一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置制造方法
【专利摘要】一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，由曲柄摇杆机构和连杆机构合成；其特征在于：所述曲柄摇杆机构形成下述封闭循环轨迹：其上部是圆弧的一部分，下部是近似直线的轨迹；在上述形成封闭循环轨迹的曲柄摇杆机构带动下，连杆机构的末端形成仿人步态曲线。本发明主要针对下肢中的步态训练，使得独立或协助站立下的人群能够走出仿生步态曲线。完成从脚趾到脚掌、踝关节、膝关节、胯关节在正常行走模式下的康复训练。确保使用者脚的姿态相对稳定，防止伤害使用者。这样可以确保脚掌和小腿之间的一定的位置度，对不能行走的人的脚部提供个准确定位。
【专利说明】一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及人体康复医疗设备结构设计和应用【技术领域】，特别提供了一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置。
【背景技术】
[0002]主要因脑血栓、脑溢血等各种原因所致瘫痪在目前全世界范围内尚无有效方法可以治愈，而患者肢体由于长期废用，会导致肌肉、骨骼、神经进一步萎缩，同时也会由于瘫痪的原因致并发症增加，因此偏瘫或者瘫痪的肢体必须在合理的幅度范围内运动，从而促进瘫痪侧的血液循环、提高机体免疫力、增强心肺功能、减少生病。
[0003]申请号为200710072265.2的中国专利申请文件(专利名称:步态训练机器人)给出的机构形成的轨迹如图1所示。从图1中可以看出其没有形成人的步态曲线。瑞士 HOCOMA公司的产品只有大腿和小腿的摆动，没有脚趾、脚掌、踝关节、膝关节到胯关节的协调动作，而德国L0K0HELP公司的产品只有固定的椭圆轨迹的脚掌下的轨迹。
[0004]现有的辅助装置不能很好地模拟人的步态，人们迫切希望获得一种技术效果优良的能形成步态曲线的装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种技术效果优良的能形成步态曲线的装置。
[0006]本发明提供了一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，由曲柄摇杆机构和连杆机构合成；其特征在于:所述曲柄摇杆机构形成下述封闭循环轨迹:其上部是圆弧的一部分，下部是近似直线的轨迹；在上述形成封闭循环轨迹的曲柄摇杆机构带动下，连杆机构的末端形成仿人步态曲线(该曲线是客观的，参见图3中的曲线H，无需详述)。
[0007]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成如下:支架1、曲柄旋转盘2、摇杆3、支撑杆4、连杆一 5、连杆二 6 ;其中:
曲柄旋转盘2固定在支架I下部且能绕其自身轴线旋转；曲柄旋转盘2的轴线垂直于所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置所形成的活动平面且垂足为O点；连杆一 5的一端F点与支架I的上部铰接，连杆一 5的另一端与连杆二 6的一端铰接，铰点为E点；摇杆3的一端铰接在曲柄旋转盘2的偏离轴心的A点；摇杆3的另一端与连杆二 6铰接且铰点为D点；
支撑杆4的一端B点铰接固定在支架I下部靠近曲柄旋转盘2的某处，支撑杆4的另一端C点铰接固定在摇杆3上；
连杆二 6上远离E点的另一端G点形成仿人步态曲线。
[0008]
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中，曲柄旋转盘2的有效旋转半径OA为34-210mm ;0B在水平方向的长度在51_234mm之间；0B在竖直方向的长度在0_60mm之间；AC长度在60-240mm之间；CD长度在80_320mm之间；支撑杆4的有效长度BC在60-240mm之间；连杆一 5的有效长度EF在210_640mm之间；连杆二 6的有效长度EG在210-640mm之间；DE长度在60_340mm之间；0F在水平方向的长度在0_340mm之间；0F在竖直方向的长度在370-1140mm之间。[0009]
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成进一步要求如下:0A=42mm ；OB在水平方向的长度=89.73mm, OB在竖直方向的长度=3.59mm ；AC=120mm ；CD=180mm ；BC=120mm ；EF=450mm ；EG=450mm ；DE=188mm ；0F 在水平方向的长度=200.54mm ；0F 在竖直方向的长度=818.71mm ；
