本發(fā)明涉及一種關(guān)節(jié)康復(fù)裝置，特別是一種穿戴式動(dòng)力關(guān)節(jié)康復(fù)裝置。

背景技術(shù)：

針對膝關(guān)節(jié)的輔助康復(fù)裝置，一般可以分為穿戴式和非穿戴式,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和非動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。穿戴式輔助康復(fù)裝置是指穿戴于人體大小腿外的器具，其將關(guān)節(jié)的伸展和屈曲限制在合適的角度范圍內(nèi)，或者將膝關(guān)節(jié)維持在某一角度，以促進(jìn)膝關(guān)節(jié)功能早期得到康復(fù)。目前穿戴式非動(dòng)力輔助康復(fù)裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，一般起支撐、穩(wěn)定患者受損膝關(guān)節(jié)的作用，使用起來也相對簡單。動(dòng)力輔助膝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置很多都是非穿戴式。這種輔助康復(fù)裝置相比于穿戴式的功能要強(qiáng)大，它可以增加患者肌力和膝關(guān)節(jié)的靈活性以及改善患者對肌肉的控制能力，但是該類裝置比較龐大，一般集中在康復(fù)醫(yī)療中心，所以患者只能到康復(fù)中心進(jìn)行康復(fù)，這對有行動(dòng)障礙的患者來說也是非常不便的。國外也有一部分可穿戴式的動(dòng)力膝關(guān)節(jié)輔助康復(fù)裝置，它可以主動(dòng)提供助力給膝關(guān)節(jié)，但是價(jià)格貴，重量大。

對于動(dòng)力關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置，一般可以分為直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)和連桿驅(qū)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)的問題是空間布局限制多，電機(jī)扭轉(zhuǎn)扭矩不足，自鎖性能不好。連桿驅(qū)動(dòng)能夠有更多的空間選擇，并且能夠在特定角度提供較大的扭矩，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)本身的自鎖，但是很多連桿驅(qū)動(dòng)裝置的問題是尺寸較大，重量較重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種尺寸小、重量輕的穿戴式動(dòng)力關(guān)節(jié)康復(fù)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種穿戴式動(dòng)力關(guān)節(jié)康復(fù)裝置，其特征在于：包括上支板和下支板；在所述上支板上設(shè)置有推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端為輸出直線運(yùn)動(dòng)的推桿，所述推桿的端部通過鉸鏈軸連接三角連桿的第一端，所述三角連桿的第二端與所述上支板鉸接，所述三角連桿的第三端與連桿的一端鉸接，所述連桿的另一端與所述下支板鉸接。

所述推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支座、電機(jī)、滾珠絲杠副和所述推桿；所述支座與所述上支板緊固連接，所述電機(jī)緊固連接在所述支座上，所述電機(jī)的輸出端連接所述滾珠絲杠副，所述滾珠絲杠副的絲杠母與所述推桿緊固連接。

在所述支座上緊固連接有導(dǎo)軌，所述推桿滑動(dòng)連接在所述導(dǎo)軌上。

所述下支板與所述連桿連接的部位為彈性片，所述彈性片與所述下支板連接為一體。

在所述三角連桿的第一端設(shè)置有長圓孔，所述鉸鏈軸可滑動(dòng)且可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述三角連桿的所述長圓孔中；當(dāng)所述下支板轉(zhuǎn)動(dòng)至與所述上支板呈45°角時(shí)，所述長圓孔的長軸垂直于所述上支板的長度方向。

在所述上支板的下端固定設(shè)置有第一齒輪，在所述下支板的上端固定設(shè)置有第二齒輪，所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合。

所述上支板采用適用于包住人體大腿或小腿的半包圍結(jié)構(gòu)，所述下支板采用適用于包住人體小腿或踝關(guān)節(jié)部位的半包圍結(jié)構(gòu)。

在所述上支板和下支板上均安裝有用于與人的肢體進(jìn)行固定的綁帶。

所述三角連桿的第二端與所述上支板的連接處設(shè)置有軸承，所述三角連桿與所述連桿的連接處設(shè)置有軸承，所述連桿與所述下支板的連接處設(shè)置有軸承。

所述彈性片采用彈簧鋼加工而成。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明由于設(shè)置有用于與人的肢體固定的上支板和下支板，上支板上設(shè)置有推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端推桿通過鉸接軸與連桿機(jī)構(gòu)連接，且連桿機(jī)構(gòu)與上、下支板鉸接，因此，通過推桿推/拉可以實(shí)現(xiàn)下支板向屈曲方向/伸展方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力下的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。2、本發(fā)明由于在三角連桿的第一端設(shè)置有長圓孔，鉸鏈軸可滑動(dòng)且可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在三角連桿的長圓孔中，從而使推桿不受側(cè)向力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛性的最小結(jié)構(gòu)。3、本發(fā)明由于下支板與連桿連接的部位采用彈性片，彈性片與下支板連接為一體，彈性片在推動(dòng)小腿運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠起到緩沖和儲能作用，實(shí)現(xiàn)類似于腿部肌腱的功能，在運(yùn)動(dòng)過程中可以交替地進(jìn)行儲存能量與釋放能量，以將動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣不但能夠提高人行走時(shí)能量的利用效率，還能夠改善對行走環(huán)境的適應(yīng)性。4、本發(fā)明在上支板的下端固定設(shè)置有第一齒輪，在下支板的上端固定設(shè)置有第二齒輪，第二齒輪與第一齒輪嚙合，能夠產(chǎn)生非圓周的轉(zhuǎn)動(dòng)，以擬合關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中B部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明提出了一種穿戴式動(dòng)力關(guān)節(jié)康復(fù)裝置，該裝置包括上支板1和下支板2。在上支板1上設(shè)置有推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3，推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的輸出端為輸出直線運(yùn)動(dòng)的推桿3-1，推桿3-1的端部通過鉸鏈軸4連接三角連桿5的第一端，三角連桿5的第二端與上支板1鉸接，三角連桿5的第三端與連桿6的一端鉸接，連桿6的另一端與下支板2鉸接。

