一種多功能肢體智能康復(fù)機(jī)及其計算機(jī)輔助控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種康復(fù)機(jī)及其控制方法，尤其涉及一種針對肢體障礙患者康復(fù)訓(xùn)練用的多功能肢體智能康復(fù)機(jī)及其計算機(jī)輔助控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械輔助肢體運(yùn)動功能康復(fù)訓(xùn)練技術(shù)是肢體康復(fù)領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)，這種技術(shù)可為有肢體功能障礙的患者提供安全、高強(qiáng)度和以任務(wù)為導(dǎo)向的訓(xùn)練，能夠全面提高康復(fù)訓(xùn)練效果，并且有助于減輕康復(fù)治療師的負(fù)擔(dān)，降低衛(wèi)生成本。肢體障礙患者根據(jù)具體病情可分為上肢功能障礙、下肢功能障礙和頸部功能受限。對于上肢障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練主要有雙臂前后擺動訓(xùn)練和側(cè)向擺臂訓(xùn)練；下肢障礙的康復(fù)訓(xùn)練包括下蹲訓(xùn)練和行走訓(xùn)練兩種；在進(jìn)行前面幾種訓(xùn)練科目的同時，增加頸椎牽引矯正，可以在一定程度上幫助患者恢復(fù)頸部運(yùn)動機(jī)能。
[0003]目前國內(nèi)外采用的肢體康復(fù)設(shè)備主要包括康復(fù)訓(xùn)練型和輔助訓(xùn)練型兩大類。其中，康復(fù)訓(xùn)練型主要面向重度肢體障礙患者；而輔助訓(xùn)練型主要針對有一定自主行動能力的患者，普遍采用減重裝置和訓(xùn)練裝置相配合的方式達(dá)到康復(fù)鍛煉目的，系統(tǒng)中很少采用控制環(huán)節(jié)，訓(xùn)練過程完全依靠護(hù)理人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)校正，校正參數(shù)不能確定，病人和護(hù)理人員都非常辛苦，訓(xùn)練效果非常不理想，許多病人錯過了康復(fù)的最佳時期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種針對多種肢體功能障礙患者、集成多種訓(xùn)練機(jī)構(gòu)和計算機(jī)自動控制的智能康復(fù)機(jī)及其計算機(jī)輔助控制方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種多功能肢體智能康復(fù)機(jī)，包括上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)、減重保護(hù)下蹲康復(fù)機(jī)構(gòu)和感應(yīng)式履帶步行機(jī)，所述感應(yīng)式履帶步行機(jī)位于所述所述上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)下方，所述減重保護(hù)下蹲康復(fù)機(jī)構(gòu)位于所述感應(yīng)式履帶步行機(jī)上方，所述減重保護(hù)下蹲康復(fù)機(jī)構(gòu)正對所述上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)；所述上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)、所述感應(yīng)式履帶步行機(jī)和所述減重保護(hù)下蹲康復(fù)機(jī)構(gòu)均與計算機(jī)相連，所述計算機(jī)用來控制所述上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)的位置和上肢擺動康復(fù)訓(xùn)練的幅度；所述計算機(jī)用來控制所述感應(yīng)式履帶步行機(jī)的履帶運(yùn)行速度；所述計算機(jī)用來控制所述減重保護(hù)下蹲康復(fù)機(jī)構(gòu)的最大下蹲幅度。
