仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，主要由人體平衡支撐機(jī)構(gòu)、大腿桿、小腿桿、安裝在大腿桿上的減速電機(jī)以及安裝在大腿桿上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為三組四桿機(jī)構(gòu)，其中一組四桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)大腿桿按照人正常行走髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，另外兩組四桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)按照正常人正常行走膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。單腿上只要一個(gè)減速電機(jī)便能驅(qū)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)按規(guī)律運(yùn)動(dòng)，而且只需要控制減速電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)即可完成上述驅(qū)動(dòng)，大大簡化了一般康復(fù)器械的控制難度；本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)造價(jià)昂貴的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單輕巧、控制簡單方便，便于工業(yè)生產(chǎn)和大范圍推廣。
【專利說明】仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于康復(fù)助行器械領(lǐng)域，特別是一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國每年有近十萬新增肢體殘疾脊髓損傷患者，對肢體殘障者的康復(fù)訓(xùn)練是我國康復(fù)治療的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。針對這些患者除了進(jìn)行手術(shù)治療或者藥物治療外，科學(xué)合理的康復(fù)訓(xùn)練對于患者肢體運(yùn)動(dòng)功能的改善起著至關(guān)重要的作用。
[0003]目前對神經(jīng)系統(tǒng)傷病所致肢體功能障礙的康復(fù)治療主要依靠治療師一對一徒手訓(xùn)練，治療師的勞動(dòng)強(qiáng)度大，患者訓(xùn)練強(qiáng)度、持續(xù)性難以保證；另外康復(fù)評價(jià)也多為主觀評價(jià)，不能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測治療效果。為解決這些康復(fù)訓(xùn)練過程中出現(xiàn)的問題，需要安全、定量、有效及可進(jìn)行重復(fù)訓(xùn)練的新技術(shù)，康復(fù)機(jī)器人的出現(xiàn)從某種程度上解決了這一問題。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人可作為康復(fù)中心或者家庭中使用的自動(dòng)化步行康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場前景。由于受下肢關(guān)節(jié)自由度多、人體行走的平衡及協(xié)調(diào)機(jī)理仍不明確等因素影響，下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人在機(jī)構(gòu)、控制策略及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方面較上肢康復(fù)機(jī)器人具有更大的難度，研究進(jìn)展一直比較緩慢。目前世界范圍內(nèi)雖然已經(jīng)有了先進(jìn)的下肢康復(fù)機(jī)器人，能高度控制還原人體正常運(yùn)動(dòng)步態(tài)，如日本筑波大學(xué)HAL、美國加州伯克利BLEEX等，但這些康復(fù)機(jī)器人往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)造價(jià)昂貴，所以價(jià)格極高，不僅不能滿足全世界眾多肢體殘疾患者的需求，部分康復(fù)中心都引進(jìn)困難，推廣受到極大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單輕巧、控制簡單方便的仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
[0006]一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，包括人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和兩組結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，所述腿部機(jī)構(gòu)包括大腿桿以及小腿桿，大腿桿與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大腿桿和小腿桿之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿和小腿桿上分別裝有大腿約束件和小腿約束件，大腿桿上安裝有減速電機(jī)和一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)、膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)；髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿、髖關(guān)節(jié)連桿、髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿與髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架，膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)包括膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿、膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿、膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿與膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架，膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)包括膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿、膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿、膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿與膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架；髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿的一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿的一端固定連接，并由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿的一端與膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿的一端固定連接，與大腿桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿的另一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿的另一端通過膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿的兩端分別與小腿桿以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大腿桿和小腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿和小腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同軸；髖關(guān)節(jié)連桿分別與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與髖關(guān)節(jié)連桿和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與大腿桿和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿和膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架；膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿和大腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與大腿桿和小腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架，大腿桿和小腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿和小腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿；兩組腿部機(jī)構(gòu)上的兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的初始相位相差180°。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0008]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)造價(jià)昂貴的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單輕巧、控制簡單方便，便于工業(yè)生產(chǎn)和大范圍推廣。
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明中膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)和膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明運(yùn)行時(shí)大腿桿相對于豎直方向的角度變化規(guī)律。
[0014]圖5是本發(fā)明運(yùn)行時(shí)小腿桿相對于大腿桿延長線的角度變化規(guī)律。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，包括人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和兩組結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，腿部機(jī)構(gòu)包括大腿桿I以及小腿桿2，大腿桿I與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述大腿桿I和小腿桿2之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿I和小腿桿2上分別裝有大腿約束件3和小腿約束件4，大腿桿I上安裝有減速電機(jī)5和一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)6、膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)7以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)8 ;髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)6包括髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1、髖關(guān)節(jié)連桿6-2、髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿6-3與髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架6-4，膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)7包括膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1、膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2、膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3與膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架7-4，膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)8包括膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1、膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2、膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿8-3與膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架8-4 ;髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1的一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1的一端固定連接，并由減速電機(jī)5驅(qū)動(dòng)；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3的一端與膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1的一端固定連接，與大腿桿I轉(zhuǎn)動(dòng)連接；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1的另一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3的另一端通過膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2的兩端分別與小腿桿2以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大腿桿I和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同軸；髖關(guān)節(jié)連桿6-2分別與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿I和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與髖關(guān)節(jié)連桿6-2和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿6-3，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與大腿桿I和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架6-4 ;膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3和膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架7-4 ;膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1和大腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與大腿桿I和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架8-4，大腿桿I和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿8-3 ;兩組腿部機(jī)構(gòu)上的兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的初始相位相差180°。
[0016]所述的髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1固定在同步輪9上，同步輪9的中心軸與髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合,減速電機(jī)同步輪10通過同步齒形帶11與減速電機(jī)5連接，減速電機(jī)同步輪10和減速電機(jī)5的中心軸均與大腿桿I的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合。
[0017]所述的人體平衡支撐機(jī)構(gòu)為一個(gè)四腳可移動(dòng)車體，車體四腳上分別裝有萬向腳輪12。
[0018]所述的車體由三 部分組成，分別為車后體13和兩個(gè)相同的車前體14，所述車前體14和所述車后體13之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于地面；所述車前體14上還固連有手柄15，兩組腿部機(jī)構(gòu)分別安裝在兩個(gè)車前體14上。
[0019]所述的萬向腳輪12為減震萬向腳輪。
[0020]實(shí)施例:
[0021]結(jié)合圖廣圖3:
[0022]一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，包括人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和兩組結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，腿部機(jī)構(gòu)包括大腿桿I以及小腿桿2，大腿桿I與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述大腿桿I和小腿桿2之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿I和小腿桿2上分別裝有大腿約束件3和小腿約束件4，大腿桿I上安裝有減速電機(jī)5和一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)6、膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)7以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)8 ;髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)6包括髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1、髖關(guān)節(jié)連桿6-2、髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿6-3與髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架6-4，膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)7包括膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1、膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2、膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3與膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架7-4，膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)8包括膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1、膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2、膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿8-3與膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架8-4 ;髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1的一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1的一端固定連接,髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1固定在同步輪9上，同步輪9的中心軸與髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合，減速電機(jī)同步輪10通過同步齒形帶11與減速電機(jī)5連接，減速電機(jī)同步輪10和減速電機(jī)5的中心軸均與大腿桿I的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合，為了使減速電機(jī)安裝在大腿桿上帶來的額外轉(zhuǎn)矩降到了最低，減小減速電機(jī)尺寸，節(jié)省功率，把減速電機(jī)5安裝在髖關(guān)節(jié)位置，通過同步齒形帶11和兩個(gè)同步輪帶動(dòng)三組四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3的一端與膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1的一端固定連接，與大腿桿I轉(zhuǎn)動(dòng)連接；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1的另一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3的另一端通過膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2的兩端分別與小腿桿2以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大腿桿I和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同軸；髖關(guān)節(jié)連桿6-2分別與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿I和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與髖關(guān)節(jié)連桿6-2和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿6-3，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與大腿桿1和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架6-4 ;膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3和膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架7-4 ;膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1和大腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與大腿桿I和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架8-4，大腿桿I和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2和小腿桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿8-3 ;兩組腿部機(jī)構(gòu)上的兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的初始相位相差180° ;其中，人體平衡支撐機(jī)構(gòu)為一個(gè)四腳可移動(dòng)車體，車體四腳上分別裝有減震萬向腳輪，車體由三部分組成，分別為車后體13和兩個(gè)相同的車前體14，所述車前體14和所述車后體13之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于地面；所述車前體14上還固連有手柄15，人可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄15控制車前體14的相對于車后體13的轉(zhuǎn)動(dòng)，在兩個(gè)車前體14上分別安裝有一組能帶動(dòng)人腿一起運(yùn)動(dòng)的腿部結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖2-圖3所示:圖中髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1之間為固定連接，膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3與膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8-1之間為固定連接。髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)6驅(qū)動(dòng)大腿桿I相對于車前體14作規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)7和膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)8聯(lián)合驅(qū)動(dòng)小腿桿2相對于大腿桿I作規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；其中髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿6-1、髖關(guān)節(jié)連桿6-2、髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿6-3與髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架6-4的有效長度比為1: 3.01: 4.04: 2.79，這樣大腿桿的擺動(dòng)規(guī)律符合人正常行走大腿的擺動(dòng)規(guī)律；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿7-1、膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿7-2、膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿7-3與膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架7-4的有效長度比為1: 2.94: 2.03: 2.59，膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿8_1、膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿8-2、膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿8-3與膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架8-4的有效長度比為1: 3.21: 1.55: 2.74，這樣小腿桿相對于大腿桿的擺動(dòng)規(guī)律符合人正常行走時(shí)小腿相對于大腿的擺動(dòng)規(guī)律。由于上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各桿尺寸均為按照假設(shè)減速電機(jī)為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算得出，所以，只要控制減速電機(jī)5勻速轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。
