一种悬吊减重训练装置的制作方法

本发明涉及一种康复训练装置，尤其涉及一种悬吊减重训练装置。

背景技术

随着社会的发展，交通、工伤事故的增加，以及社会的老龄化，造成的脑卒中心血管患者已逐步成为现在社会的常见群体。这类患者除了药物治疗或手术治疗外，科学的康复训练对于患者运动功能改善也非常重要。对于这类病人，常采用减重步行训练（bodyweightsupporttraining，简称bwst），用悬吊装置负担患者部分体重，帮助下肢不能负担全部体重的患者处于直立状态，在治疗师的辅助下进行步行周期全套动作的练习。

传统的减重训练架多采用定滑轮直接卷绕绳索，容易造成绳索缠绕过程中叠加挤压，使得定滑轮旋转一周所缠绕的绳索长度不一，进而不易检测绳索的长短，从而不能实现精确的位置控制，且容易造成绳索咬绳、断绳等现象，容易造成安全隐患。且现有的减重训练器多采用气动减重或砝码减重等方式，不能准确设定减重力大小，无法适应不同恢复程度患者所需减重力的需求。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中减重训练架多采用定滑轮直接卷绕绳索容易造成绳索缠绕过程中无次序叠加，使得定滑轮旋转一周所缠绕的绳索长度不一，容易造成安全隐患的问题，提供了一种悬吊减重训练装置，该装置可防止绕线过程中出现绳索无规则叠加和绕线路径凌乱的问题。

本发明为了解决上述问题，所采取的技术方案为：一种悬吊减重训练装置，包括底座、支撑架、穿戴装置、绳索和绕绳装置，所述底座上设有滚轮，所述支撑架置于所述底座上，所述绳索一端连接所述绕绳装置并缠绕在所述绕绳装置上，另一端连接所述穿戴装置，其特征在于：所述绕绳装置包括

收绳-排绳装置，包括绕绳轮、与绕绳轮轴向平行的螺纹柱、沿螺纹柱移动的移动装置和用于驱动所述绕绳轮旋转的减重电机，所述移动装置包括与所述螺纹柱螺纹连接的移动块和安装于移动块上的第一定滑轮，所述绳索经所述第一定滑轮回绕于所述绕绳轮上，所述绕绳轮上的绳索经第一定滑轮排出,所述螺纹柱旋转带动所述移动块和所述第一定滑轮沿螺纹柱移动，所述绕绳轮的中心转轴上连接有第一带轮，所述螺纹柱连接有第二带轮，所述第一带轮与所述第二带轮通过同步带连接，所述绕绳轮旋转带动所述螺纹柱旋转；

测力绕绳装置，包括拉力传感器和第二定滑轮，所述拉力传感器一端固定在支撑架上，另一端通过第二定滑轮连接所述绳索，所述绳索以第一方向进入所述第二滑轮，以第二方向出所述第二滑轮，所述第一方向与所述第二方向平行；

所述绳索缠绕于所述绕绳轮上经所述第一定滑轮、第二定滑轮到达所述穿戴装置。

进一步的，所述测力绕线装置还包括起缓冲作用的缓冲装置，所述缓冲装置包括上连接板和下连接板，所述上连接板连接有内导柱，所述下连接板连接有外套管，所述内导柱一端固定连接上连接板，一端伸入所述外套管内，所述外套管和所述内导柱外围套设有弹性件，所述下连接板固定于所述支撑架上，所述上连接板通过所述弹性件弹性设置于所述下连接板上，所述拉力传感器一端连接所述上连接板，一端连接第二定滑轮。

