一种仿生行走训练器制造技术

本发明专利技术涉及一种仿生行走训练器，属于康复运动设备领域，包括减重装置、动力箱、滑移传动机构、剪叉式升降装置、足部并联装置，通过支架与绳索减轻人体下肢步态过程中的承重，通过丝杠螺母的滑移，齿轮与异形齿带的啮合，剪叉式升降机构的升降，实现人体正常步态时的踝关节运动轨迹，依据踝关节仿生轨迹，确定设备电机的速度、齿轮与异形齿带的啮合比等，依据力传感器的检测值与电机的转速输出值设定设备的三种工作模式，满足不同患者的需要，设备运动仿生，结构紧促，可有效提升患者的步态能力。可有效提升患者的步态能力。可有效提升患者的步态能力。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生行走训练器


[0001]本专利技术属于康复运动设备领域，特别涉及一种仿生行走训练器。

技术介绍

[0002]步态运动是人体的常见运动之一。随着年龄的增大，人体机能会逐渐退化，导致步态行走能力逐渐失稳。此外，脑卒中可导致人体肢体运动障碍，如无法独立行走等，医学研究表明必要的物理康复有益于患者恢复身体运动机能。为了通过设备辅助老年人或脑卒中患者进行步态行走，设计行走康复训练设备十分必要。
[0003]目前，行走训练设备多以健身设备为主，过多注重训练过程中肌肉力量的提升，忽略步行训练过程中下肢各关节运动的仿生性。例如行走训练椭圆机，使用者在运动过程中的足部踏步轨迹为椭圆形，与健康人地面行走时的真实运动轨迹仍有差异，降低了使用过程中的舒适性，因此依据对标健康人体行走运动时踝关节的三维运动轨迹，设计一款结构巧妙，运动轨迹仿生的行走训练装置，在康复设备研究领域具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种仿生行走训练器，解决现有步态训练装置运动不够仿生的问题。依据健康人体步态过程中踝关节运动轨迹，设计一种可进行仿生步行康复训练的运动设备，通过三足支架与绳索组成减重系统，为步态训练过程中人体下肢减重，通过丝杠螺母、异形滑槽板与剪叉式升降装置实现正常人体步态运动时踝关节的运动轨迹，确保设备的仿生性，考虑到患者需求的多样性，依据力传感器的检测数值与电机转速的输出数值，设备可设定三种不同的步行训练模式，满足不同患者的使用需求。
[0005]为达到上述目的，本专利技术通过如下技术方案予以实现：所述的一种仿生行走训练器包括减重装置1、动力箱2、滑移传动机构3、剪叉式升降装置4、足部并联装置5，所述减重装置1固连在动力箱2上端面，滑移传动机构3安装在动力箱2上端面凹槽内，剪叉式升降装置4安装在滑移传动机构3的上方，足部并联装置5安装在剪叉式升降装置4的上方。
[0006]所述的减重装置1包括三足支架101、第一绳索102、背带103、力传感器104、第二绳索105、绕线轮106、第一电机107，所述三足支架101固连在动力箱2的上端面，第一绳索102一端连接背带103，另外一端穿过三足支架101中间通孔连接力传感器104，第二绳索105一端连接力传感器104，另外一端缠绕在绕线轮106上，绕线轮106固连在第一电机107的输出轴上，第一电机107固连在动力箱2的内部。
[0007]所述的动力箱2包括箱盖201、第二电机202、减速器203、第一轴承座204、第一轴承205、第一丝杠206、滑轨207、第一齿带208、第二齿带209、异形滑槽板210、底架211、第三齿带212、第四齿带213、第一异形推杆214、滑动螺母215，所述异形滑槽板210固连在底架211上方，第一齿带208与第四齿带213固连在异形滑槽板210内部异形凹槽的外侧，第二齿带209与第三齿带212固连在异形滑槽板210内部异形凹槽的内侧，第二电机202与第一轴承座
204固连在异形滑槽板210上面，第二电机202的输出轴连接在减速器203的一端，第一轴承205安装在第一轴承座204的内部，第一丝杠206一端穿过第一轴承204固连在减速器203的另外一端，实现第二电机202通过减速器203带动第一丝杠206旋转，滑轨207固连在异形滑槽板210的上面，滑动螺母215底面限制在滑轨207上端面，由第一丝杆206的旋转驱动滑动螺母215沿其轴线方向滑动，第一异形推杆214固连在滑动螺母215上，跟随滑动螺母215沿第一丝杆206的轴线方向移动，箱盖201固连在异形滑槽板210上方。
