一种基于索驱动腿部康复机构装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于索驱动腿部康复装置，该装置由传速运动系统、索驱动系统和腿部连接结构组成。所述传速运动系统可以由跑步机组成，安装铝制型材组装，支撑索驱动系统，并提供安全运动范围；索驱动系统由电动机、联轴器、减速装置、绳索卷筒、绳索、导向滑轮和力传感器组成；腿部连接系统将驱动绳索通过两个可以相对转动的运动环连接到腿部。本发明专利技术可以实现辅助腿部运动功能，为腿部康复训练应用要求提供一种新型、安全、低惯量的装置类型。

A cable driven leg rehabilitation mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种基于索驱动腿部康复机构装置
本专利技术属于康复医疗
，特别涉及一种基于绳索驱动腿部康复机构装置。
技术介绍
据统计资料，中国2017年脑血管病患者死亡率约23％，位于农村主要疾病死亡率首位，城市第三位。脑卒中指因为急性脑血管循环障碍导致的局限性或者弥散性脑功能缺损综合症。我国每年脑卒中新发病患者约200万人，75％～80％患者留有残疾。由于高死亡率和高致残率影响，脑卒中已经成为导致成人死亡和残疾的主要病因。针对脑卒中患者的运动功能障碍，存在一些康复疗法。将日常活动的动作分解成一系列基本动作模式，分别刺激机体不同部位的肌肉群，提高肌肉力量，保持关节的灵活性。为了恢复正确的运动反应，患者需要集中进行大量重复的简单动作训练，逐步增加训练难度直至恢复正常的运动功能。目前，传统康复训练需要在康复医生的辅助下完成一系列的康复运动。这种训练方式效率低且劳动强度大。随着人口老龄化和脑血管病年轻化趋势的发展，日益增长的治疗需求与专业康复医生的短缺成为急需解决的医疗服务矛盾之一。为了解决上述矛盾，许多研究人员针对不同的运动部位，研发了对应的康复医疗辅助设备。总体分为两类，即刚性驱动机构和索驱动机构。刚性驱动康复机构需要增加主动或被动自由度，解决旋转轴线变化的情况。这种增加自由度的设计方法使康复机械结构更加复杂。腰部康复柔索机器人将上肢固定，完成患者腰椎三自由度转动康复训练。基于混合驱动的上肢康复机器人设计，采用了绳索作为驱动件控制机器人的运动。比较两种驱动方案，由于绳索具有质量小和柔性驱动等特点，在患者与康复设备交互过程中，能够提高患者的主动性，减少刚性杆件导致的约束感和不适性。从安全角度出发，绳索驱动方式可以有效降低运动构件的质量，提高训练过程中人机交互的安全性能。针对现有的问题予以研究改良，提供一种基于绳索驱动腿部康复机构装置，旨在通过该机构，为腿部康复训练应用要求提供一种新型、安全、低惯量的装置类型。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于绳索驱动腿部康复机构装置，以解决现有技术中惯量大、机构复杂和重构性能差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于绳索驱动腿部康复机构装置，采用柔性绳索代替刚性杆件作为执行部件，绳索连接点可以根据身高和腿部受伤位置进行布置。柔性绳索质量小、惯量小，增强了在人机交互过程中机构的安全性能，适合于空间人机交互要求的康复训练运动结构。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于索驱动腿部康复训练装置，包括传速运动系统和用于安装在腿部的腿部连接结构，所述腿部连接结构通过绳索连接有索驱动系统；所述索驱动系统包括前索驱动系统和后索驱动系统；腿部连接结构处于前索驱动系统和后索驱动系统之间；所述腿部连接结构包括安装到小腿上的小腿部连接结构和安装到大腿上的大腿部连接结构。进一步的改进，与大腿部连接结构连接的绳索和与小腿部连接结构连接的绳索相互平行布置或者交叉布置。进一步的改进，所述传速运动系统处于腿部连接结构正下方；前索驱动系统和后索驱动系统分别安装在传速运动系统两端。进一步的改进，所述传速运动系统为跑步机。