进一步的，所述移动块滑动连接有防止所述移动块转动的导向杆，所述导向杆固定于所述支撑架上，所述导向杆与所述螺纹杆轴向平行。

进一步的，所述下连接板上设有用于调节下连接板上下位置的调节螺柱。

进一步的，所述第一方向与所述第二方向均为与水平面垂直的竖直方向，所述拉力传感器测试竖直方向的拉力。

进一步的，所述螺纹杆为两端封闭的双向回程螺纹杆，所述移动块在所述螺纹杆上来回往复运动。

进一步的，所述减重电机带动绕绳轮旋转一周，所述螺纹杆驱动所述移动块移动的行程与所述绳索的直径大小相当。

进一步的，所述第一带轮的齿数z1和第二带轮的齿数z2满足，所述d1为绳索的直径，所述d2为绕绳轮的直径。

进一步的，所述收绳-排绳装置固定于底座上，所述测力绕绳装置设置于所述支撑架的顶部，所述底座上设有刹车轮和前进滚轮，所述前进滚轮上设有前进电机和转弯电机，所述前进电机通过一级减速齿轮组、二级减速齿轮组和三级减速齿轮组驱动所述前进滚轮，所述一级减速齿轮组包括水平设置的第一锥齿轮和竖直设置的第二锥齿轮，通过所述第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合传动改变齿轮传动方向。

进一步的，所述转弯电机的输出轴连接有小齿轮，所述小齿轮啮合连接大齿轮，所述第一锥齿轮固定连接所述大齿轮的盘面。

本发明所产生的有益效果包括：本发明中的收绳-排绳装置通过螺纹柱带动移动块和绳索随绕线路径移动，进而保证绳索在绕绳轮上有序无叠加的缠绕；本发明中的测力绕绳装置通过拉力传感器实现精准测力，通过弹性设置第二定滑轮使得使用者穿戴过程中绳索具有一定的弹性缓冲作用，增加使用者的舒适度；本发明中在下连接板上设置用于调节其上下位置的调节螺栓，使用者可根据自身所需的缓冲量，通过调节下连接板的位置调节第二压缩弹簧的压缩量进而调节缓冲量。

附图说明

图1本发明的悬吊减重训练装置的立体结构示意图；

图2本发明的悬吊减重训练装置的另一视角立体结构示意图；

图3本发明的悬吊减重训练装置的移动底座驱动装置立体结构示意图；

图4本发明的悬吊式减重训练装置的移动底座驱动装置另一视角立体结构示意图（隐藏减速箱壳体）；

图5本发明的悬吊减重训练装置的收绳-排绳装置立体结构示意图；

图6本发明的悬吊减重训练装置的右侧收绳-排绳装置立体结构示意图（隐藏部分零件）；

图7本发明的悬吊减重训练装置的测力绕绳装置立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参照图1至图7所示，本发明为双肩独立驱动式悬吊减重训练装置包括：移动底座1、收绳-排绳装置2、支撑架、测力绕绳装置4、绳索6和穿戴装置7；支撑架包括支撑柱3和横梁支撑件5，收绳-排绳装置2和四根支撑柱3固定安装在移动底座1上，收绳-排绳装置2外侧设置有封装箱。

横梁支撑件5固定在四根支撑柱3的顶端，横梁支撑件5主要包括上固定板5-5、下固定板5-7、两根横梁5-4、第三空心导线柱5-6、第四空心导线柱5-2、第四导线柱座5-3和第五定滑轮5-1，上固定板5-5固定在四根支撑柱3的顶部，两根横梁5-4固定在上固定板5-5的上端面，第三空心导线柱5-6固定在上固定板下端面，即朝向底座的一侧，第四空心导线柱5-2利用第四导线柱座5-3固定在横梁5-4前端，第五定滑轮5-1固定在横梁5-4最前端，第三空心导线柱5-6和第四空心导线柱5-2同轴，且轴线与第五定滑轮5-1上面内槽相切，该设计保证绳索以水平切线方向进入第五定滑轮5-1；测力绕绳装置4固定下固定板5-7上。本发明中的支撑架以使用者所在一侧为前，相对的一侧为后，以底座方向为下，以相对的方向为上。

参照图1-4所示，移动底座1包括驱动装置1-1，后支撑座1-2、前支撑杆1-3和前脚轮1-4，后支撑座1-2和前支撑杆1-3铰接，在一定范围内可相对转动，该设计是为了方便使用者根据需要调整身下两前支撑杆之间的距离。前脚轮1-4为带刹车脚轮，固定在前支撑杆1-3前端底部；所述驱动装置1-1固定在移动底座1的后支撑座1-2靠后位置，控制移动底座1的前进和转弯运动。

