坐下站起与步态运动康复训练机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种坐下站起与步态运动康复训练机器人，属于机械领域。包括顶吊装置、支撑斜梁、支架内管、主控传动箱、扶手横梁、扶手支架、底座主梁、移动支撑杆等，通过固定于腿部的下肢矫助外骨骼结构和顶端哑铃形螺旋绕线轮组两部分传动装置，在中控电机的带动下实现减重式辅助坐站保护及康复运动训练。根据临床大数据统计下人体站起过程的下肢关节及肩点、身体质心的运动学分析，在符合人体工学的基础上，使存在下肢运动功能障碍的使用者不仅可获得坐站运动辅助，而且可以使下肢肌群完全按照对标健康人体站起时肌肉正确施力规划进行康复训练，避免产生因站起姿势扭曲导致的肌肉畸态施力，从而获得安全健康的运动康复训练效果。

Sitting down, Standing up and Gait Rehabilitation Training Robot

The utility model relates to a sitting, standing and gait rehabilitation training robot, which belongs to the mechanical field. Including top suspension device, support inclined beam, bracket inner tube, main control transmission box, handrail cross beam, handrail support, base main beam, mobile support rod, through the lower limb fixed in the leg to correct the exoskeleton structure and top dumbbell spiral winding wheel two parts of transmission device, under the drive of the central control motor to achieve weight-reducing auxiliary station protection and rehabilitation exercise training. According to the kinematics analysis of lower limb joints, shoulder points and body center of mass in the process of human body standing up according to the statistics of large clinical data, on the basis of ergonomics, the users with lower limb motor dysfunction can not only obtain the assistance of sitting-up exercise, but also can make the lower limb muscle group carry out rehabilitation training in accordance with the correct muscle force planning of the standard healthy human body standing up, so as to avoid the occurrence of such training. The muscular abnormalities caused by the twisted standing posture exert force, so as to obtain the effect of safe and healthy exercise rehabilitation training.

【技术实现步骤摘要】
坐下站起与步态运动康复训练机器人
本技术涉及下肢功能障碍患者日常运动辅助和康复运动训练
