一种实时可测式多位姿康健训练机器人的制作方法

本发明涉及一种实时可测式多位姿康健训练机器人，属于康复医疗和运动健身器械领域。

背景技术：
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社会老龄化程度日益加深、脑卒中、脊髓损伤等原因导致肢体功能运动降低，甚至全部丧失，严重影响了生活质量。康复治疗是恢复运动功能的有效途径，传统物理治疗师与病人一对一的康复治疗方式存在劳动强度大、治疗费用高等不足，因此，康复训练设备解决这一矛盾的有效途径。从上世纪中叶以来在康复训练设备上取得了诸多成果，如单自由度式、外骨骼、悬吊式等。但它们存在着以下不足：操作复杂、运动形式单一、不能对使用者运动状态进行实时监测、不能适应多种位姿的训练等，研制一款能够实时可测下肢康复机器人具有一定现实意义。

技术实现要素：
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为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、应用范围广泛、能应用在下肢的康复和健身训练，可实现卧、坐、站多种位姿的实时可测下肢康健机器人。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种实时可测式多位姿康健训练机器人：

所述实时可测式多位姿康健训练机器人包括下肢训练机、调节装置以及实时可测式下肢训练辅具，所述调节装置包括角度调节机构和带动所述角度调节机构水平位移的水平运动机构；

所述下肢训练机固定设于所述角度调节机构的盖板上；

所述水平运动机构平行设置有两个，各水平运动机构上对应设有角度调节机构以及下肢训练机；

在两个所述水平运动机构上各自设有支撑架，由所述支撑架支撑的座椅，各所述支撑架上沿所述水平运动机构的长度方向设有可控滑轨，所述座椅通过滑动块设于所述可控滑轨上。

所述实时可测式下肢训练辅具包括辅具上支架和辅具下支架，所述辅具上支架的前端与所述辅具下支架的上端铰接构成转动副，辅具上支架的后端铰接于座椅上，辅具下支架的下端铰接于脚踏上；

在所述辅具上支架和辅具下支架上分别设置有腿部托盘，并在辅具上支架与辅具下支架的铰接点位置设置有膝关节角度传感器，在辅具上支架与座椅的铰接点位置设置有髋关节角度传感器。

本发明的结构特点也在于：

所述辅具上支架和辅具下支架均为两段式结构，长度可调。

所述角度调节机构包括所述盖板、底板、直线推杆；所述盖板与所述底板之间在底端边部相互铰接，所述直线推杆的一端与盖板的中部铰接，另一端与底板的前端边部铰接形成四杆机构。

所述水平运动机构包括电机、丝杠、导轨以及滑块，所述丝杠的一端通过联轴器与所述电机的输出轴连接，另一端与所述滑块的中部连接形成螺旋副，所述导轨用于对所述滑块支撑、导向；所述角度调节机构的底板设置于所述滑块上。

每个水平运动机构的所述滑块上设有滑槽，所述滑槽的长度方向垂直于导轨的长度方向，所述角度调节机构的底板设置于所述滑块的滑槽中形成滑动副。

两个所述下肢训练机的相向侧各设置有脚踏，在各所述脚踏中设置有压力传感器。

所述座椅的支撑架为可升降的支撑架，在所述座椅的两侧固设有扶手，并在两个扶手之间连接有扶手杆，在所述扶手杆上设有心率检测传感器；所述扶手杆的一端铰接在其中一根扶手上，另一端活动连接在另一根扶手上。

所述座椅具有坐垫本体以及靠背，所述坐垫本体设置在滑动块上，并在坐垫本体与滑动块之间设置有实现座椅旋转并固定的旋转底盘结构。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明可进行不同位姿的调节，本发明可以适应不同人群的腿部训练，两侧的调节装置与下肢训练机可独立运行，使用者可进行在不同位姿下双腿的同步/异步规划训练。

本发明可以实现卧、坐、站多种位姿下不同轨迹的腿部运动，可实现主被动康复训练。

本发明可进行不同位姿的调节，实现在不同位姿下的轨迹规划。

本发明结构紧凑灵活，可以自由收放，不使用时可以收缩，占用空间小。

本发明实现不同轨迹、不同幅度的运动训练，使其既能适应同一位训练者在不同的康复期和不同训练状态的情况，又能满足不同身高的训练者进行康复和健身锻炼的需求。

主动训练时，不仅可以作为康复训练器使用，而且能够作为健身器械使用来增强体质。

本发明应用范围广，康复训练模式多样，使用过程可以实现主动/被动训练并实时测量和反馈使用者训练状况如双腿运动平衡状态、双腿舒展状态，运动时心率值等，利于使用者进行康复训练。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；图2和图3为水平运动机构、调节机构及训练机的连接关系结构示意图。