H为OA绕O点旋转一圈以上后由G点生成的轨迹也就是仿生步态曲线。
[0010]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中还设置有连杆三7、连杆四8、连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 ;其中:连杆三7、连杆四8分别平行于连杆一 5、连杆二 6布置，且连杆三7铰接在支架I上部，铰点为F丨;连杆四8的上端与连杆三7的下端铰接，铰点为E丨;铰点E和E ^之间设置有连接铰杆一 9 ;连杆四8的下端G丨点与连杆二 6的下端G点之间设置有分别和连杆四8、连杆二 6 二者铰接连接的连接铰杆二 10。
[0011]
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 二者的有效长度相等，且等于连杆一 5和连杆三7 二者的上端部与支架I分别铰接的铰点之间的有效长度；所述连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 二者的有效长度为25-300mm ；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，所述连接铰杆一 9、连接铰杆二10 二者的有效长度为100mm。
[0012]
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置还设置有外小腿11、斜拉片12、脚托板13 ;其中:外小腿11、斜拉片12、脚托板13三者配合形成在脚托板13沿步态曲线运行时能带动脚托板13作周期性摆动的复合机构；具体结构满足下述要求:外小腿11为杆状件，其一端铰接固定在连杆三7下部近中央处的R点，另一端与斜拉片12的其中一端铰接且铰点为Q点，斜拉片12的另一端在G点与连杆二 6实现相对位置确定的铰接固定关系，或者斜拉片12的另一端在G '点与连杆四8实现相对位置确定的铰接固定关系；或者斜拉片12的另一端在连接铰杆二 10上或者脚托板13上某点铰接固定；连杆二 6下端的G点和连杆四8下端的G '点上分别设置有两根相互平行的铰接轴，脚托板13固定在上述两根铰接轴上；连接铰杆二 10与脚托板13相对固定。
[0013]
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E'点之间的距离在17mm-630mm之间,R点与Q点之间的距离在240mm-1040mm之间,斜拉片12两端的两个铰点之间的水平方向的距离在30mm-654mm之间，Q点和G点的垂直距离不大于210mm。
[0014]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E '点之间的距离196mm之间，R点与Q点之间的距离为590mm，斜拉片12两端的两个铰点之间的水平距离为150mm之间，Q点和G点的垂直距离25mm。
[0015]
本发明主要针对下肢中的步态训练，使得独立或协助站立下的人群能够走出仿生步态曲线。完成从脚趾到脚掌、踝关节、膝关节、胯关节在正常行走模式下康复训练。
[0016]同时，为了保证下部的脚能够始终平行于该曲线，使用了双连杆机构，使得连杆机构下部的连接铰杆二 10上所有的点都能够始终平行于下部的步态曲线段，确保人站在双连杆机构下部的时候，脚底上的所有点都能够按照步态曲线行走。使用者脚的姿态得以借此相对稳定，防止伤害使用者。这样可以确保脚掌和小腿之间的一定的位置度，对不能行走的人的脚部提供个准确定位。
[0017]需要重点强调的是:本发明是一种能带动脚趾、脚掌、踝关节、膝关节、髋关节多处协调动作的复合机构，其具体由曲柄摇杆机构、连杆机构、外小腿11和斜拉片12、脚托板13等组成，曲柄摇杆机构和连杆机构的组合能够形成步态曲线，训练中的人脚尖站在脚托板13上、小腿绑缚在机构的外小腿11、脚后跟踩在Q点引出的铰接轴上，这样保证训练中的人在随着曲柄摇杆机构带动连杆机构走出步态曲线而脚尖随之运动的同时，踩在Q点的脚后跟通过斜拉片12绕着O点旋转和外小腿11随着R点运动而产生运动，从而带动脚掌、踝关节、膝关节和髋关节运动。
