一种平衡训练及全身肌肉强化装置的制作方法

本发明涉及一种平衡训练及全身肌肉强化装置，属于康复医疗设备领域。

背景技术：

平衡控制是一种复杂的运动,人行走和站立、以及各种动作都依赖于正确的平衡能力才能顺利完成。人体姿势平衡的维持是个复杂的过程，依赖于中枢系统对视觉、本体感觉和前庭觉信息的协调和对运动效应器的控制，几者缺一不可，相辅相成。视觉系统提供周围环境信息、身体运动和运动方向等信息，尤其是在本体感觉受到破坏时，视觉系统发挥重要作用。位于关节、肌腱和肌肉部位的本体感受器，传递与身体即时姿势有关的状态信息。而前庭觉则是传递维持平衡、以及机体与周围环境相关的信息,如传递加速度和头部在空间的位置等信息,再由前庭运动系统调节眼位保持清晰的视觉,调节有关骨骼肌张力,保持头位及正确姿势。据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率逐年增加。这些疾病和损伤会造成平衡功能障碍乃至残疾。而平衡功能障碍是主要致残因素。多个循证医学证据表明，包括平衡功能及下肢功能在内的训练是改善功能的重要方式。目前的平衡训练装置中无论站姿还是坐姿，动态还是静态的训练装置，都需要使用者有一定的力量基础主动施力保持身体平衡，如果身体力量极度不足，就无法使用目前的平衡训练装置，针对这种情况，对于身体受损较为严重，力量较差的患者需要一种安全有效的训练装置。

技术实现要素：

本发明目的在于克服目前的平衡训练装置存在的上述问题。

本发明提供一种平衡训练及全身肌肉强化装置，包括底座、摆动机构、臂托装置和腿托装置，摆动机构设置于底座上方，在摆动机构的前端设置臂托装置，在摆动机构的后端设置腿托装置，所述摆动机构包括平行设置于底座上的前支撑板和后支撑板，在前支撑板和后支撑板之间设置开口向上的弧形梁，在弧形梁的上方平行设置两支上辊轴，每支上辊轴两端分别与前支撑板和后支撑板转动连接，在每支上辊轴中部穿设两支的上限位轴承，在弧形梁的上表面两侧设置滑槽，两滑槽的间距与上限位轴承间距相适应，上限位轴承可在滑槽内滚动，在弧形梁的下方平行设置两支下辊轴，两支下辊轴的位置与两支上辊轴对应，在每支下辊轴中部穿设两支的下限位轴承，每支下辊轴两端分别与前支撑板和后支撑板转动连接，下限位轴承的外辊面与弧形梁下表面接触并对弧形梁起支撑作用，在弧形梁下表面中部设置齿条，在与齿条对应的位置设置齿轮轴，齿条与齿轮轴上的齿轮相互咬合，齿轮轴前后两端分别与前支撑板和后支撑板通过轴承转动连接，在齿轮轴上设置同步带轮，在底座设置减速机a，减速机a通过同步带驱动齿轮轴转动，从而带动弧形梁往复运动，在弧形梁的一端设置主动轴承座，主动轴承座内设置主动轴承，主动轴承座与弧形梁固定连接，在主动轴承座外侧设置主动连杆，主动连杆中部设置主动转轴，主动转轴与主动连杆固定连接，主动转轴穿设在主动轴承中并涨紧，在主动轴承座底部设置减速机，主动转轴的端部与减速机b转轴通过联轴器连接，在主动轴承座外侧面的两侧部对称设置两个圆弧形主动限位槽，在与主动限位槽对应的位置对称设置两支主动限位柱，主动限位柱一端与主动连杆固定连接，主动限位柱另一端可沿主动限位槽做圆周运动，在弧形梁的另一端设置从动轴承座，从动轴承座内设置从动轴承，从动轴承座与弧形梁固定连接，在从动轴承座外侧设置从动连杆，从动连杆中部设置从动转轴，从动转轴与从动连杆固定连接，从动转轴穿设在从动轴承中并涨紧，在从动轴承座外侧面的两侧部对称设置两个同心圆弧形从动限位槽，在与从动限位槽对应的位置对称设置两支从动限位柱，从动限位柱一端与从动连杆固定连接，从动限位柱另一端可沿从动限位槽做圆周运动，在主动连杆和从动连杆的前端设置前端托板，主动连杆和从动连杆分别与前端托板固定连接，在主动连杆和从动连杆的后端设置后端托板，主动连杆和从动连杆分别与后托板固定连接；