图中标号：1电机，2丝杠，3导轨，4滑块，5底板，6盖板，7训练机，8直线推杆，9扶手杆，10心率检测传感器，11支撑架，12座椅，13可控滑轨，14脚踏，15压力传感器，16扶手，17辅具上支架，18辅具下支架，19膝关节角度传感器，20髋关节角度传感器，121坐垫本体，122靠背，

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：

实施例：本发明的实时可测式多位姿康健训练机器人，其包括下肢训练机和调节装置，该调节装置包括角度调节机构和带动角度调节机构水平位移的水平运动机构；

下肢训练机7固定设于角度调节机构的盖板6上，训练机的结构见2015104980520在先申请，两个训练机的相向侧各自设置有脚踏14，在各脚踏14中设置有压力传感器15。可实时检测使用者足底压力，便于观察使用者训练平衡状况。

水平运动机构平行设置有两个，各水平运动机构上对应设有角度调节机构以及下肢训练机7。

在两个水平运动机构上各自设有支撑架11，由支撑架11支撑的座椅12，各支撑架11上沿水平运动机构的长度方向设有可控滑轨13，座椅12通过滑动块设于所述可控滑轨13上。

前述实时可测式下肢训练辅具包括辅具上支架17和辅具下支架18，辅具上支架17的前端与辅具下支架18的上端铰接构成转动副，辅具上支架17的后端铰接于座椅12上，辅具下支架18的下端铰接于脚踏14上；

在辅具上支架17和辅具下支架18上分别设置有腿部托盘，并在辅具上支架17与辅具下支架18的铰接点位置设置有膝关节角度传感器19，在辅具上支架17与座椅12的铰接点位置设置有髋关节角度传感器20。可实时测量和反馈训练者下肢运动状况。

辅具上支架17和辅具下支架18均为两段式结构，长度可调，适应于不同身高的人。

角度调节机构包括盖板6、底板5、直线推杆8；盖板6的底边与底板5的底边相互铰接，直线推杆处于盖板与底板的相向面之间，并且，直线推杆8的一端与盖板6的中部铰接，另一端与底板5的前端边部铰接形成四杆机构。

水平运动机构包括电机1、丝杠2、导轨3以及滑块4，丝杠的一端通过联轴器与电机1的输出轴连接，另一端与滑块4的中部连接形成螺旋副，导轨3用于对滑块4支撑以及导向；角度调节机构的底板5固定于滑块4上。

具体设置中，上述直线推杆8可以是电动、液动、气动以及其它驱动方式，本实施例采用电动驱动。

每个水平运动机构的所述滑块4上设有滑槽，滑槽的长度方向垂直于导轨的长度方向，角度调节机构的底板5设置于滑块的滑槽中形成滑动副。使两侧训练机之间的水平距离可调，实现使用者的双腿间水平距离调节。

参见图1，座椅的支撑架11为可升降的支撑架，在座椅12的两侧固设有扶手16，并在两个扶手16之间连接有扶手杆9，在扶手杆9上设有心率检测传感器10；扶手杆9的一端铰接在其中一根扶手16上，另一端活动连接在另一根扶手16上。扶手杆9用于防止使用者前倾而产生安全隐患，进一步保护使用者，具体实施中，实现可拆卸的方式很多，比如销连接，螺栓连接等。扶手杆9的中部设有心率检测传感器10，在使用者训练过程中实时检测心率变化，便于观察使用者身体情况。

所述座椅12具有坐垫本体121以及靠背122，坐垫本体121设置在滑动块上，并在坐垫本体与滑动块之间设置有实现座椅旋转并固定的旋转底盘结构。使用者可坐在坐垫结构上进行训练，并通过支撑架11内的四根伸缩杆带动支撑架上下移动将坐垫结构调整到合适的高度，以满足不同人群的需要；具体实施时，伸缩杆可以是电动直线推杆、液压推杆甚至是涡轮蜗杆等能伸缩、长度可调即可，并通过按压旋转开关通过滑轮控制角度锁定杆与角度锁定盘的分离与结合，实现座椅的旋转以及角度固定，结构简单，而且能够保证装置的使用稳定性和安全性。

座椅靠背的设计，可实现在坐姿和卧姿下进行锻炼，有多种训练姿态供使用者选择，模式多样，应用范围广，增加舒适度。具体实施时，可采用现有翻转靠背的结构实现状态的切换，比如，由设置在坐垫本体121上的电机驱动铰接轴转动，自动化程度高。需要在站姿下训练时，通过伸缩杆将坐垫结构升高，大腿部位穿过坐垫本体121的空缺处站立，并通过驱动结构调整座椅高度，以符合站姿需要，然后即可进行站姿训练。

本发明的实时可测式多位姿康健训练机器人可应用于下肢运动功能下降或丧失人群的训练恢复，帮助其轻松实现卧、坐、站多种姿态下标准运动轨迹的康复训练。对于下肢体功能健全的普通人群来说，也可以进行健康训练，帮助其增强身体运动能力，其能耗低且性价比高，应用范围广，具有非常大的产业化应用前景。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。