驱动装置1-1包括电机固定板1-13、转弯电机1-11、前进电机1-12、第一小齿轮1-18、第一大齿轮1-14、第一锥齿轮1-19、第二锥齿轮1-20、第二小齿轮1-21、第二大齿轮1-22、第三小齿轮1-23、第三大齿轮1-24以及后驱动轮1-17；第一小齿轮1-18直径小于第一大齿轮1-14直径，第二小齿轮1-21直径小于第二大齿轮1-22直径，第三小齿轮1-23直径小于第三大齿轮1-24直径；转弯电机1-11输出轴与第一小齿轮1-18固定连接，第一大齿轮1-14与第一小齿轮1-18啮合实现减速，控制移动底座1转弯，第一大齿轮1-14中间为空心结构；前进电机1-12穿过电机固定板1-13上的方孔，与固定在第一大齿轮1-14上面的过渡板1-25固定，前进电机1-12输出轴与第一锥齿轮1-19固定连接，第一锥齿轮1-19固定于第一大齿轮1-14上，故当第一小齿轮1-18带动第一大齿轮1-14旋转时，同时带动了第一锥齿轮1-19旋转。第二锥齿轮1-20与第一锥齿轮1-19啮合实现一级减速，第二锥齿轮1-20与第二小齿轮1-21同轴，第二大齿轮1-22与第二小齿轮1-21啮合实现二级减速，第二大齿轮1-22与第三小齿轮1-23同轴，第三大齿轮1-24与第三小齿轮1-23啮合实现三级减速，第三大齿轮1-24与后驱动轮1-17输出轴固定连接，其中二级减速和三级减速分别设置有第二减速箱体1-15和第三减速箱体1-16，第三减速箱体1-16上方与第二减速箱体1-15侧面固定。当然现有的驱动装置结构也适用于本发明中的双肩独立驱动式悬吊减重训练装置。

参照图5-6所示，收绳-排绳装置2主要由左右对称布置两套的相同收绳-排绳装置ⅰ和ⅱ固定在一块底板2-5上组成，外侧设置有封装箱（如图1所示），每套收绳排绳装置2包括左侧立板2-1、右侧立板2-9、减重电机2-19、绕绳轮2-2、绕绳轮轴2-17、第三带轮2-14、第四带轮2-15、第一带轮2-18、第二带轮2-4、第一同步带2-16、第二同步带2-3、螺纹杆、移动块、导向杆2-8、压绳机构压紧轮2-10、压紧轮固定u型块2-12、第一压缩弹簧2-11、第一定滑轮2-13、第一空心导线柱2-20。螺纹杆即往复螺杆2-6，移动块即往复螺母块2-7。

所述左侧立板2-1和右侧立板2-9固定在底板2-5上，减重电机2-19固定在左侧立板2-1内侧，减重电机2-19输出轴与第四带轮2-15固定，绕绳轮2-2与绕绳轮轴2-17为一体，绕绳轮轴2-17两端转动连接在左侧立板2-1和右侧立板2-9靠近中间为的位置控制，绕绳轮轴2-17的一端依次与第一带轮2-18和第三带轮2-14固定，第一带轮2-18和第三带轮2-14分别设置在左侧立板2-1的内侧和外侧，第三带轮2-14和第四带轮2-15之间利用第一同步带2-16连接；在绕绳轮2-2一侧设置有排绳装置的往复螺杆2-6，往复螺杆2-6上有封闭双向回程螺纹2-61，排绳装置的往复螺杆2-6两端分别铰接在左侧立板2-1和右侧立板2-9上，往复螺杆2-6的一端固定有第二带轮2-4，通过旋转第二带轮2-4带动往复螺杆2-6旋转，第二带轮2-4和第一带轮2-18之间利用第二同步带2-3连接，往复螺杆2-6上套装往复螺母块2-7，往复螺母块2-7通过螺纹连接往复螺杆2-6，往复螺杆2-6旋转时会带动往复螺母块2-7在往复螺杆2-6上移动。在左侧立板2-1和右侧立板2-9之间还设有与往复螺杆2-6平行的导向杆2-8，往复螺母块2-7通过光孔连接导向杆2-8，并在导向杆2-8的作用下在一维方向上移动，导向杆2-8两端固定在左侧立板2-1和右侧立板2-9上。