[0018]本发明引入外小腿11的主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系基本一致。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿之间的较明显的位置偏差；而斜拉片12的引入，则是为使用者的脚可以随着外小腿11的运动产生踝关节的提拉从而带动脚趾、脚掌、踝关节运动。关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果较好的优选保护内容。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为申请号200710072265.2的中国专利申请文件对应的步态训练机器人原理示意简图；
图2为能形成人步态曲线的单连杆机构原理示意简图；
图3为带动人体下肢各关节协调动作形成人步态曲线的装置原理示意简图；
图4为由曲柄摇杆机构形成封闭循环轨迹原理示意图；
图5为本发明所述带动人体下肢各关节协调动作形成人步态曲线的装置局部结构原理示意简图。
【具体实施方式】
[0020]关于说明书附图的附带说明:
图3中以G'为例绘出了人步态曲线；
图4中以摇杆3的右上角的铰点为典型代表点所形成的运动轨迹(即图4中的黑色粗实线构成的封闭曲线)即为曲柄摇杆机构形成的封闭循环轨迹；
图5中重点表述了外小腿11、斜拉片12、脚托板13与其他结构之间的相对关系。
[0021]实施例1
一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，由曲柄摇杆机构和连杆机构合成；所述曲柄摇杆机构形成下述封闭循环轨迹:其上部是圆弧的一部分，下部是近似直线的轨迹；在上述形成封闭循环轨迹的曲柄摇杆机构带动下，连杆机构的末端形成仿人步态曲线(该曲线是客观的，参见图3中的H曲线，无需详述)。
[0022]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成如下:支架1、曲柄旋转盘2、摇杆3、支撑杆4、连杆一 5、连杆二 6 ;其中:
曲柄旋转盘2固定在支架I下部且能绕其自身轴线旋转；曲柄旋转盘2的轴线垂直于所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置所形成的活动平面且垂足为O点；连杆一 5的一端F点与支架I的上部铰接，连杆一 5的另一端与连杆二 6的一端铰接，铰点为E点；摇杆3的一端铰接在曲柄旋转盘2的偏离轴心的A点；摇杆3的另一端与连杆二 6铰接且铰点为D点；
支撑杆4的一端B点铰接固定在支架I下部靠近曲柄旋转盘2的某处，支撑杆4的另一端C点铰接固定在摇杆3上；
连杆二 6上远离E点的另一端G点形成仿人步态曲线；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成进一步要求如下:0A=42mm ；OB在水平方向的长度=89.73mm, OB在竖直方向的长度=3.59mm ；AC=120mm ；CD=180mm ；BC=120mm ；EF=450mm ；EG=450mm ；DE=188mm ；0F 在水平方向的长度=200.54mm ；0F 在竖直方向的长度=818.71mm ；
H为OA绕O点旋转一圈以上后由G点生成的轨迹也就是仿生步态曲线。
[0023]本实施例引入外小 腿11的主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系基本一致。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿之间的较明显的位置偏差；而斜拉片12的引入，则是为使用者的脚可以随着外小腿11的运动产生踝关节的提拉从而带动脚趾、脚掌、踝关节运动。关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果更好的技术方案。
[0024]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中还设置有连杆三7、连杆四8、连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 ;其中:连杆三7、连杆四8分别平行于连杆一 5、连杆二 6布置，且连杆三7铰接在支架I上部，铰点为F丨;连杆四8的上端与连杆三7的下端铰接，铰点为E丨;铰点E和E ^之间设置有连接铰杆一 9 ;连杆四8的下端G丨点与连杆二 6的下端G点之间设置有分别和连杆四8、连杆二 6 二者铰接连接的连接铰杆二 10。
