多自由度可調(diào)式踝和膝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種康復(fù)器械，尤其涉及一種用于因疾病、意外傷害、人口老齡化等原因引起的下肢運(yùn)動(dòng)困難人群的多自由度可調(diào)式踝和膝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國因?yàn)槿丝诶淆g化、疾病等因素，下肢運(yùn)動(dòng)困難人群在不斷擴(kuò)大，因此開發(fā)有效的下肢康復(fù)訓(xùn)練器就凸顯其重要性，并具有廣泛的社會(huì)和市場需求?，F(xiàn)有的下肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，多數(shù)僅用于踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)困難的訓(xùn)練，且僅能實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)的背屈、跖屈，內(nèi)翻、夕卜翻和外展、內(nèi)收運(yùn)動(dòng)，同時(shí)踝關(guān)節(jié)的各解剖學(xué)平面運(yùn)動(dòng)幅度與速度尚無法調(diào)節(jié)；另外，現(xiàn)有裝置尚未全面考慮踝關(guān)節(jié)(全自由度)、膝關(guān)節(jié)和小腿肌肉的聯(lián)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，這使得使用者無法獲得接近生理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的下肢康復(fù)訓(xùn)練，因而不同程度地存在效果差或不理想等問題。
[0003]綜觀上述下肢康復(fù)訓(xùn)練裝置的現(xiàn)狀，急需一種接近生理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練、且訓(xùn)練幅度與訓(xùn)練速度可調(diào)的下肢康復(fù)訓(xùn)練器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于下肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)人群的多自由度可調(diào)式踝和膝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練器，該康復(fù)訓(xùn)練器結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)背屈、跖屈，內(nèi)翻、外翻、夕卜展、內(nèi)收、旋前、旋后的全生理動(dòng)作模式以及膝關(guān)節(jié)的伸展與屈曲運(yùn)動(dòng)，并且還可以達(dá)到對小腿肌肉進(jìn)行有效康復(fù)訓(xùn)練的有益效果。
[0005]本實(shí)用新型包括連接支架、動(dòng)力部件、固定裝置以及執(zhí)行組件；
[0006]所述的連接支架包含第一機(jī)座、第二機(jī)座和第三機(jī)座，第一機(jī)座和第二機(jī)座之間通過四個(gè)在兩側(cè)均布的連桿鉸接；搖桿鉸接在第一機(jī)座和第二機(jī)座之間，連桿和搖桿的兩端與鉸鏈支架鉸接，鉸鏈支架通過第一螺釘固定在第一機(jī)座和第二機(jī)座上，第一機(jī)座、第二機(jī)座和連桿構(gòu)成了平行四邊形機(jī)構(gòu)；齒輪軸的下端通過軸承座固定在第二機(jī)座上部，齒輪軸的上端穿過第三機(jī)座以第一螺母固定，以實(shí)現(xiàn)第三機(jī)座繞齒輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]動(dòng)力部件包含通過第一變頻電機(jī)支架與第一機(jī)座固定的第一變頻電機(jī)和固定在第二機(jī)座上的第二變頻電機(jī)，第一變頻電機(jī)與第二變頻電機(jī)均由控制柜進(jìn)行操作與控制，以實(shí)現(xiàn)對訓(xùn)練器運(yùn)行速度的控制。
[0008]固定裝置包含足部固定裝置和大腿固定裝置，所述足部固定裝置與通過第二螺母固定在第三機(jī)座上的兩個(gè)足部固定裝置支桿鉸接；大腿固定裝置可以沿大腿固定裝置支架套筒的軸線方向滑動(dòng)，大腿固定裝置和大腿固定裝置支架套筒通過壓緊旋鈕限制相對移動(dòng)，大腿固定裝置支架套筒通過螺紋連接的方式固定在絲杠螺母上；絲杠螺母隨著底部絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，能沿著底部絲桿滑軌的軸向運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到調(diào)節(jié)大腿固定裝置與足部固定裝置的水平距離的目的。其中底部滑動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)是由底部旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)的，一對底部絲杠滑軌的位置是由第二螺釘緊固在第一機(jī)座上的底部絲杠支架與旋緊在底部絲桿滑軌兩端的第三螺母確定的；