往复螺母块2-7上部开有u型槽，u型槽向上开口，u型槽通过转轴连接第一定滑轮2-13；第一定滑轮2-13下设有用于保证绳索贴合第一定滑轮2-13的压绳机构，压绳机构包括压紧轮2-10和压紧轮固定u型块2-12，压紧轮2-10转动设置于压紧轮固定u型块2-12内，压紧轮固定u型块2-12活动设置于u型槽内，在u型槽内两侧板上开有限位导向槽2-71，用于保证压紧轮固定u型块2-12在u型槽内上下移动，压紧轮固定u型块2-12通过第一压缩弹簧2-11弹性设置在u型槽的底部。第一压缩弹簧的设置可保证压紧轮2-10时刻贴合第一定滑轮2-13。

在往复螺母块2-7上部u型槽底部对应第一压缩弹簧2-11的位置开设有与第一压缩弹簧2-11外径相符的沉孔，以固定第一压缩弹簧2-11。

绳索的一端固定在绕绳轮2-2的一端，并在绕绳轮2-2上缠绕，从上方穿过第一定滑轮2-13，向上传递穿过固定在封装箱顶部的第一空心导线柱2-20，第一空心导线柱2-20的中心线与第一定滑轮2-13内槽相切，保证绳索垂直向上，压紧轮2-10在第一压缩弹簧2-11的作用下会压住绳索6，保证其不会滑出第一定滑轮2-13的内槽。本发明中的定滑轮两端部上均设有防止绳索脱离滑轮的凸缘。

参照图7所示，测力绕绳装置4包括上下相对设置的上连接板4-1、下连接板4-5、第二压缩弹簧4-2、内导柱4-3、外套管4-4、第三定滑轮4-6、第四定滑轮4-7、拉力传感器4-8、第二定滑轮4-9、第二空心导线柱4-10。

下连接板4-1固定于下固定板5-7上，上连接板通过第二压缩弹簧4-2弹性设置在下连接板4-5上，外套管4-4一端固定于下连接板4-5上，另一端向上连接板4-1延伸，内导柱4-3一端固定连接上连接板4-1，另一端伸入外套管4-4内，第二压缩弹簧4-2套于外套管4-4和内导柱4-3外围。

两根内导柱4-3分别套入两根外套管4-4中，可相对滑动，外套管4-4外侧套有第二压缩弹簧4-2，与上连接板4-1和下连接板4-5形成方框型。为了便于调节第二压缩弹簧4-2的压缩量，在下固定板5-7与下连接板4-1之间设有调节螺栓，调节螺栓通过螺纹连接下固定板5-7和下连接板4-1，通过旋转调节螺栓可调节上连接板的上下位置，进而调节第二压缩弹簧4-2的压缩量即调节了测力绕绳装置4的刚度。拉力传感器4-8上端固定在上连接板4-1正中间，下端与第二定滑轮4-9固定，第三定滑轮4-6固定在下固定板5-7上面，第三定滑轮4-6前面内槽边缘与第二定滑轮4-9后面内槽边缘相切，第二定滑轮4-9前面内槽边缘与第一定滑轮2-13前面内槽边缘相切；第四定滑轮4-7固定在上固定板5-5底面，第四定滑轮4-7后面内槽边缘与第三定滑轮4-6后面内槽边缘相切，上面内槽边缘与第五定滑轮5-1上面内槽边缘相切，下固定板5-7上与第二定滑轮4-9前面内槽边缘相切的位置固定设置有第二空心导线柱4-10。为了保证拉力传感器测力的准确性，第二定滑轮的受力方向竖直向下，绳索以第一方向进入第二定滑轮，以第二方向出第二定滑轮，第一方向与第二方向平行且均为竖直方向。

