一种相位可调的输出轨迹可为椭圆的康健运动训练装置的制作方法

本发明涉及健身康复器械领域，具体地说涉及一种相位可调的输出轨迹可为椭圆的康健运动训练装置。

背景技术：

目前，肢体康复、健身训练也成为了研究热点。市面上广泛应用的设备很多都是单自由度的，包括椭圆机和一些足底驱动式设备，运动轨迹、训练模式单一，康复患者达不到良好的康复效果。单自由度康复训练器机构结构简单，但其运动形式单一，大多数机器人只提供简单的曲线或直线轨迹，如使用最为广泛的踏车式康复训练器仅可实现圆周运动，但难以满足不同患者个性化、精准化的康复、健身训练的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种相位可调的输出轨迹可为椭圆的康健运动训练装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种相位可调的输出轨迹可为椭圆的康健运动训练装置，包括支撑机构和一副以上的训练模块，所述训练模块包括运动机构以及相位调节机构；

所述运动机构包括内齿圈、行星齿轮、行星架和驱动电机，所述内齿圈转动安装在所述支撑机构上，所述驱动电机固定安装在所述支撑机构上，且所述驱动电机的输出轴与所述内齿圈同轴线，所述行星架与所述驱动电机的输出轴固定连接，所述行星齿轮转动安装在所述行星架上，所述行星齿轮位于所述内齿圈中并与所述内齿圈相互啮合；所述相位调节机构用于带动所述内齿圈转动。

进一步地，所述训练模块还包括旋转机构，所述内齿圈通过所述旋转机构而转动安装在所述支撑机构上，所述旋转机构包括固定盘和旋转盘，所述固定盘固定在所述驱动电机的机壳或所述支撑机构上，所述旋转盘通过第一轴承转动安装在所述固定盘上，所述内齿圈固定安装在所述旋转盘上。

进一步地，所述固定盘和所述旋转盘均呈环形，所述第一轴承的内圈固定在所述固定盘的外周面，所述第一轴承的外圈固定在所述旋转盘的内周面，所述固定盘套设并固定在所述驱动电机的机壳外。

进一步地，所述行星架与所述固定盘之间安装有第四轴承。

进一步地，所述训练模块还包括运动输出机构，所述运动输出机构包括支撑轴和轴承座，所述支撑轴位置可调地固定安装在所述行星齿轮上，且所述支撑轴的轴线平行于所述行星齿轮的中心线并与所述行星齿轮的中心线偏置。

进一步地，所述相位调节机构包括蜗轮、蜗杆和相位调节电机，所述蜗轮同轴固定在所述内齿圈上，所述相位调节电机固定安装在所述支撑机构上，所述蜗杆转动安装在所述支撑机构上，且所述蜗杆与所述相位调节电机的输出轴固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮相互啮合。

进一步地，所述行星架为圆盘型结构，所述行星架的中心开设有用于套设在所述驱动电机的输出轴上的中心孔，所述行星架的偏心处设置有齿轮轴，所述行星齿轮通过第三轴承转动安装在所述齿轮轴上。

进一步地，所述内齿圈和所述行星齿轮的齿数比为2：1。

进一步地，所述支撑机构包括两块竖撑板、连接在两块所述竖撑板之间的横撑板以及两块分别固定在两块所述竖撑板的底部的底撑板，所述驱动电机固定在所述横撑板的顶部。

进一步地，所述训练模块配置有两副，两副所述训练模块相互对称布置。

本发明的有益效果体现在：

本发明的运动机构能够带动肢体按照椭圆形轨迹进行运动训练，并且通过相位调节机构，实现了相位调节功能，调节这种椭圆形运动轨迹的相位，使椭圆形运动轨迹的长轴与水平面呈不同角度，产生类似上坡、下坡、水平的步态训练。本发明采用了结构紧凑的旋转机构，设置两副训练模块进行双肢训练时，该设计提升承重性能的同时减小了两副训练模块的距离较小，符合人体运动时的正常尺寸，同时提高了支撑的强度。本发明改变了传统圆周运动轨迹或单相位椭圆运动轨迹的单一训练模式，提供丰富的椭圆轨迹训练模式，可对肢体的各个部位进行康复训练，满足不同使用者的不同需求，大大提高了使用者的训练效果。本发明可进行上肢训练或者下肢训练，适用于不同部位肢体训练的需求。

而且本发明结构简单，容易制作，经济实用，而且容易操作，简单舒适，功能良好，实用性很高，而且本发明占用空间小而扁平，本发明适合使用者在各种场合使用，帮助其恢复健康。

