家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置及其使用方法。现有下肢康复训练装置控制复杂，且难以满足踝关节姿态变化要求。本发明专利技术的第一壳体组件包括第一轴、第一下壳体、第一上壳体、第二轴、第三轴、第一非圆齿轮、第二非圆齿轮、第三非圆齿轮、第四非圆齿轮、第五非圆齿轮和第六非圆齿轮；第二壳体组件包括第二下壳体、第二上壳体、第三轴、第一带轮、同步带、第二带轮和第四轴；第一轴由动力输入组件驱动，并经各级传动带动踏板形成与第二下壳体和第二上壳体不等速的转动，使得踏板与第二下壳体的夹角呈逐渐增大，再逐渐减小的周期变化。本发明专利技术只需一个动力源就能实现踝关节的类椭圆轨迹，也可满足踝关节姿态变化要求，训练到位。

【技术实现步骤摘要】
家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置及其使用方法
本专利技术属于康复机械装置领域，具体涉及一种家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置及其使用方法。
技术介绍
世界卫生组织的数据显示，从2000年至2050年，60岁以上的人口将从总人口的11％增加到22％，人口老龄化不断加剧。伴随着人口老龄化问题，脑卒中是临床的常见病和多发病，约30％的幸存者不能恢复独立的行走能力，而恢复步行能力的患者中有的则是以偏瘫步态行走。医学研究表明，科学、正确的下肢康复训练对脑卒中幸存者恢复步行能力非常重要。传统的下肢康复训练主要是医疗师和患者进行一对一训练，医疗师劳动强度大，训练动作的重复度不好，效率低并且需要消耗大量的人力和财力，这限制了传统下肢康复训练手段的普遍应用。下肢康复训练装置不仅可以减轻医疗师的工作量、降低医疗成本，而且可以提供重复性的康复训练，是患者恢复步行能力的有效手段。现有的下肢康复训练装置种类繁多，根据执行机构的驱动位置，可将其分为腿部驱动式和足部驱动式康复装置。腿部驱动式康复装置是通过执行机构驱动患者的大腿和小腿，模拟正常步行。腿部驱动式康复装置的核心部件大多为多自由度机构，运动精度较高；但是其对人机信息交互、运动控制等都提出了较高的要求，而且往往体积较大、价格昂贵，不适合患者在家中使用，无法真正普及。而且，腿部驱动式康复训练装置大多都是通过多关节多自由度协调控制来模拟各关节的轨迹，由于同时控制的变量比较多，对控制算法提出了较高的要求；然而实际上人体各关节的运动都有固定的模式和特点，从理论上说不需要用到过多的变量就能实现其运动轨迹。单自由度机构具有结构简单、控制简单、经济性好等优点，人体下肢多关节的康复训练完全可以用单自由度机构来实现。足部驱动式康复训练装置是通过驱动足部踏板，继而带动小腿和大腿一起运动。足部驱动式康复训练装置的核心部件大多为单自由度机构，只需一个电机即可实现所需要的康复运动，操作控制方便。足部驱动式康复机构一般由简单的连杆、凸轮、齿轮等机构组合而成，其结构简单、体积小、质量轻、价格低，患者在家中就能随时进行训练，不受使用场地的影响，因此普及率较高。足部驱动式康复训练装置的康复效果主要取决于踝关节的运动轨迹和姿态角度(即小腿和足部所成的角度，范围为0°-180°)，然而现有的足部驱动式康复训练装置大多只考虑了踝关节的轨迹，忽略了其姿态角度的影响，从而难以达到较佳的康复训练效果。而且现有的足部驱动式康复训练装置大多采用闭链连杆或其组合机构，闭链机构相比于开链机构，往往存在机构灵活性差、机构缺陷多等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中下肢康复训练装置结构及控制复杂、无法满足踝关节处的姿态角度变化的要求、体积大、成本高和不适合家用等缺陷，提供一种家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置及其使用方法。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置，包括整机底座、动力输入组件、第一壳体组件、第二壳体组件和踏板。