在前端托板上表面设置臂托装置，所述臂托装置包括设置于前端托板两端上表面的两支前端滑块以及分别与两支前端滑块滑动连接的两支前端导轨，所述前端滑块底部与前端托板固定连接，在前端导轨上设置前端滑台，前端滑台呈开口向上的“u”型结构，前端滑台两侧分别与两支前端导轨固定连接，前端滑台与前端导轨可前后滑动，在前端滑块的前端下部不影响导轨滑动的位置设置通孔，在前端滑块的前端中部沿轴线设置前端割槽，前端割槽将通孔分为内侧通孔和外侧通孔两部分，在内侧通孔内表面设置螺纹，在通孔内设置前端锁紧螺栓，前端锁紧螺栓从外侧通孔进入，并与内侧通孔螺纹连接，通过旋紧前端锁紧螺栓可使前端滑块夹紧前端导轨，在前端滑台上方设置两支臂托滑块，两支臂托滑块的一端设通孔，将两支臂托滑块通过通孔穿设在一支前端导向柱上，前端导向柱水平设置，前端导向柱两端与前端滑台两侧壁固定连接，两支臂托滑块的另一端设螺纹孔，两支臂托滑块螺纹孔内螺纹方向相反，在两支臂托滑块中间设置前端调节转轮，前端调节转轮的两侧设置前端螺柱，前端调节转轮与两侧前端螺柱固定连接，两侧前端螺柱的螺纹方向相反并与对应的臂托滑块螺纹孔螺纹相适应，两侧前端螺柱分别穿设在两侧的臂托滑块螺纹孔内并螺纹连接，两前端螺柱的两外侧端部与前端滑台两侧壁转动连接，在臂托滑块上方设置臂托支架，臂托支架的后端上表面设置“u”型臂托片，在臂托支架的前端设置扶手，扶手与臂托支架固定连接；在前端导轨的前端设置显示支架，显示支架与前端导轨的前端固定连接，在显示支架的前端设置显示器；在显示支架底部设置六轴姿态角度传感器；

在后端托板上表面设置腿托装置，所述腿托装置包括设置于后端托板两端上表面的两支后端滑块以及分别与两支后端滑块滑动连接的两支后端导轨，所述后端滑块底部与后端托板固定连接，在后端导轨上设置后端滑台，后端滑台呈开口向上的“u”型结构，后端滑台两侧分别与两支后端导轨固定连接，后端滑台与后端导轨可前后滑动，在后端滑块的前端下部不影响导轨滑动的位置设置通孔，在后端滑块的前端中部沿轴线设置后端割槽，后端割槽将通孔分为内侧通孔和外侧通孔两部分，在内侧通孔内表面设置螺纹，在通孔内设置后端锁紧螺栓，后端锁紧螺栓从外侧通孔进入，并与内侧通孔螺纹连接，通过旋紧后端锁紧螺栓可使后端滑块夹紧后端导轨，在后端滑台上方设置两支腿托滑块，两支腿托滑块的一端设通孔，将两支腿托滑块通过通孔穿设在一支后端导向柱上，后端导向柱水平设置，后端导向柱两端与后端滑台两侧壁固定连接，两支腿托滑块的另一端设螺纹孔，两支腿托滑块螺纹孔内螺纹方向相反，在两支腿托滑块中间设置后端调节转轮，后端调节转轮18的两侧设置后端螺柱，后端调节转轮与两侧后端螺柱固定连接，两侧后端螺柱的螺纹方向相反并与对应的腿托滑块螺纹孔螺纹相适应，两侧后端螺柱分别穿设在两侧的腿托滑块螺纹孔内并螺纹连接，两后端螺柱的两外侧端部与后端滑台两侧壁转动连接，在腿托滑块上方设置腿托支架，腿托支架的前端上表面设置“u”型腿托片，腿托支架的后端内侧设置脚蹬。