，特别涉及一种坐下站起与步态运动康复训练机器人。
技术介绍
随着我国社会老龄化问题的加剧，老年人及存在下肢运动功能障碍的老龄患者正在逐年增多。由于该类患者下肢肌肉无法提供运动所需的足够动力，往往会因站起困难或站起失败而加大受伤风险。要满足该类人群日益增长的美好生活需要，对其进行健康、安全的坐、站、行过程中的运动辅助与康复运动训练则显得尤为重要，这就要求在站起和行走过程中对患者提供灵活方便的减重支持，确保安全有效的训练下肢肌肉肌群，以达到康复的最终目的。目前，用于康复训练的坐站辅助机器人或仅可提供局部肢段辅助力，或仅可提供一个方向的减重提拉力，限制了使用者全身运动康复中各肢段的动作协调效果和本体感觉；此外，无动力源的下肢康复器械，大多功能单一且不能提供有效的摔倒保护，而有动力源的站起辅助装置往往机构过于复杂且重量和体积较大，价格昂贵，不适合面向普通家庭应用做产品化推广。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种坐下站起与步态运动康复训练机器人，解决现有康复训练机器人或功能单一且不能提供有效的摔倒防护，或机构复杂、体积大、造价高、使用不够简便的问题，填补对标健康人体站起运动学规律进行站起运动康复训练机器人的产品空白。提出并设计一种减重式康复训练机械机构，在其上配装主控传动箱、穿戴式下肢矫助外骨骼及移动支撑杆和哑铃形螺旋绕线轮组。该设备中关键零部件之一的哑铃型螺旋槽绕线轴的外形与绕线螺旋槽尺寸根据临床大数据统计下健康人体站起过程中肩点的运动规律拟合设计，使哑铃形螺旋绕线轮组通过齿轮与齿轮轨道的啮合，实现在水平方向和自轴转动方向的平动与转动配合，控制拉绳收放，拉动人体肩点按照对标健康人体站起动作姿态实现沿空间曲线轨迹站起(坐下过程反之)，避免产生因单向畸形站起(坐下)姿态导致肌肉施力的畸态康复，从而获得符合临床运动康复疗法的健康训练效果。本技术由单个伺服电机提供动力源，驱动主控传动箱内多个齿轮组，依据所需训练功能，通过拨动挂档手柄，调节主控传动箱内对应档位，选择不同齿轮轮组啮合方式，经由传动装置提供相应驱动力，并且设计安装了大弹性系数弹簧同时参与运动储能与助力释放，协助参与驱动，控制腿部的下肢矫助装置或(和)顶端哑铃形螺旋绕线轮组运动，实现切换上肢位、躯干位或全身位坐站运动辅助与康复训练功能。本技术的上述目的通过以下技术方案实现：坐下站起与步态运动康复训练机器人，包括顶吊装置1、支撑斜梁2、支撑细杆3、支架内管4、主控传动箱5、支架外管6、扶手横梁7、定位滑块8、扶手支架9、底座主梁10、移动支撑杆11、可刹车万向轮12、底座横梁13、下肢矫助外骨骼14、梯形轨架结构15、第一横梁16、一号皮带17、三通件18、第二横梁19，所述顶吊装置1与支撑斜梁2固定，支撑斜梁2、支架内管4、第二横梁19通过三通件18套接，两根支撑细杆3两端分别紧固于顶吊装置1的下方和第二横梁19上；所述支架内管4套于支架外管6内，主控传动箱5、第一横梁16与支架外管6固定连接；两套梯形轨架结构15上端套于第一横梁16上，下端套在两根底座横梁13上，两根底座横梁13与底座主梁10上的孔过盈配合；扶手横梁7和扶手支架9均与支架外管6铰接，定位滑块8置于扶手横梁7内部滑槽中，并与扶手支架9另一端铰接，所述支架外管6与底座主梁10固定连接；移动支撑杆11一端与直线轴承1505铰接，另一端托举下肢矫助外骨骼14的大腿外套管1401，可刹车万向轮12与底座主梁10固定连接。所述的顶吊装置1包括从动皮带轮轴101前后两组、一号定滑轮102前后两个、二号皮带103左右两条、第一钢丝绳104、拉绳换向轮组105、哑铃形螺旋绕线轮组106、齿轮轨道107左右两条、齿轮轨道支架108前后两个、顶吊主框槽轨109，所述齿轮轨道支架108与顶吊主框槽轨109焊接固定，齿轮轨道107与齿轮轨道支架108焊接固定；所述哑铃形螺旋绕线轮组106包括齿轮1061、二号拉绳环1062、哑铃型螺旋槽绕线轴1063、阶梯轴1064、销键1065，两个齿轮1061和哑铃型螺旋槽绕线轴1063通过四个销键1065固定在阶梯轴1064的四个键槽位置，实现一体共轴转动，左右两个二号拉绳环1062与阶梯轴1064之间为间隙配合，在两个齿轮1061内侧转动，所述阶梯轴1064长度与左右两条齿轮轨道107的间距相等，两个齿轮1061啮合于左右两条齿轮轨道107之上；所述拉绳换向轮组105包括轴承1051、一号拉绳环1052、二号定滑轮1053、短轴1054，所述轴承1051与短轴1054过盈配合，一号拉绳环1052和三号定滑轮1053均与短轴1054间隙配合，拉绳换向轮组105安装在顶吊主框槽轨109的轨道槽内可前后自由滚动，对第一钢丝绳104实现牵拉和换向的作用。