[0025]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，连接铰杆一 9、连接铰杆二10 二者的有效长度相等，且等于连杆一 5和连杆三7 二者的上端部与支架I分别铰接的铰点之间的有效长度；所述连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 二者的有效长度为IOOmm ；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置还设置有外小腿11、斜拉片12、脚托板13 ;其中:外小腿11、斜拉片12、脚托板13三者配合形成在脚托板13沿步态曲线运行时能带动脚托板13作周期性摆动的复合机构；具体结构满足下述要求:外小腿11为杆状件，其一端铰接固定在连杆三7下部近中央处的R点，另一端与斜拉片12的其中一端铰接且铰点为Q点，斜拉片12的另一端在G点与连杆二 6实现相对位置确定的铰接固定关系，或者斜拉片12的另一端在G '点与连杆四8实现相对位置确定的铰接固定关系；或者斜拉片12的另一端在连接铰杆二 10上或者脚托板13上某点铰接固定；连杆二 6下端的G点和连杆四8下端的G '点上分别设置有两根相互平行的铰接轴，脚托板13固定在上述两根铰接轴上；连接铰杆二 10与脚托板13相对固定。
[0026]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E ’点之间的距离196mm之间，R点与Q点之间的距离为590mm，斜拉片12两端的两个铰点之间的水平距离为150mm之间，Q点和G点的垂直距离25mm。
[0027]本实施例主要针对下肢中的步态训练，使得独立或协助站立下的人群能够走出仿生步态曲线。完成从脚趾到脚掌、踝关节、膝关节、胯关节在正常行走模式下康复训练。
[0028]同时，为了保证下部的脚能够始终平行于该曲线，使用了双连杆机构，使得连杆机构下部的连接铰杆二 10上所有的点都能够始终平行于下部的步态曲线段，确保人站在双连杆机构下部的时候，脚底上的所有点都能够按照步态曲线行走。使用者脚的姿态得以借此相对稳定，防止伤害使用者。这样可以确保脚掌和小腿之间的一定的位置度，对不能行走的人的脚部提供个准确定位。
[0029]需要重点强调的是:本实施例是一种能带动脚趾、脚掌、踝关节、膝关节、髋关节多处协调动作的复合机构，其具体由曲柄摇杆机构、连杆机构、外小腿11和斜拉片12、脚托板13等组成，曲柄摇杆机构和连杆机构的组合能够形成步态曲线，训练中的人脚尖站在脚托板13上、小腿绑缚在机构的外小腿11、脚后跟踩在Q点引出的铰接轴上，这样保证训练中的人在随着曲柄摇杆机构带动连杆机构走出步态曲线而脚尖随之运动的同时，踩在Q点的脚后跟通过斜拉片12绕着O点旋转和外小腿11随着R点运动而产生运动，从而带动脚掌、踝关节、膝关节和髋关节运动。
[0030]本实施例引入外小腿11的主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系基本一致。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿之间的较明显的位置偏差；而斜拉片12的引入，则是为使用者的脚可以随着外小腿11的运动产生踝关节的提拉从而带动脚趾、脚掌、踝关节运动。关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果更好的技术方案。
[0031]实施例2
一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，由曲柄摇杆机构和连杆机构合成；所述曲柄摇杆机构形成下述封闭循环轨迹:其上部是圆弧的一部分，下部是近似直线的轨迹；在上述形成封闭循环轨迹的曲柄摇杆机构带动下，连杆机构的末端形成仿人步态曲线(是客观的，见图，无需详述)。
[0032]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成如下:支架1、曲柄旋转盘2、摇杆3、支撑杆4、连杆一 5、连杆二 6 ;其中:
曲柄旋转盘2固定在支架I下部且能绕其自身轴线旋转；曲柄旋转盘2的轴线垂直于所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置所形成的活动平面且垂足为O点；连杆一 5的一端F点与支架I的上部铰接，连杆一 5的另一端与连杆二 6的一端铰接，铰点为E点；摇杆3的一端铰接在曲柄旋转盘2的偏离轴心的A点；摇杆3的另一端与连杆二 6铰接且铰点为D点；