[0006]上述方案中，還包括機(jī)架，所述機(jī)架包括頂端框架和兩根分支桿，所述分支桿一端與所述頂端框架固定連接，兩根所述分支桿另一端與地面連接；所述上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)I包括位置調(diào)整器和環(huán)形訓(xùn)練臂，所述位置調(diào)整器包括外殼和齒條，所述外殼安裝在所述頂端框架上，能夠在所述頂端框架上前后滑動；所述外殼內(nèi)安裝有第一齒輪和第二齒輪，所述齒條豎直穿過所述外殼后同時與所述第一齒輪和第二齒輪嚙合，所述齒條的末端連接有懸臂導(dǎo)軌，所述懸臂導(dǎo)軌的兩端分別安裝有環(huán)形訓(xùn)練臂；所述環(huán)形訓(xùn)練臂上設(shè)有訓(xùn)練手柄；所述外殼上安裝有第一電機(jī)，所述第一電機(jī)與所述計算機(jī)連接，所述第一電機(jī)為所述第一齒輪提供動力。
[0007]上述方案中，每個所述環(huán)形訓(xùn)練臂和所述懸臂導(dǎo)軌之間安裝有垂桿，每個所述垂桿與所述懸臂導(dǎo)軌滑動福連接；所述兩個垂桿之間連接有第一絲杠桿，所述第一絲杠桿中部裝有第二電機(jī)，所述第二電機(jī)與計算機(jī)連接，所述第二電機(jī)用來為所述第一絲杠提供轉(zhuǎn)動動力，所述第一絲杠在所述第二電機(jī)兩側(cè)的絲杠螺紋方向相反。
[0008]上述方案中，每個所述環(huán)形訓(xùn)練臂與每個所述垂桿之間連接有換向桿，所述每個換向桿與所述垂桿轉(zhuǎn)動副連接，每個所述環(huán)形訓(xùn)練臂能夠沿每個所述換向桿擺動，所述環(huán)形訓(xùn)練臂沿所述換向桿擺動的方向和所述換向桿與所述垂桿構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動方向相互垂直；所述換向桿與所述垂桿構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副上還設(shè)置有鎖定栓。
[0009]上述方案中，每個所述換向桿上固定安裝有第一齒輪，每個所述環(huán)形訓(xùn)練臂上安裝有第二齒輪和用來帶動所述第二齒輪旋轉(zhuǎn)的第三電機(jī)，所述第一齒輪與所述第二齒輪外嚙合連接，所述第三電機(jī)與所述計算機(jī)連接。
[0010]上述方案中，所述環(huán)形訓(xùn)練臂上設(shè)置弧形導(dǎo)軌，所述訓(xùn)練手柄位于所述弧形導(dǎo)軌內(nèi)，所述訓(xùn)練手柄由兩根鋼絲線固定連接到提線絞盤上，其中一根鋼絲線固定纏繞在所述提線絞盤上組繞線柱上，另外一個鋼絲線固定纏繞在所述提線絞盤的下組繞線柱上，并且上組繞線柱和下組繞線柱上的鋼絲線的繞線方向相反；所述提線絞盤由第四電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，所述第四電機(jī)與所述計算機(jī)連接。
[0011]上述方案中，每個所述環(huán)形訓(xùn)練臂的弧形導(dǎo)軌上方還設(shè)有限位器，所述限位器與所述計算機(jī)連接。
[0012]上述方案中，所述減重保護(hù)下蹲康復(fù)機(jī)構(gòu)包括減重保護(hù)夾具、伸縮桿和箱體，所述減重保護(hù)夾具與所述伸縮桿通過萬向節(jié)連接，所述伸縮桿位于所述箱體側(cè)壁的滑動導(dǎo)軌上，并與所述箱體內(nèi)部的自動升降裝置連接，所述自動升降裝置帶動所述伸縮桿沿所述滑動導(dǎo)軌上下運(yùn)動；所述箱體位于兩根所述分支桿之間；所述滑動導(dǎo)軌上還安裝有位置傳感器，所述位置傳感器與所述計算機(jī)連接。
[0013]上述方案中，所述自動升降裝置包括絲杠和第五電機(jī)，所述伸縮桿位于所述絲杠上，所述第五電機(jī)與所述計算機(jī)連接，所述第五電機(jī)為所述絲杠提供動力。
[0014]上述方案中，所述自動升降裝置包括滑輪組、第一配重、鏈輪和第六電機(jī)；所述滑輪組固定在所述箱體上，所述伸縮桿上端通過鋼絲繩穿過所述滑輪組和所述第一配重連接，所述伸縮桿下端通過鏈條也與所述第一配重連接，所述鏈輪包括內(nèi)輪和外輪，所述第六電機(jī)與所述內(nèi)輪連接，所述外輪與鏈條配合連接，所述鏈輪為單向驅(qū)動輪，當(dāng)內(nèi)輪速度高于外輪時，動力向外輪輸出，當(dāng)外輪速度高于內(nèi)輪時，無動力輸出；所述第六電機(jī)與所述計算機(jī)連接。