[0009]執(zhí)行組件包含實(shí)現(xiàn)足踝的背屈、跖屈動(dòng)作以及膝關(guān)節(jié)的伸展與屈曲動(dòng)作的第一組合機(jī)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)足踝的外翻、內(nèi)翻動(dòng)作和外展、內(nèi)收動(dòng)作的第二組合機(jī)構(gòu)；第一組合機(jī)構(gòu)是由第一變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)構(gòu)成，第一變頻電機(jī)軸線所在平面與導(dǎo)桿繞鉸鏈支座運(yùn)動(dòng)的軸線需共面，這樣可以保證第二機(jī)座左右擺動(dòng)的幅度相同，第一曲柄的一端與第一變頻電機(jī)鉸接，另一端能在導(dǎo)桿的長軌道中滑動(dòng)，第一曲柄上有調(diào)節(jié)孔，使用時(shí)可以控制第一曲柄使用的長度，從而調(diào)節(jié)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)幅度，導(dǎo)桿與第一曲柄的接觸屬于線接觸，摩擦較??；在第一變頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，第二機(jī)座會(huì)沿著平行四邊形頂部的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這就同時(shí)實(shí)現(xiàn)了足踝的背屈、跖屈動(dòng)作以及膝關(guān)節(jié)的伸展與屈曲動(dòng)作，基于平行四邊形機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，第二機(jī)座可以始終保持與地面平行的狀態(tài)；第二組合機(jī)構(gòu)是由第二變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)構(gòu)成，第二變頻電機(jī)首先驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)由第二曲柄、連桿、滑塊和滑塊支架組成，第二變頻電機(jī)軸線所在豎直平面需穿過訓(xùn)練器的中心，這樣可以使第二組合機(jī)構(gòu)的部件對稱布置，保證滑塊相對于第二變頻電機(jī)軸線所在豎直平面的等幅擺動(dòng)；第二曲柄的一端與第二變頻電機(jī)鉸接，另一端與連桿鉸接，滑塊的第二開孔實(shí)現(xiàn)與連桿的鉸接，同時(shí)滑塊還與滑塊支架構(gòu)成滑動(dòng)連接，在第二變頻電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊可以實(shí)現(xiàn)在其軸向方向的等幅運(yùn)動(dòng)，在滑塊的推動(dòng)下，與固定在第二機(jī)座上的拐形桿支架為鉸接關(guān)系的拐形桿會(huì)產(chǎn)生角位移，從而推動(dòng)與拐形桿支架為滑動(dòng)連接關(guān)系的推桿向上運(yùn)動(dòng)，推桿穿過在第三機(jī)座預(yù)留的環(huán)形孔后，直接作用在足部固定裝置之上，由于存在對稱的拐形桿支架、拐形桿和推桿，所以在滑塊左右等幅運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)之下，足部固定裝置會(huì)繞著兩個(gè)足部固定裝置支桿所確定的軸線做出往復(fù)擺動(dòng)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)足踝的外翻、內(nèi)翻動(dòng)作，外翻、內(nèi)翻動(dòng)作的復(fù)位由彈簧支桿輔助完成。拐形桿上具有多個(gè)孔位可供選擇，從而實(shí)現(xiàn)對足部固定裝置翻轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)。在第二絲杠螺母平臺上裝有兩個(gè)厚度不同齒條，齒條通過第二絲杠滑軌、第四螺母和第二絲杠固定架固定在滑塊之上，第二絲杠螺母平臺可以隨著第二滑動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)豎直方向的位移，完成與齒輪軸上不同齒輪的嚙合，從而實(shí)現(xiàn)對固定在齒輪軸上的第三機(jī)座繞齒輪軸的旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)，這也實(shí)現(xiàn)了對踝關(guān)節(jié)外展、內(nèi)收動(dòng)作角度的控制，第二滑動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)是由第二旋轉(zhuǎn)手柄實(shí)現(xiàn)的。
[0010]本實(shí)用新型的工作過程和原理:
[0011]通過位于下部機(jī)座的第一變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第二機(jī)座進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)足踝和小腿同時(shí)實(shí)現(xiàn)足踝的背屈、跖屈動(dòng)作以及膝關(guān)節(jié)的伸展與屈曲動(dòng)作。通過位于第二機(jī)座的第二變頻電機(jī)，驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使拐形桿進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，最終作用于推桿，實(shí)現(xiàn)足踝的外翻、內(nèi)翻動(dòng)作，同時(shí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)還會(huì)使齒條實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使第三機(jī)座實(shí)現(xiàn)以齒輪軸為旋轉(zhuǎn)軸的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了足踝的外展、內(nèi)收運(yùn)動(dòng)。