支撑杆4的一端B点铰接固定在支架I下部靠近曲柄旋转盘2的某处，支撑杆4的另一端C点铰接固定在摇杆3上；
连杆二 6上远离E点的另一端G点形成仿人步态曲线；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中，曲柄旋转盘2的有效旋转半径OA为34mm ；0B在水平方向的长度在51mm ;0B在竖直方向的长度在Omm ；AC长度在60mm ；CD长度在80mm ;支撑杆4的有效长度BC在60mm ;连杆一 5的有效长度EF在210mm ;连杆二 6的有效长度EG在210mm ；DE长度在60mm ；OF在水平方向的长度在Omm ；OF在竖直方向的长度在370mm之间。
[0033]H为OA绕O点旋转一圈以上后由G点生成的轨迹也就是仿生步态曲线。
[0034]本实施例引入外小腿11的主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系基本一致。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿之间的较明显的位置偏差；而斜拉片12的引入，则是为使用者的脚可以随着外小腿11的运动产生踝关节的提拉从而带动脚趾、脚掌、踝关节运动。关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果较好的优选保护内容。
[0035]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中还设置有连杆三7、连杆四8、连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 ;其中:连杆三7、连杆四8分别平行于连杆一 5、连杆二 6布置，且连杆三7铰接在支架I上部，铰点为F丨;连杆四8的上端与连杆三7的下端铰接，铰点为E丨;铰点E和E ^之间设置有连接铰杆一 9 ;连杆四8的下端G丨点与连杆二 6的下端G点之间设置有分别和连杆四8、连杆二 6 二者铰接连接的连接铰杆二 10。
[0036]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，连接铰杆一 9、连接铰杆二10 二者的有效长度相等，且等于连杆一 5和连杆三7 二者的上端部与支架I分别铰接的铰点之间的有效长度；所述连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 二者的有效长度为25mm ；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置还设置有外小腿11、斜拉片12、脚托板13 ;其中:外小腿11、斜拉片12、脚托板13三者配合形成在脚托板13沿步态曲线运行时能带动脚托板13作周期性摆动的复合机构；具体结构满足下述要求:外小腿11为杆状件，其一端铰接固定在连杆三7下部近中央处的R点，另一端与斜拉片12的其中一端铰接且铰点为Q点，斜拉片12的另一端在G点与连杆二 6实现相对位置确定的铰接固定关系，或者斜拉片12的另一端在G '点与连杆四8实现相对位置确定的铰接固定关系；或者斜拉片12的另一端在连接铰杆二 10上或者脚托板13上某点铰接固定；连杆二 6下端的G点和连杆四8下端的G '点上分别设置有两根相互平行的铰接轴，脚托板13固定在上述两根铰接轴上；连接铰杆二 10与脚托板13相对固定。
[0037]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E ’点之间的距离在17mm，R点与Q点之间的距离在240mm，斜拉片12两端的两个铰点之间的水平方向的距离在30mm, Q点和G点的垂直距离不大于210mm。
[0038]本实施例主要针对下肢中的步态训练，使得独立或协助站立下的人群能够走出仿生步态曲线。完成从脚趾到脚掌、踝关节、膝关节、胯关节在正常行走模式下康复训练。
[0039]同时，为了保证下部的脚能够始终平行于该曲线，使用了双连杆机构，使得连杆机构下部的连接铰杆二 10上所有的点都能够始终平行于下部的步态曲线段，确保人站在双连杆机构下部的时候，脚底上的所有点都能够按照步态曲线行走。使用者脚的姿态得以借此相对稳定，防止伤害使用者。这样可以确保脚掌和小腿之间的一定的位置度，对不能行走的人的脚部提供个准确定位。