所述的第一钢丝绳104的起始端与拉绳换向轮组105的一号拉绳环1052结节固定，然后向后方走线绕过固定于后方齿轮轨道支架108上的一号定滑轮102实现180度转向，之后水平向前到达哑铃形螺旋绕线轮组106，按照螺旋槽加工走向满载缠绕于哑铃型螺旋槽绕线轴1063的螺旋槽内，第一钢丝绳104输出端水平向前到达第二个齿轮轨道支架108上的第二个一号定滑轮102，再次实现180度转向，水平向后到达并绕过拉绳换向轮组105内部的二号定滑轮1053，实现第三次转向后竖直向下到达使用者的肩点位置并固定，实现对使用者向上提拉与向下释放的效果。所述的两组从动皮带轮轴101被水平共线地安装在顶吊装置1的前后位置，主动皮带轮505置于后方的从动皮带轮轴101的中间位置并且共轴销固，同时与来自下方的一号皮带17套接；二号皮带103套过前后从动皮带轮轴101后，端点汇合于哑铃形螺旋绕线轮组106内部的二号拉绳环1062上，并结节紧固。所述的主控传动箱5包括箱体501、拨叉轴支架502、第一从动轴503，一号从动齿轮504、主动皮带轮505、档位槽506、挂档手柄507、卡锁支架508、主动轴509、轴承支座510、第二从动轴511、二号从动齿轮512、主动轮513、拨叉514、直流伺服电机515、第二钢丝绳516、绕线槽517、拨叉轴518，所述卡锁支架508包括卡销弹簧5081、支架腔体5082、卡销5083、螺钉5084，所述卡销5083和卡销弹簧5081置于支架腔体5082内，通过螺钉5084固定于箱体501内侧，并与固定于箱体501内侧的拨叉轴支架502共线安装以承架拨叉轴518，通过间隙配合实现拨叉轴518在轴向上的左右滑动；所述挂档手柄507与拨叉轴518过盈配合，拨叉轴518在两个阶梯槽处分别与两个拨叉514上端半圆内径间隙配合，两个一号从动齿轮504和主动皮带轮505的内径均与第一从动轴503紧固，并由两个轴承支座510共线承架固定于箱体501内侧；两个二号从动齿轮512和两个绕线槽517的内径均与第二从动轴511紧固，并通过三个轴承支座510共线承架固定在箱体501内；所述拨叉514下端内径在主动轮513的阶梯槽处间隙卡接配合，两个主动轮513内径与主动轴509梅花卡接，主动轴509与直流伺服电机515连接。所述的梯形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坐下站起与步态运动康复训练机器人，其特征在于：包括顶吊装置（1）、支撑斜梁（2）、支撑细杆（3）、支架内管（4）、主控传动箱（5）、支架外管（6）、扶手横梁（7）、定位滑块（8）、扶手支架（9）、底座主梁（10）、移动支撑杆（11）、可刹车万向轮（12）、底座横梁（13）、下肢矫助外骨骼（14）、梯形轨架结构（15）、第一横梁（16）、一号皮带（17）、三通件（18）、第二横梁（19），所述顶吊装置（1）与支撑斜梁（2）固定，支撑斜梁（2）、支架内管（4）、第二横梁（19）通过三通件（18）套接，两根支撑细杆（3）两端分别紧固于顶吊装置（1）的下方和第二横梁（19）上；所述支架内管（4）套于支架外管（6）内，主控传动箱（5）、第一横梁（16）与支架外管（6）固定连接；两套梯形轨架结构（15）上端套于第一横梁（16）上，下端套在两根底座横梁（13）上，两根底座横梁（13）与底座主梁（10）上的孔过盈配合；扶手横梁（7）和扶手支架（9）均与支架外管（6）铰接，定位滑块（8）置于扶手横梁（7）内部滑槽中，并与扶手支架（9）另一端铰接，所述支架外管（6）与底座主梁（10）固定连接；移动支撑杆（11