這里背屈、外翻、外展的運(yùn)動(dòng)可以組合成旋前動(dòng)作，而跖屈、內(nèi)翻、內(nèi)收運(yùn)動(dòng)可以組合成旋后動(dòng)作。當(dāng)兩個(gè)變頻電機(jī)同時(shí)工作時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)足踝和膝蓋的聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:
[0013]1、本實(shí)用新型采用變頻器所控制的變頻電機(jī)作為動(dòng)力源，從而可以根據(jù)不同的使用對象調(diào)整適當(dāng)?shù)倪\(yùn)轉(zhuǎn)速度，以達(dá)到更佳的訓(xùn)練效果。該多自由度踝、膝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練器通過可調(diào)機(jī)構(gòu)，可以對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接近踝關(guān)節(jié)全生理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的多種康復(fù)訓(xùn)練模式。
[0014]2、本實(shí)用新型操作方便、易于控制、結(jié)構(gòu)緊湊、在實(shí)現(xiàn)足踝康復(fù)訓(xùn)練的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對膝關(guān)節(jié)和腿部肌肉的鍛煉，充分的做到了一機(jī)多能。
[0015]3、本實(shí)用新型除了實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練功能之外，還可廣泛地應(yīng)用于體育館、旅館、火車等地用于足踝及腿部肌肉的休息與放松本實(shí)用新型的有益效果:
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的立體示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型的執(zhí)行組件示意圖一。
[0018]圖3為本實(shí)用新型的執(zhí)行組件示意圖二。
[0019]其中:1_足部固定裝置；2_彈簧支桿；3_第一螺母；4_足部固定裝置支桿；5_第二螺母；6_第三機(jī)座；7_齒輪軸；8_軸承座；9_第二機(jī)座；10_第一螺釘；11_第一變頻電機(jī)；12-第一曲柄；13_搖桿；14-第一變頻電機(jī)支架；15-鉸鏈支座；16-第一機(jī)座；17_底部絲杠支架；18_第二螺釘；19_底部絲桿滑軌；20_第三螺母；21_底部滑動(dòng)絲杠；22_底部旋轉(zhuǎn)手柄；23_控制柜；24_連桿；25_絲杠螺母；26_第二變頻電機(jī)；27_大腿固定裝置支架套筒；28_壓緊旋鈕；29_大腿固定裝置；30_第二曲柄；31_連桿；32_滑塊；33_滑塊支架；34-拐形桿支架；35_拐形桿；36_推桿；37_第二滑動(dòng)絲桿；38_第二絲杠滑軌；39_第二絲杠螺母平臺；40_齒條；41_第四螺母；42_第二絲杠固定架；43_第二旋轉(zhuǎn)手柄。
【具體實(shí)施方式】
[0020]請參閱圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例包括連接支架、動(dòng)力部件、固定裝置以及執(zhí)行組件；
[0021]所述的連接支架包含第一機(jī)座16、第二機(jī)座9和第三機(jī)座6，第一機(jī)座16和第二機(jī)座9之間通過四個(gè)在兩側(cè)均布的連桿24鉸接；搖桿13鉸接在第一機(jī)座16和第二機(jī)座9之間，連桿24和搖桿13的兩端與鉸鏈支架15鉸接，鉸鏈支架15通過第一螺釘10固定在第一機(jī)座16和第二機(jī)座9上，第一機(jī)座16、第二機(jī)座9和連桿24構(gòu)成了平行四邊形機(jī)構(gòu)；齒輪軸7的下端通過軸承座8固定在第二機(jī)座9上部，齒輪軸7的上端穿過第三機(jī)座6以第一螺母3固定，以實(shí)現(xiàn)第三機(jī)座6繞齒輪軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022]動(dòng)力部件包含通過第一變頻電機(jī)支架14與第一機(jī)座16固定的第一變頻電機(jī)11和固定在第二機(jī)座9上的第二變頻電機(jī)26，第一變頻電機(jī)11與第二變頻電機(jī)26均由控制柜23進(jìn)行操作與控制，以實(shí)現(xiàn)對訓(xùn)練器運(yùn)行速度的控制。
[0023]固定裝置包含足部固定裝置1和大腿固定裝置29，所述足部固定裝置1與通過第二螺母5固定在第三機(jī)座6上的兩個(gè)足部固定裝置支桿4鉸接；大腿固定裝置29可以沿大腿固定裝置支架套筒27的軸線方向滑動(dòng)，大腿固定裝置29和大腿固定裝置支架套筒27通過壓緊旋鈕28限制相對移動(dòng)，大腿固定裝置支架套筒27通過螺紋連接的方式固定在絲杠螺母25上；絲杠螺母25隨著底部絲杠19的轉(zhuǎn)動(dòng)，能沿著底部絲桿滑軌1