[0040]需要重点强调的是:本实施例是一种能带动脚趾、脚掌、踝关节、膝关节、髋关节多处协调动作的复合机构 ，其具体由曲柄摇杆机构、连杆机构、外小腿11和斜拉片12、脚托板13等组成，曲柄摇杆机构和连杆机构的组合能够形成步态曲线，训练中的人脚尖站在脚托板13上、小腿绑缚在机构的外小腿11、脚后跟踩在Q点引出的铰接轴上，这样保证训练中的人在随着曲柄摇杆机构带动连杆机构走出步态曲线而脚尖随之运动的同时，踩在Q点的脚后跟通过斜拉片12绕着O点旋转和外小腿11随着R点运动而产生运动，从而带动脚掌、踝关节、膝关节和髋关节运动。
[0041]本实施例引入外小腿11的主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系基本一致。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿之间的较明显的位置偏差；而斜拉片12的引入，则是为使用者的脚可以随着外小腿11的运动产生踝关节的提拉从而带动脚趾、脚掌、踝关节运动。关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果更好的技术方案。
[0042]
实施例3
一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，由曲柄摇杆机构和连杆机构合成；所述曲柄摇杆机构形成下述封闭循环轨迹:其上部是圆弧的一部分，下部是近似直线的轨迹；在上述形成封闭循环轨迹的曲柄摇杆机构带动下，连杆机构的末端形成仿人步态曲线(是客观的，见图，无需详述)。
[0043]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成如下:支架1、曲柄旋转盘2、摇杆3、支撑杆4、连杆一 5、连杆二 6 ;其中:
曲柄旋转盘2固定在支架I下部且能绕其自身轴线旋转；曲柄旋转盘2的轴线垂直于所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置所形成的活动平面且垂足为O点；连杆一 5的一端F点与支架I的上部铰接，连杆一 5的另一端与连杆二 6的一端铰接，铰点为E点；摇杆3的一端铰接在曲柄旋转盘2的偏离轴心的A点；摇杆3的另一端与连杆二 6铰接且铰点为D点；
支撑杆4的一端B点铰接固定在支架I下部靠近曲柄旋转盘2的某处，支撑杆4的另一端C点铰接固定在摇杆3上；
连杆二 6上远离E点的另一端G点形成仿人步态曲线；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中，曲柄旋转盘2的有效旋转半径OA为210mm ；0B在水平方向的长度在234mm ；0B在竖直方向的长度在60mm ；AC长度在240mm 长度在320mm ;支撑杆4的有效长度BC在240mm ;连杆一 5的有效长度EF在640mm ;连杆二 6的有效长度EG在640mm ；DE长度在340mm ；0F在水平方向的长度在340mm ；OF在竖直方向的长度在1140mm。
[0044]
H为OA绕O点旋转一圈以上后由G点生成的轨迹也就是仿生步态曲线。
[0045]本实施例引入外小腿11地主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系更为符合。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿围制度之间的较明显的位置偏差。至于关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果更好的技术方案。
[0046]
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中还设置有连杆三7、连杆四8、连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 ;其中:连杆三7、连杆四8分别平行于连杆一 5、连杆二 6布置，且连杆三7铰接在支架I上部，铰点为F丨;连杆四8的上端与连杆三7的下端铰接，铰点为E丨;铰点E和E ^之间设置有连接铰杆一 9 ;连杆四8的下端G丨点与连杆二 6的下端G点之间设置有分别和连杆四8、连杆二 6 二者铰接连接的连接铰杆二 10。
[0047]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，连接铰杆一 9、连接铰杆二10 二者的有效长度相等，且等于连杆一 5和连杆三7 二者的上端部与支架I分别铰接的铰点之间的有效长度；所述连接铰杆一 9、连接铰杆二 10 二者的有效长度为300mm ；
