 中滑动以进行阻尼调节，并通过阻尼垫圈42与调节螺母23进行调节终状态的固定。阻尼筒四内放有弹簧48。导轮43由圆柱销a44固定于阻尼筒四，连接在调节阀M上的连接绳索50通过导轮43的传动与弹簧48连接，弹簧另一端通过绳索17绕过固定在圆柱销b45 上的滑轮49与阻尼杆5上的连绳阀7连接，圆柱销b45安装在与阻尼筒四用螺钉连接的套件46上。在弹簧48拉力的作用下，阻尼杆5被压在挂件47上，使得整个结构处于稳定状态。阻尼机构采用绳索连接阻尼杆以及弹簧，不仅提供支撑手臂重力的力，还能通过调节阻尼阀来调节弹簧阻尼，用以增加训练的强度，实现多种强度训练的减重上肢康复训练。采用阻尼杆连接绳索和调节阀，调节阀使用调节螺丝进行调节终状态的固定，调节阀通过滑轮传动用绳索与固定在阻尼筒内的弹簧连接。这种结构的设计，可以通过调节阀直接调节弹簧阻尼，再经由阻尼杆直接作用到连接托手套的绳索上，使得患者能够通过阻尼调节进行不同强度的上肢康复训练。如图3至图8所示，升降机构包括连接板9、壳体10、摇柄11、齿条12、蜗杆盖31、 蜗杆32，垫圈33，滑动轴承34，平键35、蜗轮盖36、滚动轴承37、齿轮39、蜗轮40和蜗轮轴 41等。如图6所示，蜗杆32通过蜗杆盖31安放在壳体10中，蜗杆32和壳体10之间通过垫圈33与滑动轴承34形成滑动摩擦；蜗轮通过平键35与蜗轮轴41连接，并与蜗杆32咬合形成蜗轮蜗杆传动。如图7所示，蜗轮轴41通过蜗轮盖36安放在壳体10中，齿轮39、蜗轮40皆通过平键35与蜗轮轴41连接；滚动轴承37和挡圈38辅助形成齿轮39、蜗轮40 和蜗轮盖36、壳体10之间的相对运动；如图8所示，齿轮39与齿条12咬合形成齿轮齿条传动。摇柄11通过销钉连接在蜗杆32上，转动摇柄11就能带动蜗杆32转动，通过蜗轮蜗杆之间的传动带动蜗轮40转动，又因为蜗轮40和齿轮39固定在同一根蜗轮轴41上，齿轮 39和蜗轮40同步转动，通过齿轮齿条之间的传动带动齿条12上下运动，从而达到升降功能。齿条12与壳体10之间有铜套30帮助连接，便于齿条齿轮传动时齿条12顺利上下调节。这种结构的设计，患者操作方便，能够根据自己的需要进行高度的调节。升降机构采用蜗轮蜗杆传动配合齿轮齿条传动，使得高度调节更为方便，用以满足不同高度需要的患者进行上肢康复训练；通过蜗轮蜗杆和齿轮齿条的二级传动，使得患者能够更方便地进行高度的调节。这种结构的设计，患者能够通过直接摇动摇柄来完成二级传动，无需他人帮助， 根据自己的需要自由进行高度调节。
权利要求
1.一种阻尼可调式功能训练系统，包括主体架构、悬臂机构、升降机构、阻尼机构、绳索 (17 )和托手套(20 )，两个阻尼筒(29 )通过稳固件(25 )固定在主体架构的支架管b (28 )两侧，其特征在于所述阻尼机构由阻尼杆(5 )和阻尼筒(29 )组成，阻尼杆(5 )与阻尼筒(29 ) 之间通过连接件(22)及销钉固定连接；阻尼杆(5)后端内滑动配合连接调节阀(24)，且在调节阀(24)上设置阻尼垫圈(42)和旋有调节螺母(23)，通过阻尼垫圈(42)与调节螺母 (23)进行调节终状态的固定，阻尼杆(5)前端固定连接有连绳阀(7)；阻尼筒(29)下端内固定连接有套件(46)，阻尼筒(29)上端和套件(46)下端分别连接有导轮(43)和滑轮(49)， 阻尼筒(29 )内放有弹簧(48 )，连接在调节阀(24 )上的连接绳索(50 )通过导轮(43 )的传动与弹簧(48 )连接，弹簧(48 )另一端通过绳索(17 )绕过滑轮(49 )与阻尼杆(5 )上的连绳阀(7)连接，阻尼杆(5)通过挂件(47)固定在横管(51)上。