以上定滑轮内槽边缘相切主要是保证绳索6绕过各个定滑轮后，绳索6在竖直方向上是相互平行的，从而保证经过滑轮组转换之后绳索6上的力的方向始终在竖直方向上。且定滑轮与定滑轮支座尺寸严格保证绳索在松弛状态下不会滑出内槽。

上述装置的工作过程如下：初始时，绳索6一端固定在绕绳轮2-2的一端，排绳装置的往复螺母块2-7也处于对应位置，并保证绳索6与第一定滑轮2-13的内槽边缘相切，绳索绕过第一定滑轮2-13往上传递穿过第一空心导线柱2-20和第二空心导线柱4-10，再分别绕过第二定滑轮4-9、第三定滑轮4-6、第四定滑轮4-7和第五定滑轮5-1，绳索6另一端与穿戴装置7相连。双侧悬吊绳索与人体双肩同宽或稍宽。

为了保证减重康复训练时，人体重心运动轨迹的精确控制，需保证绳索的伸长和缩短量足够精确，传统的减重训练架多采用定滑轮直接卷绕绳索，容易造成绳索缠绕过程中叠加挤压，不易检测绳索的长短，从而不能实现精确的位置控制，且容易造成绳索咬绳、断绳等现象，容易造成安全隐患。且现有的减重训练器多采用气动减重或砝码减重等方式，不能准确设定减重力大小，无法适应不同恢复程度患者所需减重力的需求。本发明设计的收绳-排绳装置2可以有效解决此问题：减重电机2-19转动时，在第二同步带2-3的带动下，第二带轮2-4带动往复螺杆2-6转动，往复螺母块2-7在往复螺杆2-6上水平滑动。为了保证绳索缠绕不叠加，即绕绳轮2-2转动一圈（即绳索6绕一圈）时往复螺杆2-6的水平移动位移刚好移动一个绳索6的直径d1大小，故只需保证往复螺杆2-6的导程p与绳索6直径d1的关系为d1=p，即往复螺纹块2-7的移动速度和绕绳轮2-2的卷绕速度，需满足下列关系式

其中v1—绳索移动速度（即往复螺纹块2-7的移动速度），，n1为往复螺杆2-6的转速；v2—绕绳轮卷绕速度（即单位时间内的绕线长度）

z1—第一带轮2-18的齿数；z2—第二带轮2-4的齿数

d1—绳索直径；d2—绕绳轮2-2直径

p—往复螺杆2-6的螺距。

由于往复螺杆2-6上的螺纹为两端封闭的双向回程螺纹2-61，因此将螺纹封闭段长度设置跟绕绳轮2-2上缠绕长度一致，即可保证缠绕轮2-2朝向一个方向转动缠绕绳索时，往复螺纹块2-7运动到往复螺杆2-6上两端螺纹封闭处即自动反向运动，从而实现了多层整齐有序的自动排绳功能。而且是一个驱动电机就同时解决了收绳和排绳的功能。

使用时，用户套穿穿戴装置7，调节测力绕绳装置4的刚度至合适值，通过控制器自主选择或医生选择减重大小和高度，控制器将相应信号转换为电压信号后发送给减重电机驱动器，减重电机驱动器将电压信号转换为输出力矩信号驱动减重电机2-19工作，第四带轮2-15转动，经第一同步带2-16带动绕绳轮2-2转动，绳索6在绕绳轮2-2上缠绕实现收绳动作，同时排绳机构动作实现自动有序排绳功能，进而控制穿戴装置7的上升，为用户减轻下肢负重，实现减重训练，通过控制减重电机2-19的正反转即可调整绳索6的伸长与收缩，从而控制减重量的大小；减重力大小可以通过拉力传感器4-8检测，并经力信号转换放大及处理后反馈给控制器形成闭环控制，控制减重力大小恒定；同时可检测减重电机2-19的编码器信号对减重电机2-19的转速和位置进行闭环反馈控制。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。