）一端与直线轴承（1505）铰接，另一端托举下肢矫助外骨骼（14）的大腿外套管（1401），可刹车万向轮（12）与底座主梁（10）固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种坐下站起与步态运动康复训练机器人，其特征在于：包括顶吊装置（1）、支撑斜梁（2）、支撑细杆（3）、支架内管（4）、主控传动箱（5）、支架外管（6）、扶手横梁（7）、定位滑块（8）、扶手支架（9）、底座主梁（10）、移动支撑杆（11）、可刹车万向轮（12）、底座横梁（13）、下肢矫助外骨骼（14）、梯形轨架结构（15）、第一横梁（16）、一号皮带（17）、三通件（18）、第二横梁（19），所述顶吊装置（1）与支撑斜梁（2）固定，支撑斜梁（2）、支架内管（4）、第二横梁（19）通过三通件（18）套接，两根支撑细杆（3）两端分别紧固于顶吊装置（1）的下方和第二横梁（19）上；所述支架内管（4）套于支架外管（6）内，主控传动箱（5）、第一横梁（16）与支架外管（6）固定连接；两套梯形轨架结构（15）上端套于第一横梁（16）上，下端套在两根底座横梁（13）上，两根底座横梁（13）与底座主梁（10）上的孔过盈配合；扶手横梁（7）和扶手支架（9）均与支架外管（6）铰接，定位滑块（8）置于扶手横梁（7）内部滑槽中，并与扶手支架（9）另一端铰接，所述支架外管（6）与底座主梁（10）固定连接；移动支撑杆（11）一端与直线轴承（1505）铰接，另一端托举下肢矫助外骨骼（14）的大腿外套管（1401），可刹车万向轮（12）与底座主梁（10）固定连接。2.根据权利要求1所述的坐下站起与步态运动康复训练机器人，其特征在于：所述的顶吊装置（1）包括从动皮带轮轴（101）前后两组、一号定滑轮（102）前后两个、二号皮带（103）左右两条、第一钢丝绳（104）、拉绳换向轮组（105）、哑铃形螺旋绕线轮组（106）、齿轮轨道（107）左右两条、齿轮轨道支架（108）前后两个、顶吊主框槽轨（109），所述齿轮轨道支架（108）与顶吊主框槽轨（109）焊接固定，齿轮轨道（107）与齿轮轨道支架（108）焊接固定；所述哑铃形螺旋绕线轮组（106）包括齿轮（1061）、二号拉绳环（1062）、哑铃型螺旋槽绕线轴（1063）、阶梯轴（1064）、销键（1065），两个齿轮（1061）和哑铃型螺旋槽绕线轴（1063）通过四个销键（1065）固定在阶梯轴（1064）的四个键槽位置，实现一体共轴转动，左右两个二号拉绳环（1062）与阶梯轴（1064）之间为间隙配合，在两个齿轮（1061）内侧转动，所述阶梯轴（1064）长度与左右两条齿轮轨道（107）的间距相等，两个齿轮（1061）啮合于左右两条齿轮轨道（107）之上；所述拉绳换向轮组（105）包括轴承（1051）、一号拉绳环（1052）、二号定滑轮（1053）、短轴（1054），所述轴承（1051）与短轴（1054）过盈配合，一号拉绳环（1052）和三号定滑轮（1053）均与短轴（1054）间隙配合，拉绳换向轮组（105）安装在顶吊主框槽轨（109）的轨道槽内可前后自由滚动，对第一钢丝绳（104）实现牵拉和换向的作用。3.根据权利要求2所述的坐下站起与步态运动康复训练机器人，其特征在于：所述的第一钢丝绳（104）的起始端与拉绳换向轮组（105）的一号拉绳环（1052）结节固定，然后向后方走线绕过固定于后方齿轮轨道支架（108）上的一号定滑轮（102）实现180度转向，之后水平向前到达哑铃形螺旋绕线轮组（106），按照螺旋槽加工走向满载缠绕于哑铃型螺旋槽绕线轴（1063）的螺旋槽内，第一钢丝绳（104）输出端水平向前到达第二个齿轮轨道支架（108）上的第二个一号定滑轮（102），再次实现180度转向，水平向后到达并绕过拉绳换向轮组（105）内部的二号定滑轮（1053），实现第三次转向后竖直向下到达使用者的肩点位置并固定，实现对使用者向上提拉与向下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤，闫建超，刘勇，吉硕，孙震源，徐洪伟，
申请(专利权)人：刘坤，
类型：新型
国别省市：吉林,22