附图说明

图1是本发明一实施例的立体结构示意图。

图2是图1的主视图。

图3是图2的左视图。

图4是图1的俯视图(省去驱动电机)。

图5是驱动电机与旋转机构和部分运动机构的安装结构示意图。

图6是图5的背面立体结构示意图。

图7是在图5的基础上加上行星齿轮后的结构示意图。

附图中各部件的标记为：

1支撑机构、11竖撑板、12底撑板、13横撑板；

2运动机构、21内齿圈、22行星齿轮、23行星架、24驱动电机、25驱动电机的输出轴、26中心孔、27齿轮轴；

3相位调节机构、31蜗轮、32蜗杆、33相位调节电机；

4旋转机构、41固定盘、42旋转盘、43第一轴承；

5运动输出机构、51支撑轴、52轴承座、53第二轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1至图7。

本发明相位可调的输出轨迹可为椭圆的康健运动训练装置，包括支撑机构1和一副以上的训练模块，所述训练模块包括运动机构2以及相位调节机构3；

所述运动机构2包括内齿圈21、行星齿轮22、行星架23和驱动电机24，所述内齿圈21转动安装在所述支撑机构1上，所述驱动电机24固定安装在所述支撑机构1上，且所述驱动电机24的输出轴2551与所述内齿圈21同轴线，所述行星架23与所述驱动电机24的输出轴2551固定连接，所述行星齿轮22转动安装在所述行星架23上，所述行星齿轮22位于所述内齿圈21中并与所述内齿圈21相互啮合；所述相位调节机构3用于带动所述内齿圈21转动。

使用时，驱动电机带动行星架转动，继而行星架带动行星齿轮绕内齿圈的轴线进行公转，又因为行星齿轮与内齿圈是相互啮合的，而行星齿轮转动安装在行星架上，因此，行星齿轮会同时绕自身轴线进行自传，这样，行星齿轮的任意偏心位置可输出椭圆的运行轨迹，只要在行星齿轮的该偏心位置安装如脚踏、手柄等任何能够支撑肢体进行运动的结构，就可以带动肢体做轨迹为椭圆的运动；当然，也可以不使用驱动电机，使用者从行星齿轮上自行施力而反向运动，进行主动训练；

上述行星齿轮的该偏心位置的椭圆形运行轨迹的长轴如果是呈水平，则能够模拟人进行水平行走的步态训练，如果是与水平线呈一定的正角或负角，则可以相应的模拟人进行爬坡和下坡的步态训练，而这种运动轨迹的角度的调整可以通过相位调节单元带动内齿圈转动而实现的，具体的，在进行相位调节时，先停止运动机构的运动，然后启动相位调节单元，相位调节单元带动内齿圈转动，由于内齿圈与行星齿轮相互啮合，因此就会带动行星齿轮绕自身轴线进行自传，继而行星齿轮上的该偏心位置转移，行星齿轮上的该偏心位置与行星齿轮的中心线之间的连线(称为l1)就会偏转，而此时行星架是固定不动的，行星齿轮没有进行公转，因此驱动电机的输出轴与行星齿轮的中心线之间的连线(称为l2)位置不变，最终就可以改变初始状态下，l1与l2之间的角度，即是本发明所述的“相位调节”，这样的相位调节，可以该改变行星齿轮的该偏心位置的椭圆形运行轨迹的长轴与水平面的角度，产生类似上坡、下坡、水平的步态轨迹。

在一实施例中，所述支撑机构上共配置两副所述训练模块，两副所述训练模块分别设置在两侧。以适用于双肢同时训练，使用者训练时更加舒适，提高康复效果。优选地，使用时，将两副训练模块的l1和l2之间的相位角调整为180度，这样更加契合人体运动规律。

更优选地，两副所述训练模块共用一个双轴电机作为驱动电机，结构更加简洁。

本发明中，驱动电机可以为两端外伸的控制电机，也可以是电机和减速器的组合体，且输出轴两端外伸。

在一实施例中，所述支撑机构1包括两块竖撑板11、连接在两块所述竖撑板11之间的横撑板13以及两块分别固定在两块所述竖撑板11的底部的底撑板12，所述驱动电机24固定在所述横撑板13的顶部。这样设计的支撑机构，使其他模块与支撑机构之间的精度要求低，加工和装配成本低，除此之外，还有结构简单，容易制作安装，而且结构稳定可靠的优点。

优选地，两个所述底撑板12成长条形并平行于所述内齿圈的中心线。这样设计，支撑更加稳定可靠。具体实施中，可在所述横撑板13的下方，两块所述竖撑板11之间连接加强撑板14，以进一步提高支撑机构的结构稳定性。