所述的第一壳体组件包括第一轴、第一法兰、第一下壳体、第一上壳体、第二轴、第一轴承、第二轴承、第三轴、第三轴承、第四轴承、第二法兰以及置于第一下壳体与第一上壳体内的第一非圆齿轮、第二非圆齿轮、第三非圆齿轮、第四非圆齿轮、第五非圆齿轮和第六非圆齿轮；所述的第一轴通过框架轴承支承在U型架上；U型架固定在整机底座上；第一轴由动力输入组件驱动；第一法兰的一端固定在U型架上，另一端与第一非圆齿轮固定；第一法兰和第一非圆齿轮都空套在第一轴上；所述的第一下壳体一端空套在第一法兰上；第一上壳体与第一下壳体固定，并与第一轴固定；所述第二轴的一端通过第一轴承支承在第一下壳体中部，另一端通过第二轴承支承在第一上壳体中部；第三非圆齿轮、第二非圆齿轮和第五非圆齿轮都固定在第二轴上；所述的第二非圆齿轮与第一非圆齿轮啮合；所述的第三轴通过第三轴承支承在第一下壳体另一端；所述的第四非圆齿轮固定在第三轴上，并与第三非圆齿轮啮合；第二法兰通过第四轴承支承在第一上壳体内，并与第六非圆齿轮固定；所述的第六非圆齿轮空套在第三轴上，并与第五非圆齿轮啮合。所述的第二壳体组件包括第二下壳体、第二上壳体、第三轴、第一带轮、同步带、第二带轮和第四轴；所述第二下壳体的一端与第二法兰伸出第一上壳体外的一端固定，并通过第五轴承支承在第三轴伸出第一上壳体外的轴段上；所述的第二上壳体与第二下壳体固定，且第二上壳体通过第六轴承支承在第三轴上；所述第四轴的两端通过第七轴承和第八轴承支承在第二下壳体另一端；第一带轮和第二带轮均置于第二下壳体与第二上壳体内；所述的第一带轮固定在第三轴上，第二带轮固定在第四轴上，第一带轮与第二带轮通过同步带连接。所述的踏板与第四轴伸出第二上壳体外的一端固定。优选地，所述的动力输入组件包括电机底座、电机、第一链轮、链条和第二链轮；所述的电机固定在电机底座上，第一链轮固定在电机的输出轴上；所述的第二链轮与第一轴伸出第一下壳体外的一端固定，并与第一链轮通过链条连接。优选地，所述第一非圆齿轮、第二非圆齿轮、第三非圆齿轮、第四非圆齿轮、第五非圆齿轮和第六非圆齿轮的齿轮宽度均为12mm。优选地，所述第一轴、第二轴和第三轴的中心轴线平行且共面；第一轴与第二轴的中心距为103.5mm，第二轴与第三轴的中心距为103.78mm；第三轴与第四轴的中心距为241.97mm。优选地，所述的踏板通过方形卡槽与伸出第二上壳体外的方形轴段固定。该家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置的使用方法，具体如下：第一轴由动力输入组件驱动匀速回转，并带动第一下壳体和第一上壳体一起回转；由于第一非圆齿轮固定不动，第二非圆齿轮在第一非圆齿轮上啮合滚动，从而带动第三非圆齿轮、第二非圆齿轮、第五非圆齿轮和第二轴同步转动；第五非圆齿轮与第六非圆齿轮啮合，带动第六非圆齿轮转动；第六非圆齿轮再带动第二下壳体和第二上壳体转动；第三非圆齿轮与第四非圆齿轮啮合，带动第四非圆齿轮和第三轴转动；第三轴的动力再经第一带轮、同步带和第二带轮传给第四轴；第四轴带动踏板形成与第二下壳体和第二上壳体不等速的转动，使得踏板与第二下壳体和第二上壳体的夹角呈由a逐渐增大到b，再由b逐渐减小到a的周期变化，a在60°～80°之间取值，b在120°～160°之间取值。本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术摒弃了传统的闭链机构，采用3R开链式非圆齿轮和连杆的组合机构，实现下肢康复训练时踝关节和脚尖部位要求的类似椭圆轨迹曲线，同时也可满足在下肢康复训练时对踝关节姿态角度变化的要求，训练到位，康复效果好。而3R开链机构与2R开链机构相比，具有更多的自由度，因此具有更好的设计灵活性，应用也更加广泛。本专利技术的自由度为1，只需一个动力源就能实现下肢的康复运动，结构简单、操作方便、体积小、质量轻、价格低，适合患者家用。患者在家中就能随时进行训练，不受使用场地的影响，普及率较高。