进一步的在所述的弧形梁下表面两侧设置限位块，限位块分别设置在下限位轴承滚动路径的两端，防止弧形梁摆动角度过大。

进一步的所述的上限位轴承采用双列角接触球轴承。

进一步的所述的主动转轴外侧端部设置法兰，主动转轴与主动连杆通过设置于主动转轴外侧端部的法兰固定连接，所述的主动转轴外侧端部设置法兰，从动转轴与从动连杆通过设置于从动转轴外侧端部的法兰固定连接。

进一步的所述的主动轴承和被动轴承采用双列角接触球轴承。

进一步的所述的主动限位槽和从动限位槽的两端部分别设置缓冲垫。

进一步的所述的“u”型臂托片和“u”型腿托片的外部设置柔性保护层。

进一步的所述的脚蹬为柱状，脚蹬外侧设置为“t”型螺柱，在腿托支架的后部设置长孔，在腿托支架外侧长孔上方设置若干定位槽，脚蹬外侧的“t”型螺柱从内侧穿设在长孔中，“t”型螺柱肩部坐在长孔边缘上，在腿托支架长孔的外侧设置限位垫圈，限位垫圈顶部设置限位突起，限位垫圈穿设在“t”型螺柱上，限位垫圈顶部的限位突起卡在定位槽内，在限位垫圈外侧设置锁紧螺母，锁紧螺母与“t”型螺柱通过螺纹连接。

进一步的在所述的主动连杆和从动连杆中部设置腹部支撑垫，所述腹部支撑垫的两端通过绑带分别连接在主动连杆和从动连杆中部。

本发明的有益技术效果在于：本发明在训练中采用卧姿可降对使用者的力量要求，重心得以降低，可采用肘部和腿部同时受力，可使使用者更加稳定，有效避免使用者训练时因力量不足发生跌倒产生伤害，使用者在适应摆动的过程中全身肌肉需参与用力，可有效对全身肌肉进行强化；本发明的被动训练模式，有助于身体受损较为严重，力量较差的患者进行训练。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是摆动机构示意图。

图3是弧形梁驱动结构局部剖视示意图。

图4是主动连杆驱动结构装配示意图一。

图5是主动连杆驱动结构装配示意图二。

图6是主动轴承座外侧结构示意图。

图7是从动连杆与弧形梁连接结构装配示意图。

图8是臂托装置结构示意图。

图9是前端滑台组装结构示意图。

图10是前端滑块结构示意图。

图11是腿托装置结构示意图。

图12是腿托装置后侧结构示意图。

图13是脚蹬结构装配图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：腿托装置；11：后端滑块；12：后端导轨；13：后端滑台；15：后端锁紧螺栓；16：腿托滑块；17：后端导向柱；18：后端调节转轮；19：后端螺柱；110：腿托支架；111：脚蹬；112：“u”型腿托片；113：长孔；114：定位槽；115：限位垫圈；116：限位突起；117：锁紧螺母；2：摆动机构；21：前端托板；22：腹部支撑垫；23：绑带；24：从动连杆；25：滑槽；26：弧形梁；27：后端托板；28：后支撑板；29：减速机a；210：前支撑板；211：齿条；212：齿轮轴；213：主动连杆；214：上限位轴承；215：上辊轴；216：下辊轴；217：下限位轴承；218：同步带；219：主动轴承座；220：主动轴承；221：主动转轴；222：主动轴承；223：减速机b；224：联轴器；225：主动限位槽；226：主动限位柱；227：缓冲垫；228：从动轴承座；229：从动轴承；230：从动限位槽；3：臂托装置；31：前端滑块；32：前端导轨；33：前端滑台；34：割槽；35：锁紧螺栓；36：臂托滑块；37：前端导向柱；38：前端调节转轮；39：前端螺柱；310：臂托支架；311：扶手；312：“u”型臂托片；313：显示支架；314：显示器；315：六轴姿态角度传感器；4：底座。

