专利名称：一种脚踏式下肢康复训练装置的制作方法
技术领域：
本发明属于康复医疗器械领域，涉及一种脚踏式下肢康复训练装置，具体涉及一 种用于因疾病、下肢偏瘫、各种损伤等引起的腿部运动功能障碍患者的脚踏式下肢康复训
练装置。
背景技术：
随着社会的发展，人口老龄化及各种疾病、事故等导致的肢体运动障碍患者日益 增多，由于意外事故、先天缺陷、疾病、战争和机体老化等因素产生的功能障碍或残疾患者 急需得到有效的医疗康复。大量研究发现，康复训练能促进中枢神经系统可塑性和功能重 组，最大程度地恢复或代偿患者肢体原有功能，实现患者最大限度的生活自理，提高生活质量。现实生活中，用于下肢康复训练的装置已有很多，但大部分装置结构复杂、空间利 用不合理、模块化程度低、制造成本高，同时只能以被动模式工作，即装置带动人体下肢进 行运动，少量装置可以以主动模式工作，即恢复到一定程度的人体下肢主动进行运动。即便 有些装置能实现主动运动，但自由度又偏少，患者的一些重要关节运动得不到有效训练和 纠正。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、零件标准化、能康复患者下肢六个关节(左 踝关节、左膝关节、左髋关节、右踝关节、右膝关节、右髋关节)并实现主被动运动相结合的 脚踏式下肢康复训练装置，从而降低成本、节省空间、有效地对患者进行康复训练。本发明所提供的脚踏式下肢康复训练装置，包括踏板转动机构、膝髋关节运动机 构和脚踝关节运动机构；所述踏板转动机构包括踏板和踏板轴，踏板轴一端与踏板连接， 另一端与膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接，所述踏板转动机构为两组；所述膝 髋关节运动机构包括中轴、传动轮和两个连杆，传动轮固定设置在中轴的中间位置，连杆 的一端与中轴的端部固定连接，连杆的另一端有一端孔，踏板轴穿过端孔与连杆活动连接， 两个连杆结构和连接方式相同，相对中轴的中心点对称布置；所述脚踝关节运动机构包括 左套筒、右套筒、输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输出传动机构；左、右套筒 分别套于中轴两端且可绕中轴转动，左套筒右端与左传动机构的从动端连接，左套筒左端 与一组输出传动机构的主动端连接，右套筒左端与右传动机构的从动端连接，右套筒右端 与另一组输出传动机构的主动端连接，所述左、右传动机构的传动方向相反，输入传动机构 的从动端同时与左传动机构、右传动机构的主动端连接，所述输出传动机构的从动端与踏 板轴远离踏板的轴端固定连接，所述输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输出传 动机构都能够正反两个方向传动。所述脚踏式下肢康复训练装置，其进一步特征在于左传动机构由相互外啮合的从动齿轮和主动齿轮组成，右传动机构由与同步带相互啮合的从动同步带轮和主动同步带轮组成，输入传动机构由相互啮合的涡轮和蜗杆 组成，主动齿轮、主动同步带轮和涡轮固定连接在同一根下轴上，主动齿轮、主动同步带轮 分别位于涡轮两侧，蜗杆由电机驱动，电机每转180°反向。左、右传动机构的传动比均为 1. 5 1。输出传动机构由与同步带相互啮合的主动同步带轮和从动同步带轮组成。输出传 动机构的传动比为1 1。踏板轴通过平键、紧定螺钉与踏板连接，平键对该连接起径向定位，紧定螺钉对该 连接起轴向定位。所述中轴的端部为螺纹和锥方柱结构，连杆的端部为沉头锥方孔结构，两者配合 连接，通过螺母紧固。中轴上设置有两个轴端定位部，所述轴端定位部由锁紧挡圈和旋入锁紧挡圈的紧 定螺钉组成。左右套筒通过轴承与中轴连接，轴承位于套筒两端，其中用于定位左套筒的左轴 承轴向内圈由轴端定位部定位，外圈由套筒内台阶定位；用于定位左套筒的右轴承轴向内 圈由中轴台阶定位，外圈由套筒内台阶定位。右套筒与中轴的连接定位方式与左套筒与中 轴的连接定位方式相同。左套筒中间、右套筒中间、下轴两轴端均设置有用于定位整个装置的定位轴承。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1.本发明装置采用轴中间固定连接传动轮、传动轮两侧活动链接两套筒，两套筒 两端分别固定连接输入传动机构和输出传动机构的机构形式，绕同一个中心线实现了膝髋 关节运动和脚踝关节运动的传动，实现了患者下肢六个关节的主被动康复训练，结构紧凑， 空间利用充分，控制准确。2.本发明装置85%以上的零件为标准件，易于实现装置的模块化、批量生产、更 新升级，降低了成本。