2、本专利技术通过电机驱动第一轴，继而驱动第一壳体组件、第二壳体组件和踏板，可实现髋关节、膝关节和下肢踝关节的康本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置，包括整机底座、动力输入组件、第一壳体组件、第二壳体组件和踏板，其特征在于：所述的第一壳体组件包括第一轴、第一法兰、第一下壳体、第一上壳体、第二轴、第一轴承、第二轴承、第三轴、第三轴承、第四轴承、第二法兰以及置于第一下壳体与第一上壳体内的第一非圆齿轮、第二非圆齿轮、第三非圆齿轮、第四非圆齿轮、第五非圆齿轮和第六非圆齿轮；所述的第一轴通过框架轴承支承在U型架上；U型架固定在整机底座上；第一轴由动力输入组件驱动；第一法兰的一端固定在U型架上，另一端与第一非圆齿轮固定；第一法兰和第一非圆齿轮都空套在第一轴上；所述的第一下壳体一端空套在第一法兰上；第一上壳体与第一下壳体固定，并与第一轴固定；所述第二轴的一端通过第一轴承支承在第一下壳体中部，另一端通过第二轴承支承在第一上壳体中部；第三非圆齿轮、第二非圆齿轮和第五非圆齿轮都固定在第二轴上；所述的第二非圆齿轮与第一非圆齿轮啮合；所述的第三轴通过第三轴承支承在第一下壳体另一端；所述的第四非圆齿轮固定在第三轴上，并与第三非圆齿轮啮合；第二法兰通过第四轴承支承在第一上壳体内，并与第六非圆齿轮固定；所述的第六非圆齿轮空套在第三轴上，并与第五非圆齿轮啮合；/n所述的第二壳体组件包括第二下壳体、第二上壳体、第三轴、第一带轮、同步带、第二带轮和第四轴；所述第二下壳体的一端与第二法兰伸出第一上壳体外的一端固定，并通过第五轴承支承在第三轴伸出第一上壳体外的轴段上；所述的第二上壳体与第二下壳体固定，且第二上壳体通过第六轴承支承在第三轴上；所述第四轴的两端通过第七轴承和第八轴承支承在第二下壳体另一端；第一带轮和第二带轮均置于第二下壳体与第二上壳体内；所述的第一带轮固定在第三轴上，第二带轮固定在第四轴上，第一带轮与第二带轮通过同步带连接；/n所述的踏板与第四轴伸出第二上壳体外的一端固定。/n...

【技术特征摘要】
1.家用3R开链足部驱动式下肢康复训练装置，包括整机底座、动力输入组件、第一壳体组件、第二壳体组件和踏板，其特征在于：所述的第一壳体组件包括第一轴、第一法兰、第一下壳体、第一上壳体、第二轴、第一轴承、第二轴承、第三轴、第三轴承、第四轴承、第二法兰以及置于第一下壳体与第一上壳体内的第一非圆齿轮、第二非圆齿轮、第三非圆齿轮、第四非圆齿轮、第五非圆齿轮和第六非圆齿轮；所述的第一轴通过框架轴承支承在U型架上；U型架固定在整机底座上；第一轴由动力输入组件驱动；第一法兰的一端固定在U型架上，另一端与第一非圆齿轮固定；第一法兰和第一非圆齿轮都空套在第一轴上；所述的第一下壳体一端空套在第一法兰上；第一上壳体与第一下壳体固定，并与第一轴固定；所述第二轴的一端通过第一轴承支承在第一下壳体中部，另一端通过第二轴承支承在第一上壳体中部；第三非圆齿轮、第二非圆齿轮和第五非圆齿轮都固定在第二轴上；所述的第二非圆齿轮与第一非圆齿轮啮合；所述的第三轴通过第三轴承支承在第一下壳体另一端；所述的第四非圆齿轮固定在第三轴上，并与第三非圆齿轮啮合；第二法兰通过第四轴承支承在第一上壳体内，并与第六非圆齿轮固定；所述的第六非圆齿轮空套在第三轴上，并与第五非圆齿轮啮合；
所述的第二壳体组件包括第二下壳体、第二上壳体、第三轴、第一带轮、同步带、第二带轮和第四轴；所述第二下壳体的一端与第二法兰伸出第一上壳体外的一端固定，并通过第五轴承支承在第三轴伸出第一上壳体外的轴段上；所述的第二上壳体与第二下壳体固定，且第二上壳体通过第六轴承支承在第三轴上；所述第四轴的两端通过第七轴承和第八轴承支承在第二下壳体另一端；第一带轮和第二带轮均置于第二下壳体与第二上壳体内；所述的第一带轮固定在第三轴上，第二带轮固定在第四轴上，第一带轮与第二带轮通过同步带连接；
所述的踏板与第四轴伸出第二上壳体外的一端固定。


2.根据权利要求1所述的家用3R开链足部...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻陈楠，叶军，周乔君，赵华成，陈建能，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33