如附图所示，一种平衡训练及全身肌肉强化装置，包括底座4、摆动机构2、臂托装置3和腿托装置1，摆动机构2设置于底座4上方，在摆动机构2的前端设置臂托装置3，在摆动机构2的后端设置腿托装置1，所述摆动机构2包括平行设置于底座4上的前支撑板和后支撑板，在前支撑板210和后支撑板28之间设置开口向上的弧形梁26，在弧形梁26的上方平行设置两支上辊轴215，每支上辊轴215两端分别与前支撑板210和后支撑板28转动连接，在每支上辊轴215中部穿设两支的上限位轴承214，在弧形梁26的上表面两侧设置滑槽25，两滑槽25的间距与上限位轴承214间距相适应，上限位轴承214可在滑槽25内滚动，在弧形梁26的下方平行设置两支下辊轴216，两支下辊轴216的位置与两支上辊轴215对应，在每支下辊轴216中部穿设两支的下限位轴承217，每支下辊轴216两端分别与前支撑板210和后支撑板28转动连接，下限位轴承217的外辊面与弧形梁26下表面接触并对弧形梁26起支撑作用，在弧形梁26下表面中部设置齿条211，在与齿条211对应的位置设置齿轮轴212，齿条211与齿轮轴212上的齿轮相互咬合，齿轮轴212前后两端分别与前支撑板210和后支撑板28通过轴承转动连接，在齿轮轴上设置同步带轮，在底座设置减速机a29，减速机a29通过同步带218驱动齿轮轴转动，从而带动弧形梁26往复运动，在弧形梁26的一端设置主动轴承座219，主动轴承座219内设置主动轴承220，主动轴承座219与弧形梁26固定连接，在主动轴承座219外侧设置主动连杆213，主动连杆213中部设置主动转轴221，主动转轴221与主动连杆213固定连接，主动转轴221穿设在主动轴承222中并涨紧，在主动轴承座219底部设置减速机b223，主动转轴221的端部与减速机b223转轴通过联轴器224连接，在主动轴承座外侧面的两侧部对称设置两个同心圆弧形主动限位槽225，在与主动限位槽225对应的位置对称设置两支主动限位柱226，主动限位柱226一端与主动连杆213固定连接，主动限位柱226另一端可沿主动限位槽225做圆周运动，在弧形梁26的另一端设置从动轴承座228，从动轴承座228内设置从动轴承229，从动轴承座228与弧形梁26固定连接，在从动轴承座228外侧设置从动连杆24，从动连杆中部设置从动转轴，从动转轴与从动连杆固定连接，从动转轴穿设在从动轴承中并涨紧，在从动轴承座228外侧面的两侧部对称设置两个同心圆弧形从动限位槽230，在与从动限位槽230对应的位置对称设置两支从动限位柱，从动限位柱一端与从动连杆固定连接，从动限位柱另一端可沿从动限位槽230做圆周运动，在主动连杆213和从动连杆24的前端设置前端托板21，主动连杆213和从动连杆分24别与前端托板固定连接，在主动连杆213和从动连杆24的后端设置后端托板27，主动连杆213和从动连杆24分别与后托板27固定连接；