所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置还设置有外小腿11、斜拉片12、脚托板13 ;其中:外小腿11、斜拉片12、脚托板13三者配合形成在脚托板13沿步态曲线运行时能带动脚托板13作周期性摆动的复合机构；具体结构满足下述要求:外小腿11为杆状件，其一端铰接固定在连杆三7下部近中央处的R点，另一端与斜拉片12的其中一端铰接且铰点为Q点，斜拉片12的另一端在G点与连杆二 6实现相对位置确定的铰接固定关系，或者斜拉片12的另一端在G '点与连杆四8实现相对位置确定的铰接固定关系；或者斜拉片12的另一端在连接铰杆二 10上或者脚托板13上某点铰接固定；连杆二 6下端的G点和连杆四8下端的G '点上分别设置有两根相互平行的铰接轴，脚托板13固定在上述两根铰接轴上；连接铰杆二 10与脚托板13相对固定。
[0048]所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E ’点之间的距离在630mm，R点与Q点之间的距离在1040mm，斜拉片12两端的两个铰点之间的水平方向的距离在654mm, Q点和G点的垂直距离不大于210mm。
[0049]
本实施例主要针对下肢中的步态训练，使得独立或协助站立下的人群能够走出仿生步态曲线。完成从脚趾到脚掌、踝关节、膝关节、胯关节在正常行走模式下康复训练。
[0050]同时，为了保证下部的脚能够始终平行于该曲线，使用了双连杆机构，使得连杆机构下部的连接铰杆二 10上所有的点都能够始终平行于下部的步态曲线段，确保人站在双连杆机构下部的时候，脚底上的所有点都能够按照步态曲线行走。使用者脚的姿态得以借此相对稳定，防止伤害使用者。这样可以确保脚掌和小腿之间的一定的位置度，对不能行走的人的脚部提供个准确定位。
[0051]需要重点强调的是:本实施例是一种能带动脚趾、脚掌、踝关节、膝关节、髋关节多处协调动作的复合机构，其具体由曲柄摇杆机构、连杆机构、外小腿11和斜拉片12、脚托板13等组成，曲柄摇杆机构和连杆机构的组合能够形成步态曲线，训练中的人脚尖站在脚托板13上、小腿绑缚在机构的外小腿11、脚后跟踩在Q点引出的铰接轴上，这样保证训练中的人在随着曲柄摇杆机构带动连杆机构走出步态曲线而脚尖随之运动的同时，踩在Q点的脚后跟通过斜拉片12绕着O点旋转和外小腿11随着R点运动而产生运动，从而带动脚掌、踝关节、膝关节和髋关节运动。
[0052]本实施例引入外小腿11的主要目的是保证外小腿相对于使用者的小腿的的位置关系基本一致。修正连杆二 6、连杆四8与使用者小腿之间的较明显的位置偏差；而斜拉片12的引入，则是为使用者的脚可以随着外小腿11的运动产生踝关节的提拉从而带动脚趾、脚掌、踝关节运动。关于外小腿11、斜拉片12的优选数据，则是基于创造性试验得出的保证技术效果的优选量化数据，对应着技术效果更好的技术方案。
【权利要求】
1.一种通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，由曲柄摇杆机构和连杆机构合成；其特征在于:所述曲柄摇杆机构形成下述封闭循环轨迹:其上部是圆弧的一部分，下部是近似直线的轨迹；在上述形成封闭循环轨迹的曲柄摇杆机构带动下，连杆机构的末端形成仿人步态曲线。
2.按照权利要求1所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成如下:支架(1)、曲柄旋转盘(2)、摇杆(3)、支撑杆(4)、连杆一(5)、连杆二(6);其中: 曲柄旋转盘(2)固定在支架(1)下部且能绕其自身轴线旋转；曲柄旋转盘(2)的轴线垂直于所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置所形成的活动平面且垂足为O点； 连杆一(5)的一端F点与支架(1)的上部铰接，连杆一(5)的另一端与连杆二(6)的一端铰接，铰点为E点；摇杆(3)的一端铰接在曲柄旋转盘(2)的偏离轴心的A点；摇杆(3)的另一端与连杆二(6)铰接且铰点为D点； 支撑杆(4)的一端B点铰接固定在支架(1)下部靠近曲柄旋转盘(2)的某处，支撑杆(4)的另一端C点绞接固定在摇杆(3)上； 连杆二(6)上远离E点的另一端G点形成仿人步态曲线。