[0008]所述的滑移传动机构3包括第二丝杠301、丝杠支座302、第一锥齿轮303、第二锥齿轮304、第二轴承305、滑移台306、齿轮轴307，所述滑移台306下端面与异形滑槽台210上端面接触，两个所述第二轴承305安装在滑移台306的上下两端的阶梯孔内，齿轮轴307下端突出轴嵌套在异形滑槽板210的异形滑槽内，齿轮轴307中间齿轮与安装在异形滑槽210内外侧的第一齿带208、第二齿带209、第三齿带212与第四齿带213啮合，齿轮轴307上段轴穿过两个所述的第二轴承305，可自由旋转，第二锥齿轮304固连在齿轮轴307的上方，两个所述的丝杠支座302固连在滑移台306的上平面，第二丝杠310两端光轴安装在丝杠支座302的中间孔内，第一锥齿轮303固连在第二丝杠301的一端，并与第二锥齿轮304啮合。
[0009]所述的剪叉式升降装置4包括U形杆401、第一螺母402、H形杆403、第一连接轴404、异形杆405、第二异形推杆406，所述U形杆401两端突出轴穿过在两个相邻的所述H形杆403端头的圆孔，U形杆401中间圆孔嵌套在H形杆403中间突出轴上，上端两个所述的U形杆401的突出轴嵌入足部下平台209的矩形孔内，可自由滑动，第一连接轴404穿过H形杆403与足部下平台209后端的通孔，末端与第一螺母402配合，异形杆405下端突出轴安装在滑移台306后端的圆孔内，第二异形推杆406安装在H形杆403的下端，第二丝杠301螺纹与第二异形推杆406中间的螺纹孔配合，实现第二丝杠301旋转时，U形杆401与H形杆403的夹角改变，实现剪叉式升降装置4升高与降低。
[0010]所述的足部并联装置5包括脚踝绑带501、脚掌束带502、足部上平台503、方座504、球头直杆505、套杆506、第二螺母507、第二螺栓508、足部下平台509，所述足部下平台509安装在剪叉式升降装置4的上方，套杆506通过第二螺栓508与第二螺母507连接到足部下平台上端，球头直杆505下段嵌入套杆506上段，实现有阻尼的伸缩运动，球头直杆505上端圆球内嵌入方座504下端球窝内，形成球副连接，足部上平台503固连在三个所述的方座504上，脚踝绑带501与脚掌束带502固连在足部上平台503上。
[0011]所述的一种仿生行走训练器共有三种工作模式，包含被动模式、助动模式与等功率模式，所述被动模式下，力传感器104实时检测第二绳索105的拉力值，若拉力值等于人体重力，则第一电机107角度不变，若拉力值不等于人体重力，则第一电机107调整角度，拉紧第二绳索105确保力传感器104的数值始终等于人体重力值；所述助动模式下，力传感器104实时检测第二绳索105的拉力值，若拉力值等于60%的人体重力，则第一电机107角度不变，若拉力值不等于人体重力，则第一电机107调整角度，拉紧第二绳索104确保力传感器104的数值始终等于60%的人体重力值；所述等功率模式下，力传感器104的数值与第一电机107的转速的乘积为定值，步态过程中，当力传感器的数值变化时，第一电机107转速调整，确保两者乘积为定值，实现等功率助力。
[0012]本专利技术通过解算第二电机202的转动速度和齿轮轴307的齿轮与异形齿带的传动比，驱动人体踝关节的三维运动轨迹，考虑到左右踝关节的对称性，本专利技术以实现右踝关节
的仿生轨迹为例，确定单一步态周期内第二电机202的角速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生行走训练器，其特征在于：包括减重装置（1）、动力箱（2）、滑移传动机构（3）、剪叉式升降装置（4）、足部并联装置（5），所述减重装置（1）固连在动力箱（2）上端面，滑移传动机构（3）安装在动力箱（2）上端面凹槽内，剪叉式升降装置（4）安装在滑移传动机构（3）的上方，足部并联装置（5）安装在剪叉式升降装置（4）的上方，所述的动力箱（2）包括箱盖（201）、第二电机（202）、减速器（203）、第一轴承座（204）、第一轴承（205）、第一丝杠（206）、滑轨（207）、第一齿带（208