图1是本发明脚踏式下肢康复训练装置的立体示意图；图2是本发明踏板轴和连杆连接部的全剖视图；图3是本发明套筒和中轴连接部的半剖视图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细描述。如图1所示，脚踏式下肢康复训练装置包括踏板转动机构、膝髋关节运动机构和 脚踝关节运动机构。踏板转动机构包括踏板9和踏板轴10。踏板轴10 —端通过平键15、紧定螺钉16 与踏板9连接，平键15对该连接起径向定位，紧定螺钉16对该连接起轴向定位，踏板轴10 另一端与膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接。本装置中踏板转动机构为两组。膝髋关节运动机构包括中轴1、传动轮2和两个连杆8。传动轮2固定设置在中 轴1的中间位置，连杆8的一端19与中轴1的端部18固定连接，连杆8的另一端有一端
5孔，踏板轴10穿过端孔通过轴承17与连杆8活动连接(如图2所示)，两个连杆8结构和 连接方式相同，相对中轴的中心点对称布置，传动轮2由输入带动。中轴的端部18为螺纹和锥方柱结构，连杆8的端部19为沉头锥方孔结构，两者配 合连接，通过螺母紧固。中轴1上设置有两个轴端定位部14，所述轴端定位部14由锁紧挡圈141和旋入锁 紧挡圈141的紧定螺钉142组成。脚踝关节运动机构包括左套筒31、右套筒32、左传动机构、右传动机构、输入传 动机构、两组输出传动机构。如图3所示，左套筒31、右套筒32套于中轴1两端，通过轴承 与中轴1连接，轴承位于套筒两端。其中用于定位左套筒31的左轴承131轴向内圈由轴端 定位部14定位，外圈由套筒内台阶定位。用于定位左套筒31的右轴承132轴向内圈由中 轴1台阶定位，外圈由套筒内台阶定位。右套筒32与中轴1的连接定位方式与左套筒31 与中轴1的连接定位方式相同。左传动机构由相互外啮合的从动齿轮41和主动齿轮42组成。右传动机构由与同 步带53相互啮合的从动同步带轮51和主动同步带轮52组成。输入传动机构由相互啮合 的涡轮11和蜗杆12组成。其中，从动齿轮41与左套筒31右端固定连接，从动同步带轮51与右套筒32左端 固定连接，主动齿轮42、主动同步带轮52和涡轮11固定连接在同一根下轴6上，主动齿轮 42、主动同步带轮52分别位于涡轮11两侧，蜗杆12由电机驱动，电机每转180°反向。左传动机构的传动比和右传动机构的传动比均为1.5 1。所述输入传动机构的 涡轮蜗杆为非自锁涡轮蜗杆。输出传动机构由与同步带73相互啮合的主动同步带轮71和从动同步带轮72组 成，输出传动机构的传动比为1 1，两组输出传动机构的两主动同步带轮71分别与左套筒 31左端和右套筒32右端固定连接，从动同步带轮72与踏板轴10轴端固定连接。其中左传动机构的齿轮传动可由链轮传动、带轮传动、涡轮蜗杆传动等传动代替， 相应的右传动机构的带轮传动可由齿轮传动、齿轮传动、链轮传动等传动代替，输入传动机 构的涡轮蜗杆传动可由直齿轮传动、锥齿轮传动、链轮传动或各种减速传动等代替，输出传 动机构的带轮传动可由齿轮传动或链轮传动代替。本发明所述的脚踏式下肢康复训练装置可通过位于左套筒31中间、右套筒32中 间、下轴6两轴端的定位轴承定位整个装置。本实施例以传动轮2为链轮，链轮连接链传动电机，蜗杆12连接另一电机、整个装 置通过左套筒31中间、右套筒32中间、下轴6两轴端的定位轴承安放在支架上，患者坐在 轮椅或者病床上，脚置于踏板9上为例，说明脚踏式下肢康复训练装置实现患者下肢六个 关节的被主动训练。(1)被动训练模式传动轮2连接的电机工作，带动传动轮2运动，然后通过中轴1带动连杆8作圆周 运动，带动踏板9绕中轴1公转，实现腿的近步态运动，从而康复训练患者膝关节和髋关节。 同时，蜗杆12连接的电机工作，通过输入传动机构、左传动机构、右传动机构、输出传动机 构驱动踏板9和踏板轴10 —起在连杆端孔内自转，由于齿轮41和齿轮42是外啮合，同步 带轮51、同步带轮52与同步带53是内啮合，两个套筒转动方向正好相反，从而两个踏板9自转方向相反，电机每转180°反向，踏板9拟人脚踝关节运动的公转角和自转角通过两个 电机实时控制，实现脚踝关节康复训练。(2)主动训练模式两电机掉电脱开，由于左传动机构、右传动机构、输出传动机构都可正反方向传 动，输入传动机构的涡轮蜗杆采用非自锁涡轮蜗杆，输入传动机构也可以正反方向传动，踏 板9处于自由转动状态，中轴1也处于自由转动状态，恢复到一定程度的患者人脚可置于踏 板9上进行下肢主动康复训练。本发明不局限于上述具体实施方式
，本领域一般技术人员根据本发明公开的内 容，可以采用其它多种具体实施方式