[0015]上述方案中，所述感應(yīng)式履帶步行機(jī)3包括履帶裝置、第七電機(jī)和力傳感器，所述力傳感器安裝在伸縮桿上，所述第七電機(jī)驅(qū)動所述履帶裝置運(yùn)動，所述第七電機(jī)與所述力傳感器均與所述計算機(jī)連接。
[0016]上述方案中，還包括一個頸椎牽引裝置，所述頸椎牽引裝置包括支撐架、頭部牽引器、第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第二配重，所述支撐架固定在所述減重保護(hù)夾具上，所述第一滑輪固定在所述支撐架上，兩根所述分支桿之間設(shè)有中間桿，所述第二滑輪固定在所述中間桿上，所述第三滑輪固定在所述箱體上，所述頭部牽引器通過鋼絲繩依次穿過所述第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪后與所述第二配重連接在一起。
[0017]上述方案中，還包括生命體征監(jiān)護(hù)儀和運(yùn)動狀態(tài)檢測儀，所述生命體征監(jiān)護(hù)儀和所述運(yùn)動狀態(tài)檢測儀均與計算機(jī)5連接，所述生命體征監(jiān)護(hù)儀用來監(jiān)控患者的生命體征，所述運(yùn)動狀態(tài)檢測儀用來實(shí)時采集患者身體位置和運(yùn)動狀態(tài)。
[0018]本發(fā)明還提供了一種多功能肢體智能康復(fù)機(jī)的計算機(jī)輔助控制方法，將計算機(jī)的控制系統(tǒng)分為上位計算機(jī)控制系統(tǒng)和下位計算機(jī)控制系統(tǒng)；下位計算機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集生命體征監(jiān)護(hù)儀和運(yùn)動狀態(tài)檢測儀的數(shù)據(jù)傳送給上位計算機(jī)控制系統(tǒng)；理療醫(yī)生通過上位計算機(jī)控制系統(tǒng)的用戶界面輸入患者肢體殘余功能數(shù)據(jù)，上位計算機(jī)控制系統(tǒng)自主制定訓(xùn)練方案；康復(fù)機(jī)在運(yùn)行過程中，上位計算機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控康復(fù)機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行指標(biāo)和患者狀態(tài)信息，并對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為動態(tài)曲線或三維畫面顯示在用戶界面上；上位計算機(jī)控制系統(tǒng)通過調(diào)整康復(fù)機(jī)的各機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)與患者康復(fù)訓(xùn)練過程中的生命體征相匹配。
[0019]本發(fā)明的有益效果:(1)本康復(fù)機(jī)可根據(jù)使用者的具體病情和康復(fù)情況，自主制定訓(xùn)練方案，對四肢功能進(jìn)行全方位康復(fù)訓(xùn)練；同時能夠在訓(xùn)練中實(shí)時監(jiān)控患者生命體征和運(yùn)動狀態(tài)，自主調(diào)整訓(xùn)練機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度和實(shí)施保護(hù)，(2)本發(fā)明克服了傳統(tǒng)康復(fù)器械功能單一、智能化程度低的缺點(diǎn)，能夠有效的提高康復(fù)訓(xùn)練的效果，縮短患者的康復(fù)時間，減輕患者的痛苦，把康復(fù)理療人員從繁重的勞動中解放出來。
[0020]
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的康復(fù)機(jī)整體布局示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)立體圖。
[0023]圖3為上肢康復(fù)機(jī)構(gòu)中外殼和齒條位置關(guān)系圖。
[0024]圖4為