在前端托板21上表面设置臂托装置3，所述臂托装置3包括设置于前端托板21两端上表面的两支前端滑块31以及分别与两支前端滑块31滑动连接的两支前端导轨32，所述前端滑块31底部与前端托板21固定连接，在前端导轨32上设置前端滑台33，前端滑台33呈开口向上的“u”型结构，前端滑台33两侧分别与两支前端导轨32固定连接，前端滑台33与前端导轨32可前后滑动，在前端滑块31的前端下部不影响导轨滑动的位置设置通孔，在前端滑块31的前端中部沿轴线设置前端割槽34，前端割槽34将通孔分为内侧通孔和外侧通孔两部分，在内侧通孔内表面设置螺纹，在通孔内设置前端锁紧螺栓35，前端锁紧螺栓35从外侧通孔进入，并与内侧通孔螺纹连接，通过旋紧前端锁紧螺栓35可使前端滑块31夹紧前端导轨32，在前端滑台上方设置两支臂托滑块36，两支臂托滑块的一端设通孔，将两支臂托滑块通过通孔穿设在一支前端导向柱上37，前端导向柱37水平设置，前端导向柱37两端与前端滑台33两侧壁固定连接，两支臂托滑块的另一端设螺纹孔，两支臂托滑块螺纹孔内螺纹方向相反，在两支臂托滑块中间设置前端调节转轮38，前端调节转轮38的两侧设置前端螺柱39，前端调节转轮与两侧前端螺柱39固定连接，两侧前端螺柱39的螺纹方向相反并与对应的臂托滑块螺纹孔螺纹相适应，两侧前端螺柱39分别穿设在两侧的臂托滑块36螺纹孔内并螺纹连接，两前端螺柱的两外侧端部与前端滑台33两侧壁转动连接，在臂托滑块36上方设置臂托支架310，臂托支架310的后端上表面设置“u”型臂托片312，在臂托支架310的前端设置扶手311，扶手311与臂托支架310固定连接；在前端导轨的前端设置显示支架313，显示支架与前端导轨的前端固定连接，在显示支架的前端设置显示器314；在显示支架底部设置六轴姿态角度传感器315；

在后端托板21上表面设置腿托装置1，所述腿托装置1包括设置于后端托板27两端上表面的两支后端滑块11以及分别与两支后端滑块11滑动连接的两支后端导轨12，所述后端滑块11底部与后端托板21固定连接，在后端导轨12上设置后端滑台13，后端滑台13呈开口向上的“u”型结构，后端滑台13两侧分别与两支后端导轨12固定连接，后端滑台13与后端导轨12可前后滑动，在后端滑块11的前端下部不影响导轨滑动的位置设置通孔，在后端滑块11的前端中部沿轴线设置后端割槽，后端割槽将通孔分为内侧通孔和外侧通孔两部分，在内侧通孔内表面设置螺纹，在通孔内设置后端锁紧螺栓15，后端锁紧螺栓15从外侧通孔进入，并与内侧通孔螺纹连接，通过旋紧后端锁紧螺栓15可使后端滑块11夹紧后端导轨12，在后端滑台上方设置两支腿托滑块16，两支腿托滑块的一端设通孔，将两支腿托滑块通过通孔穿设在一支后端导向柱上17，后端导向柱17水平设置，后端导向柱17两端与后端滑台13两侧壁固定连接，两支腿托滑块的另一端设螺纹孔，两支腿托滑块螺纹孔内螺纹方向相反，在两支腿托滑块中间设置后端调节转轮18，后端调节转轮18的两侧设置后端螺柱19，后端调节转轮与两侧后端螺柱19固定连接，两侧后端螺柱19的螺纹方向相反并与对应的腿托滑块螺纹孔螺纹相适应，两侧后端螺柱19分别穿设在两侧的腿托滑块16螺纹孔内并螺纹连接，两后端螺柱的两外侧端部与后端滑台13两侧壁转动连接，在腿托滑块16上方设置腿托支架110，腿托支架110的前端上表面设置“u”型腿托片112，腿托支架110的后端内侧设置脚蹬111。