）、第二齿带（209）、异形滑槽板（210）、底架（211）、第三齿带（212）、第四齿带（213）、第一异形推杆（214）、滑动螺母（215），所述异形滑槽板（210）固连在底架（211）上方，第一齿带（208）与第四齿带（213）固连在异形滑槽板（210）内部异形凹槽的外侧，第二齿带（209）与第三齿带（212）固连在异形滑槽板（210）内部异形凹槽的内侧，第二电机（202）与第一轴承座（204）固连在异形滑槽板（210）上面，第二电机（202）的输出轴连接在减速器（203）的一端，第一轴承（205）安装在第一轴承座（204）的内部，第一丝杠（206）一端穿过第一轴承（204）固连在减速器（203）的另外一端，实现第二电机（202）通过减速器（203）带动第一丝杠（206）旋转，滑轨（207）固连在异形滑槽板（210）的上面，滑动螺母（215）底面限制在滑轨（207）上端面，由第一丝杆（206）的旋转驱动滑动螺母（215）沿其轴线方向滑动，第一异形推杆（214）固连在滑动螺母（215）上，跟随滑动螺母（215）沿第一丝杆（206）的轴线方向移动，箱盖（201）固连在异形滑槽板（210）上方。2.根据权利要求1所述一种仿生行走训练器，其特征在于：所述的减重装置（1）包括三足支架（101）、第一绳索（102）、背带（103）、力传感器（104）、第二绳索（105）、绕线轮（106）、第一电机（107），所述三足支架（101）固连在动力箱（2）的上端面，第一绳索（102）一端连接背带（103），另外一端穿过三足支架（101）中间通孔连接力传感器（104），第二绳索（105）一端连接力传感器（104），另外一端缠绕在绕线轮（106）上，绕线轮（106）固连在第一电机（107）的输出轴上，第一电机（107）固连在动力箱（2）的内部。3.根据权利要求1所述一种仿生行走训练器，其特征在于：所述的滑移传动机构（3）包括第二丝杠（301）、丝杠支座（302）、第一锥齿轮（303）、第二锥齿轮（304）、第二轴承（305）、滑移台（306）、齿轮轴（307），所述滑移台（306）下端面与异形滑槽台（210）上端面接触，两个所述第二轴承（305）安装在滑移台（306）的上下两端的阶梯孔内，齿轮轴（307）下端突出轴嵌套在异形滑槽板（210）的异形滑槽内，齿轮轴（307）中间齿轮与安装在异形滑槽（210）内外侧的第一齿带（208）、第二齿带（209）、第三齿带（212）与第四齿带（213）啮合，齿轮轴（307）上段轴穿过两个所述的第二轴承（305），可自由旋转，第二锥齿轮（304）固连在齿轮轴（307）的上方，两个所述的丝杠支座（302）固连在滑移台（306）的上平面，第二丝杠310两端光轴安装在丝杠支座（302）的中间孔内，第一锥齿轮（303）固连在第二丝杠（301）的一端，并与第二锥齿轮（304）啮合。4.根据权利要求1所述一种仿生行走训练器，其特征在于：所述的剪叉式升降装置（4）包括U形杆（401）、第一螺母（402）、H形杆（403）、第一连接轴（404）、异形杆（405）、第二异形推杆（406），所述U形杆（401）两端突出轴穿过在两个相邻的所述H形杆（403）端头的圆孔，U形杆（401）中间圆孔嵌套在H形杆（403）中间突出轴上，上端两个所述的U形杆（401）的突出轴嵌入足部下平台（209）的矩形孔内，可自由滑动，第一连接轴（404）穿过H形杆（403）与足部下平台（209）后端的通孔，末端与第一螺母（402）配合，异形杆（405）下端突出轴安装在滑移台（306）后端的圆孔内，第二异形推杆（406）安装在H形杆（403）的下端，第二丝杠（301）螺
纹与第二异形推杆（406）中间的螺纹孔配合，实现第二丝杠（301）旋转时，U形杆（401）与H形杆（403）的夹角改变，实现剪叉式升降装置（4）升高与降低。5.根据权利要求1所述一种仿生行走训练器，其特征在于：所述的足部并联装置（5）包括脚踝绑带（501）、脚掌束带（...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤，刘瑞杰，付俊，高弛，吉硕，刘宁，胡计考，王健宇，
申请(专利权)人：刘坤，
类型：发明
国别省市：