在一实施例中，所述训练模块还包括旋转机构4，所述内齿圈21通过所述旋转机构4而转动安装在所述支撑机构1上，所述旋转机构4包括固定盘41和旋转盘42，所述固定盘41固定在所述驱动电机24的机壳或所述支撑机构1上，所述旋转盘42通过第一轴承43转动安装在所述固定盘41上，所述内齿圈21固定安装在所述旋转盘42上。这样设计，结构更加紧凑、扁平，从而可以减小两副训练模块间的距离，满足人体肢体正常运动时的宽度，而且旋转机构能够支持内齿圈转动更加顺畅。第一轴承43可选用滚动轴承或滑动轴承。

在一实施例中，所述固定盘41固定在所述驱动电机24的机壳上，所述驱动电机24的输出轴2551穿过所述固定盘41，所述行星架23位于所述固定盘41和所述旋转盘42的外侧。这样设计，支撑机构无需另外增加支撑固定盘的部件，固定盘通过驱动电机的机壳可以间接支撑在支撑机构上，行星架与旋转机构的空间配合度更好，结构更加简洁、紧凑，装置整体体积更小。

在一实施例中，所述固定盘41和所述旋转盘42均呈环形，所述第一轴承43的内圈固定在所述固定盘41的外周面，所述第一轴承43的外圈固定在所述旋转盘42的内周面，所述固定盘41套设并固定在所述驱动电机24的机壳外。这样设计，所述训练模块的刚度更大，稳定性更好，加工更方便，结构更加紧凑、扁平。

具体实施中，可以将所述蜗轮、所述内齿圈与所述旋转盘通过螺钉固定连接，或者将所述蜗轮固定在所述内齿圈的外周。

在一实施例中，所述行星架23与所述固定盘41之间安装有第四轴承。两者通过轴承相对转动，提升了行星架23的承重性能，该轴承可选用滚动轴承或滑动轴承。

在一实施例中，所述训练模块还包括运动输出机构5，所述运动输出机构5包括支撑轴51和轴承座52，所述输出轴51位置可调地固定安装在所述行星齿轮22上，且所述输出轴51的轴线平行于所述行星齿轮22的中心线并与所述行星齿轮22的中心线偏置，所述轴承座52通过第二轴承53转动安装在所述输出轴51上。这样设计，脚踏、手柄等任何能够支撑肢体进行运动的结构可安装在轴承座上，在训练时，可以绕输出轴自由转动，实用性更好。第二轴承53可选用滚动轴承或滑动轴承。

具体实施中，可在行星齿轮22上固定安装一个长度可调的曲柄，曲柄的另一端固定安装输出轴51。这样设计，输出轴51的轴线与行星齿轮22的中心线的偏离距离不受行星齿轮22的尺寸的限制，其大小可大于或者小于行星齿轮22的半径。

在一实施例中，所述相位调节机构3包括蜗轮31、蜗杆32和相位调节电机33，所述蜗轮31同轴固定在所述内齿圈21上，所述相位调节电机33固定安装在所述支撑机构1上，所述蜗杆32转动安装在所述支撑机构1上，且所述蜗杆32与所述相位调节电机33的输出轴51固定连接，所述蜗杆32与所述蜗轮31相互啮合。这样设计，结构简单，使用时，启动相位调节电机，相位调节电机带动蜗杆转动，继而蜗杆带动蜗轮转动，最终蜗轮带动行星齿轮转动而实现相位调节，操作十分方便，而且，具有较大的传动比，调节精度高且具有自锁功能，只要关闭相位调节电机，蜗杆停止转动，就能依靠蜗轮于蜗杆的相互啮合而将蜗轮锁死，内齿圈也就无法转动，从而不需要再训练时，使用其他零件来固定内齿圈，实用性好。具体实施中，蜗杆的两端可通过卧式轴承座安装在两块所述竖撑板的外侧。

在一实施例中，所述行星架23为圆盘型结构，所述行星架23的中心开设有用于套设在所述驱动电机24的输出轴2551上的中心孔26，所述行星架23的偏心处设置有齿轮轴27，所述行星齿轮22通过第三轴承转动安装在所述齿轮轴27上。这样设计，容易制作安装，实用性更好。

具体实施中，第三轴承的外圈与行星齿轮固定安装，第三轴承的内圈与所述齿轮轴27固定安装，以此实现所述行星齿轮转动安装在所述行星架上，轴承安装在行星齿轮内，使行星架受力更均衡。第三轴承可选用滚动轴承或滑动轴承。

具体实施中，所述行星架23可具有一定厚度和质量，以增加转动惯量，使使用者主动训练时更容易操作，所述中心孔26与所述驱动电机24的输出轴通过键连接固定。

在一实施例中，所述内齿圈21和所述行星齿轮22的齿数比为2：1。这样设计，当调整支撑轴和行星齿轮的中心线之间距离与电机的输出轴与行星齿轮的中心线之间距离相等时，输出的运动轨迹为往复的直线。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。