3.按照权利要求2所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中，曲柄旋转盘(2)的有效旋转半径OA为34-210mm ；0B在水平方向的长度在51_234mm之间；0B在竖直方向的长度在0_60mm之间；AC长度在60-240mm之间；CD长度在80_320mm之间；支撑杆(4)的有效长度BC在60-240mm之间；连杆一(5)的有效长度EF在210_640mm之间；连杆二(6)的有效长度EG在210-640mm之间；DE长度在60_340mm之间；0F在水平方向的长度在0_340mm之间；0F在竖直方向的长度在370-1140mm之间。
4.按照权利要求3所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置构成如下:0A=42mm ；0B在水平方向的长度=89.73mm, OB 在竖直方向的长度=3.59mm ;AC=120mm ;CD=180mm ;BC=120mm ；EF=450mm ；EG=450mm ；DE=188mm ；0F在水平方向的长度=200.54mm ；0F在竖直方向的长度=818.71mm ； H为OA绕O点旋转一圈以上后由G点生成的轨迹也就是仿生步态曲线。
5.按照权利要求1-4其中之一所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置中还设置有连杆三(7 )、连杆四(8)、连接铰杆一(9)、连接铰杆二(10);其中:连杆三(7)、连杆四(8)分别平行于连杆一(5)、连杆二(6)布置，且连杆三(7)铰接在支架(1)上部，铰点为Fw ;连杆四(8)的上端与连杆三(7 )的下端铰接，铰点为E ’ ;铰点E和E ^之间设置有连接铰杆一(9 )；连杆四(8 )的下端G ’点与连杆二(6)的下端G点之间设置有分别和连杆四(8 )、连杆二(6)二者铰接连接的连接铰杆二( 10)。
6.按照权利要求5所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，连接铰杆一(9 )、连接铰杆二(10)二者的有效长度相等，且等于连杆一(5)和连杆三(7) 二者的上端部与支架(1)分别铰接的铰点之间的有效长度；所述连接铰杆一(9)、连接铰杆二(10) 二者的有效长度为25-300mmo
7.按照权利要求6所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，所述连接铰杆一(9)、连接铰杆二(10)二者的有效长度为100mm。
8.按照权利要求6所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置还设置有外小腿(11)、斜拉片(12)、脚托板(13);其中:外小腿(11)、斜拉片(12)、脚托板(13)三者配合形成在脚托板(13)沿步态曲线运行时能带动脚托板(13)作周期性摆动的复合机构；具体结构满足下述要求:外小腿(11)为杆状件，其一端铰接固定在连杆三(7)下部近中央处的R点，另一端与斜拉片(12)的其中一端铰接且铰点为Q点，斜拉片(12)的另一端在G点与连杆二(6)实现相对位置确定的铰接固定关系，或者斜拉片(12)的另一端在G '点与连杆四(8)实现相对位置确定的铰接固定关系；或者斜拉片(12)的另一端在连接铰杆二(10)上或者脚托板(13)上某点铰接固定；连杆二(6)下端的G点和连杆四(8 )下端的G丨点上分别设置有两根相互平行的铰接轴，脚托板(13)固定在上述两根铰接轴上；连接铰杆二(10)与脚托板(13)相对固定。
9.按照权利要求8所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E'点之间的距离在17mm-630mm之间,R点与Q点之间的距离在240mm-1040mm之间,斜拉片(12)两端的两个铰点之间的水平方向的距离在30mm-654mm之间，Q点和G点的垂直距离不大于210mm。
10.按照权利要求9所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，其特征在于:所述通过绑缚脚和小腿带动人进行步态训练的装置，R点与E '点之间的距离196_之间，R点与Q点之间的距离为590mm，斜拉片(12)两端的两个铰点之间的水平距离为150mm之间，Q点和G点的垂直距离25m·m。
【文档编号】A63B23/04GK103566542SQ201210277695
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】朱恩卓, 张玉璞, 那琳, 朱铁成, 朱法利 申请人:沈阳六维康复机器人有限公司