实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思 路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于包括踏板转动机构、膝髋关节运动机 构和脚踝关节运动机构，所述踏板转动机构包括踏板(9 )和踏板轴(10 )，踏板轴(10 ) —端与踏板(9 )连接，另一 端与膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接，所述踏板转动机构为两组；所述膝髋关节运动机构包括中轴(1)、传动轮(2)和两个连杆(8)，传动轮(2)固定设置 在中轴(1)的中间位置，连杆(8)的一端(19)与中轴(1)的端部(18)固定连接，连杆(8)的 另一端有一端孔，踏板轴(10)穿过端孔与连杆(8)活动连接，两个连杆(8)结构和连接方式 相同，相对中轴(1)的中心点对称布置；所述脚踝关节运动机构包括左套筒(31)、右套筒(32)、输入传动机构、左传动机构、右 传动机构和两组输出传动机构，左、右套筒(31、32)分别套于中轴(1)两端且能够绕中轴 (1)转动，左套筒(31)右端与左传动机构的从动端连接，左套筒(31)左端与一组输出传动 机构的主动端连接，右套筒(32)左端与右传动机构的从动端连接，右套筒(32)右端与另 一组输出传动机构的主动端连接，所述左、右传动机构的传动方向相反，输入传动机构的从 动端同时与左传动机构、右传动机构的主动端连接，所述输出传动机构的从动端与踏板轴 (10)远离踏板(9)的轴端固定连接，所述输入传动机构、左传动机构、右传动机构和两组输 出传动机构都能够正反两个方向传动。
2.根据权利要求1所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于左传动机构由相互 外啮合的从动齿轮(41)和主动齿轮(42)组成，右传动机构由与同步带(53)相互啮合的从 动同步带轮(51)和主动同步带轮(52)组成，输入传动机构由相互啮合的涡轮(11)和蜗杆 (12)组成，主动齿轮(42)、主动同步带轮(52)和涡轮(11)固定连接在同一根下轴(6)上， 主动齿轮(42)、主动同步带轮(52)分别位于涡轮(11)两侧，蜗杆(12)由电机驱动，电机每 转180°反向。
3.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于左、右传动机构 的传动比均为1.5:1。
4.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于输出传动机构 由与同步带(73)相互啮合的主动同步带轮(71)和从动同步带轮(72)组成。
5.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于输出传动机构 的传动比为1:1。
6.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于踏板轴(10)通 过平键(15)、紧定螺钉(16)与踏板(9)连接，平键(15)对该连接起径向定位，紧定螺钉(16) 对该连接起轴向定位。
7.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于所述中轴(1)的 端部(18)为螺纹和锥方柱结构，连杆(8)的端部(19)为沉头锥方孔结构，两者配合连接，通 过螺母紧固。
8.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于中轴(1)上设 置有两个轴端定位部(14)，所述轴端定位部(14)由锁紧挡圈(141)和旋入锁紧挡圈(141) 的紧定螺钉(142)组成。
9.根据权利要求8所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于左、右套筒(31、32) 通过轴承与中轴(1)连接，轴承位于套筒两端，其中用于定位左套筒(31)的左轴承(131) 轴向内圈由轴端定位部(14)定位，外圈由套筒内台阶定位；用于定位左套筒(31)的右轴承 (132)轴向内圈由中轴(1)台阶定位，外圈由套筒内台阶定位；右套筒(32)与中轴(1)的连 接定位方式与左套筒(31)与中轴(1)的连接定位方式相同。
10.根据权利要求1或2所述的脚踏式下肢康复训练装置，其特征在于所述左套筒 (31)中间、右套筒(3 中间、下轴(6)两轴端均设置有用于定位整个装置的定位轴承。
全文摘要
本发明公开了一种脚踏式下肢康复训练装置，包括两组踏板转动机构、膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构。踏板转动机构包括踏板和踏板轴，踏板轴一端与踏板连接，另一端与腿膝髋关节运动机构和脚踝关节运动机构连接。膝髋关节运动机构包括中轴、传动轮和两个连杆，两个连杆结构和连接方式相同，相对中轴的中心点对称布置。脚踝关节运动机构包括左、右套筒、输入传动机构、左、右传动机构、两组输出传动机构，左、右传动机构的传动方向相反。本装置实现了绕同一个中心线的膝髋关节运动和脚踝关节运动的传动，实现了患者下肢六个关节的主被动康复训练，结构紧凑、空间利用充分、控制准确、易于实现装置的模块化。
文档编号A63B23/04GK102133150SQ20111003931
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者何元飞, 孙容磊, 熊有伦, 熊蔡华 申请人:华中科技大学