进一步的改进，所述索驱动系统包括电动机，电动机通过联轴器连接有减速器，减速器连接有绳索卷筒，绳索缠绕在绳索卷筒上；绳索卷筒轴接在传速运动系统两端。进一步的改进，所述腿部连接结构由外环和内环组成，其中外环连接绳索，内环固定在腿部。进一步的改进，所述腿部连接结构中外环和内环通过转动轴轴接，实现外环和内环相对自由转动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)通过绳索驱动方式，实现了人体腿部康复训练运动，有效提高腿部康复机构的质量，提高训练过程中人机交互的安全性能。(2)冗余驱动方式可以减少索并联机构的运动振动，提高运动精度。(3)在人机交互过程发生意外情况时，通过成对绳索的使用提高人体的安全性能。综上所述，本专利技术使用冗余驱动索并联机构质量轻和安全性能优良的特点，在人体腿部康复医疗等领域可以广泛运用。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一种基于绳索驱动腿部康复机构装置示意图；图2为本专利技术驱动系统装配示意图；图3为本专利技术腿部连接结构示意图。其中，1、传速运动系统，2、索驱动系统，3、腿部连接结构，4、电动机，5、联轴器，6、减速器，7、卷筒，8、外环，9、内环，10、转动轴，11、绳索，12、导向滑轮。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，本专利技术一种基于绳索驱动腿部康复机构，包括传速运动系统1、索驱动系统2和腿部连接结构3。索驱动系统2由绳索11和导向滑轮12组成。所述绳索11的一端连接在卷筒7，通过导向滑轮12，另一端连接在腿部连接结构3的外环8。两对绳索11连接在外环4的两端。每对绳索采用平行布置或者交叉布置如图2所示，每个驱动单元包括驱动电动机4，联轴节5将驱动电机4输出轴和减速器6输入轴相连，减速器6输出轴带动卷筒7转动，实现成对绳索11变化相同长度，用以保证成对绳索11的平行四边形形状。如图3所示，腿部连接结构13安装在人体腿部位置，由外环8和内环9，及转动轴10组成。绳索11连接在外环8。外环8与内环9由转动轴10连接，内环9相对外环8自由转动。本专利技术通过绳索牵动患者的大腿和小腿进行辅助的牵引走动，从而腿部的康复锻炼。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于索驱动腿部康复训练装置，包括传速运动系统(1)和用于安装在腿部的腿部连接结构(3)，其特征在于，所述腿部连接结构(3)通过绳索连接有索驱动系统(2)；所述索驱动系统(2)包括前索驱动系统和后索驱动系统；腿部连接结构(3)处于前索驱动系统和后索驱动系统之间；所述腿部连接结构(3)包括安装到小腿上的小腿部连接结构和安装到大腿上的大腿部连接结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于索驱动腿部康复训练装置，包括传速运动系统(1)和用于安装在腿部的腿部连接结构(3)，其特征在于，所述腿部连接结构(3)通过绳索连接有索驱动系统(2)；所述索驱动系统(2)包括前索驱动系统和后索驱动系统；腿部连接结构(3)处于前索驱动系统和后索驱动系统之间；所述腿部连接结构(3)包括安装到小腿上的小腿部连接结构和安装到大腿上的大腿部连接结构。


2.如权利要求1所述的基于索驱动腿部康复训练装置，其特征在于，和腿部连接结构(3)，其特征在于，与大腿部连接结构连接的绳索和与小腿部连接结构连接的绳索相互平行布置或者交叉布置。


3.如权利要求1所述基于索驱动腿部康复训练装置，其特征在于，所述传速运动系统(1)处于腿部连接结构(3)正下方；前索驱动系统和后索驱动系统分别安装在传速运动系统(1)两端。
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐乐为，周长江，石朋帅，谢小平，张司，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43