[0024]附圖4為助行器械運(yùn)行時(shí)大腿桿相對于豎直方向的角度變化規(guī)律。附圖5為助行器械運(yùn)行時(shí)小腿桿相對于大腿桿延長線的角度變化規(guī)律。由附圖4和附圖5的仿真曲線可以看出，助行器械腿部運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合人正常行走時(shí)髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
[0025]為了使康復(fù)步行器械帶動(dòng)人雙腿協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，安裝在兩側(cè)大腿桿上的兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的初始相位相差180°。
[0026]在康復(fù)器械啟動(dòng)后，兩組腿部機(jī)構(gòu)上的電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)腿部機(jī)構(gòu)按照正常人行走腿部運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)助行功能。車體保持人體平衡的同時(shí)，人還可以通過操控手柄控制康復(fù)器械的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)彎和避障功能，車體四腳上安裝的減震腳輪不僅可以起到減震作用，還能使康復(fù)器械在上下方向上留有一定可調(diào)節(jié)余量，防止人腳無法著地的情況。
【權(quán)利要求】
1.一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，其特征在于:包括人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和兩組結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，腿部機(jī)構(gòu)包括大腿桿(I)以及小腿桿(2)，大腿桿(I)與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述大腿桿(I)和小腿桿(2)之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿(I)和小腿桿(2)上分別裝有大腿約束件(3)和小腿約束件(4)，大腿桿(I)上安裝有減速電機(jī)(5)和一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)(6)、膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)(7)以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)(8);髖關(guān)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)(6)包括髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿(6-1)、髖關(guān)節(jié)連桿(6-2)、髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿(6-3)與髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架(6-4)，膝關(guān)節(jié)一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)(7)包括膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(7-1)、膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿(7-2)、膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿(7-3)與膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架(7-4)，膝關(guān)節(jié)二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)(8)包括膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(8-1)、膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿(8-2)、膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿(8-3)與膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架(8-4);髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿(6-1)的一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(7-1)的一端固定連接，并由減速電機(jī)(5)驅(qū)動(dòng)；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿(7-3)的一端與膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(8-1)的一端固定連接,與大腿桿(I)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(7-1)的另一端與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿(7-3 )的另一端通過膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿(7-2)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿(8-2)的兩端分別與小腿桿(2)以及膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(8-1)的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大腿桿(I)和小腿桿(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿(8-2)和小腿桿(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同軸；髖關(guān)節(jié)連桿(6-2)分別與人體平衡支撐機(jī)構(gòu)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿(6-1)的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；大腿桿(I)和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與髖關(guān)節(jié)連桿(6-2)和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿(6-3)，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿(6-1)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與大腿桿(I)和人體平衡支撐機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成髖關(guān)節(jié)理論機(jī)架(6-4);膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(7-1)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與膝關(guān)節(jié)一級(jí)運(yùn)動(dòng)輸出桿(7-3)和膝關(guān)節(jié)一級(jí)連桿(7-2)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)一級(jí)理論機(jī)架(7-4);膝關(guān)節(jié)二級(jí)運(yùn)動(dòng)輸入桿(8-1)和大腿桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與大腿桿(I)和小腿桿(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論機(jī)架(8-4)，大腿桿(I)和小腿桿(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與膝關(guān)節(jié)二級(jí)連桿(8-2)和小腿桿(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間構(gòu)成膝關(guān)節(jié)二級(jí)理論運(yùn)動(dòng)輸出桿(8-3);兩組腿部機(jī)構(gòu)上的兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的初始相位相差180°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，其特征在于:所述的髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿(6-1)與膝關(guān)節(jié)一級(jí)`運(yùn)動(dòng)輸入桿(7-1)固定在同步輪(9)上，同步輪(9)的中心軸與髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輸入桿(6-1)轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合，減速電機(jī)同步輪(10)通過同步齒形帶(11)與減速電機(jī)(5 )連接，減速電機(jī)同步輪(10 )和減速電機(jī)(5 )的中心軸均與大腿桿(I)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，其特征在于:所述的人體平衡支撐機(jī)構(gòu)為一個(gè)四腳可移動(dòng)車體，車體四腳上分別裝有萬向腳輪(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，其特征在于:所述的車體由三部分組成，分別為車后體(13)和兩個(gè)相同的車前體(14)，所述車前體(14)和所述車后體(13)之間為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于地面；所述車前體(14)上還固連有手柄(15)，兩組腿部機(jī)構(gòu)分別安裝在兩個(gè)車前體(14)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，其特征在于:所述的萬向腳輪(12)為減震萬向腳輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種仿人步態(tài)下肢康復(fù)助行器械，其特征在于:所述的萬向腳輪(12)為 減震萬向腳輪。
【文檔編號(hào)】A61H3/04GK103445932SQ201310419611
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】黃玲, 蔡趙, 樊黎霞 申請人:南京理工大學(xué)