为防止弧形梁摆动角度过大，给使用者造成危险，可在所述的弧形梁下表面两侧设置限位块，限位块分别设置在下限位轴承滚动路径的两端。

由于上限位轴承受到轴向和径向两个方向的力均较大，上限位轴承可采用双列角接触球轴承。

为强化主动转轴与主动连杆、从动转轴与从动连杆的连接强度，并便于拆卸，所述的主动转轴外侧端部设置法兰，主动转轴与主动连杆通过设置于主动转轴外侧端部的法兰固定连接，所述的主动转轴外侧端部设置法兰，从动转轴与从动连杆通过设置于从动转轴外侧端部的法兰固定连接。

由于主动轴承和被动轴承收到轴向和径向两个方向的力均较大，为增加可靠性，主动轴承和被动轴承可以采用双列角接触球轴承。

为防止摇摆机构的达到极限位置时震动过于剧烈，可在所述的主动限位槽225和从动限位槽228的两端部分别设置缓冲垫227。

为避免使用者训练时肘部或腿部擦伤，增加本装置使用的舒适性，所述的“u”型臂托片312和“u”型腿托片112的外部设置柔性保护层。

为方便调节脚蹬的位置，所述的脚蹬112为柱状，脚蹬外侧设置为“t”型螺柱，在腿托支架的后部设置长孔113，在腿托支架外侧长孔上方设置若干定位槽114，脚蹬外侧的“t”型螺柱从内侧穿设在长孔113中，“t”型螺柱肩部坐在长孔边缘上，在腿托支架长孔的外侧设置限位垫圈115，限位垫圈115顶部设置限位突起116，限位垫圈穿设在“t”型螺柱上，限位垫圈顶部的限位突起116卡在定位槽114内，在限位垫圈外侧设置锁紧螺母117，锁紧螺母117与“t”型螺柱通过螺纹连接。

为了使患者在使用本装置时更加稳定，可在在所述的主动连杆和从动连杆中部设置腹部支撑垫，所述腹部支撑垫22的两端通过绑带23分别连接在主动连杆和从动连杆中部。

为了增加训练趣味性，使训练者更容易坚持训练，本发明可与信号传输设备和计算机组合使用，将训练进度与内容通过显示器显示，通过六轴姿态角度传感器的反馈信号控制摆动机构的摆动方向与摆动幅度，训练者操只需控制好自身适应摆动即可，六轴姿态角度传感器感应到倾斜方向和角度变化后将感知到信号由信号传输设备传输至计算机，信号传输形式可以采用有线或无线的方式，计算机对接收到的信号处理后将控制摆动机构按照预设的训练程序进行摆动，并将训练进程、训练提示等信息显示在显示器上，这样可以提升训练的趣味性，避免训练过程的枯燥。这里“计算机”不一定是传统意义上的个人计算机，也可以是plc、单片机、智能手机、平板电脑、树莓派等，只要能够满足对本训练装置中的传感器所采集的数据进行处理并将处理结果以适当的视频信号反馈至显示器上进行显示，并具有数据接收、处理和发送功能的装置均是可以的，信号传输设备对信号进行发送和接收接的收形式可以通过蓝牙、wifi等无线形式，也可以通过数据线缆的有线形式传输，传感器、信号传输设备、计算机、显示器及相关线缆等各部件的详细连接及适配关系目前已经非常成熟，本领域一般技术人员完全可以按照要求完成上述各种形式下的信号及电路连接，并且连接方式不是本发明的设计要点，所以不做详述。

在使用本发明时，患者跪趴在设备上，可采用被动训练、助力训练和主动训练三种训练模式，在采用被动平衡训练模式时，患者不发力，两个减速机协同动作，患者根据显示器提示信息协调身体适应运动节奏；当需要主动平衡训练时，两个减速机均停止工作，此时患者可以根据显示器提示的信息依靠自身力量进行摆动和平衡训练，在患者做出动作后，显示器上会反馈信息显示患者动作是否达标；当需要助力平衡训练时，两个减速机根据患者运动意图做出相应的动作，给患者提供助力，同时将运动规划和结果在显示器上显示，使得患者在轻松愉悦中完成训练过程。这三种训练模式过程中所有肌群均处于活动状态，便于强化全身肌肉力量。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。