上述實(shí)施例中，如圖4所示，推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括支座3-2、電機(jī)3-3、滾珠絲杠副3-4和推桿3-1。其中，支座3-2與上支板1緊固連接，電機(jī)3-3緊固連接在支座3-2上，電機(jī)3-3的輸出端連接滾珠絲杠副3-4，滾珠絲杠副3-4的絲杠母3-5與推桿3-1緊固連接。

上述實(shí)施例中，可以在支座3-2上緊固連接導(dǎo)軌3-6，推桿3-1滑動(dòng)連接在導(dǎo)軌3-6上。

上述推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3中的電機(jī)3-3和滾珠絲杠副3-4也可以由氣缸、液壓缸等能夠?qū)崿F(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的裝置代替。

上述實(shí)施例中，下支板2與連桿6連接的部位為彈性片7，彈性片7與下支板2連接為一體。彈性片7具體可以采用彈簧鋼加工而成，彈性模量經(jīng)過計(jì)算選定。彈性片7在推動(dòng)小腿運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠起到緩沖和儲能作用，實(shí)現(xiàn)類似于腿部肌腱的功能。生物學(xué)和生理學(xué)方面的研究表明，筋腱組織等柔性儲能機(jī)構(gòu)對人體行走的穩(wěn)定性和能量效率具有極為重要的作用，柔性的關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過程中，交替地進(jìn)行儲存能量與釋放能量，以將動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣不但能夠提高人行走時(shí)能量的利用效率，還能夠改善對行走環(huán)境的適應(yīng)性。

上述實(shí)施例中，如圖2所示，在三角連桿5的第一端設(shè)置有長圓孔5-1，長圓孔5-1的長軸方向優(yōu)選的取值是：當(dāng)下支板2轉(zhuǎn)動(dòng)至與上支板1呈45°角時(shí)，長圓孔5-1的長軸垂直于上支板2的長度方向。鉸鏈軸4可滑動(dòng)且可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在三角連桿5的長圓孔5-1中，從而使推桿3-1不受側(cè)向力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛性的最小結(jié)構(gòu)。

上述實(shí)施例中，如圖3所示，在上支板1的下端固定設(shè)置有第一齒輪8，在下支板2的上端固定設(shè)置有第二齒輪9，第二齒輪9與第一齒輪8嚙合。在第一齒輪8和第二齒輪9的中心分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有齒輪軸，兩齒輪軸之間通過齒輪連接板10連接。第一齒輪8和第二齒輪9嚙合能夠產(chǎn)生非圓周的轉(zhuǎn)動(dòng)，以擬合關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述實(shí)施例中，上支板1和下支板2采用適用于包住人的肢體的半包圍結(jié)構(gòu)，但不限于圖示的外形。對于不同的關(guān)節(jié)部位，可以采用不同的外形。對于膝關(guān)節(jié)，上支板1和下支板2可以是適用于包住大腿和小腿的外形；對于踝關(guān)節(jié)，上支板1和下支板2可以是適用于包住小腿和踝關(guān)節(jié)部位的外形。

上述實(shí)施例中，可以在上支板1和下支板2上均安裝有用于與人的肢體進(jìn)行固定的綁帶(圖中未示出)；此外，上支板1和下支板2與肢體連接的部位安裝有可調(diào)的支撐墊，支撐墊通過轉(zhuǎn)接板能夠?qū)崿F(xiàn)人體前后方向和左右方向的調(diào)整，使得本發(fā)明康復(fù)裝置更貼合人體，并使得康復(fù)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)與人體的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心更為接近。

上述實(shí)施例中，在三角連桿5的第二端與上支板1的連接處、三角連桿5與連桿6的連接處以及連桿6與下支板2的連接處均設(shè)置有軸承(圖中未示出)，具體可采用具有極小間隙的滾針軸承，也可以采用自潤滑軸承或工程塑料軸承。

使用者在穿著本發(fā)明進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，包括以下幾種狀態(tài)：

1)當(dāng)關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，電機(jī)3-3驅(qū)動(dòng)絲杠副3-4中的絲杠正向旋轉(zhuǎn)，絲杠通過帶動(dòng)絲杠母3-5驅(qū)動(dòng)推桿3-1沿導(dǎo)軌3-6向下運(yùn)動(dòng)，通過鉸鏈軸4推動(dòng)三角連桿5逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，三角連桿5推動(dòng)連桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，通過彈性片7帶動(dòng)下支板2向屈曲方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

2)當(dāng)關(guān)節(jié)伸展時(shí)，電機(jī)3-3驅(qū)動(dòng)絲杠副3-4中的絲杠反向旋轉(zhuǎn)，絲杠通過帶動(dòng)絲杠母3-5驅(qū)動(dòng)推桿3-1沿導(dǎo)軌3-6向上運(yùn)動(dòng)，通過鉸鏈軸4帶動(dòng)三角連桿5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，三角連桿5拉動(dòng)連桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，通過彈性片7帶動(dòng)下支板2向伸展方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。