2.根据权利要求1所述的阻尼可调式功能训练系统，其特征在于所述主体架构由矩形底座、支架管、横管构成，矩形底座前、后底座杆上分别连接有支架管a，b (4，观)，支架管 a,b (4，28)上端分别通过三通件(6)和二通件a (21)连接横管；矩形底座由底座杆a (2)、 底座杆b (3)、底座杆c (26)和底座杆d (27)之间用四个底脚螺丝(1)相互螺纹连接而形成矩形结构，支架管a (4)和支架管b (28)分别与矩形底座螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的阻尼可调式功能训练系统，其特征在于所述悬臂机构由连接杆(8)、横梁管(17)构成，连接杆(8)通过三通件(6)与支架管a (4)固定连接，连接杆(8)上端通过升降机构和二通件b(13)连接横梁管(16)，横梁管(16)前、后端分别通过单通件(18)和二通件b (13)连接导轮板b，a (19，15)，导轮板a，b (15，19)两侧装有导轮 (14);两个托手套(20)分别连接绳索(17)，两条绳索(17)分别经导轮板a,b (15，19)两侧的导轮(14)后与连绳阀(7)连接。
4.根据权利要求1所述的阻尼可调式功能训练系统，其特征在于所述升降机构包括连接板(9)、壳体(10)、摇柄(11)、齿条(12)、蜗杆盖(31)、蜗杆(32)，垫圈(33)，滑动轴承 (34)，平键(35)、蜗轮盖(36)、滚动轴承(37)、齿轮(39)、蜗轮(40)和蜗轮轴(41)，其中，连接板(9)与壳体(10)固定连接，蜗杆(32)通过蜗杆盖(31)安装在壳体(10)中，蜗杆(32) 和壳体(10)之间通过垫圈(33)与滑动轴承(34)形成滑动摩擦连接；蜗轮通过平键(35)与蜗轮轴(41)连接，并与蜗杆(32)咬合形成蜗轮蜗杆传动连接；蜗轮轴(41)通过蜗轮盖(36) 安装在壳体(10)中，齿轮(39)、蜗轮(40)通过平键(35)与蜗轮轴(41)连接；蜗轮轴(41) 与蜗轮盖(36)之间安装有滚动轴承(37)及挡圈(38)，蜗轮轴(41)与壳体(10)之间安装有滚动轴承(37)，齿轮(39)与齿条(12)咬合形成齿轮齿条传动连接；摇柄(11)通过销钉连接在蜗杆(32)上。
全文摘要
本发明涉及一种阻尼可调式功能训练系统，阻尼机构由阻尼杆和阻尼筒组成，阻尼杆与阻尼筒之间固定连接；阻尼杆后端内连接调节阀，且通过阻尼垫圈与调节螺母进行调节终状态的固定，阻尼杆前端固定连接有连绳阀；阻尼筒下端内固定连接有套件，阻尼筒上端和套件下端分别连接有导轮和滑轮，阻尼筒内放有弹簧，连接在调节阀上的连接绳索通过导轮的传动与弹簧连接，弹簧另一端通过绳索绕过滑轮与阻尼杆上的连绳阀连接，阻尼杆通过挂件固定在横管上。本发明不仅能够帮助患者进行上肢康复训练，轻型化的结构使得患者进行上肢康复训练更为便捷，升降机构在无需他人帮助情况下进行高度的调节，这无疑对脑卒中导致偏瘫患者的恢复期上肢康复训练有着重大意义。
文档编号A63B21/02GK102343138SQ201110199360
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者喻洪流, 易金花, 顾余辉 申请人:上海理工大学