一种基于AI智能的多自由度自适应关节矫正康复装置的制作方法

一种基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置
技术领域
1.本发明涉及关节矫正康复技术领域，尤其涉及一种基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置。


背景技术：

2.目前在膝关节骨折手术后，医护人员都会对膝关节处利用石膏进行固定，由于长期对膝关节继续固定，容易导致膝关节骨折以后引起的关节周围的韧带、关节囊黏连、挛缩情况的发生，因此在医生在石膏拆解后都会提醒患者要进行膝关节的屈伸功能锻炼，从而减轻或避免关节周围的韧带、关节囊黏连、挛缩情况的发生，使膝关节恢复正常的功能。
3.随着科学的不断进步，尤其是近几年ai技术的飞快发展，目前市面上出现了运用控制论、机械电子学、生物学、物理学、数学等科学技术，并结合ai技术，开发出的灵活性、智能性、适应性强的智能型的关节矫正装置，在使用时，装置上的所设置的传感器信号无线传输至使用者携带的计算机系统上，再转换成机械动作，传感器结合机械外骨骼结构，能够将触觉，力觉信息反馈至使用者，使患者在机器人的帮助下完成步态规划。
4.现有技术中申请号为201811298398.6的发明专利申请提供一种辅助步行装置及其助行控制方法，其中辅助步行装置包括依次连接的上肢结构部件、后背板部件、下肢驱动部件，所述下肢驱动部件设有2个且镜像分布于后背板部件两侧，其包括依次连接的驱动髋关节、大腿杆以及大腿绑带，所述驱动髋关节上设有连接控制电路板的驱动电机和连接驱动电机的减速增矩部件，所述大腿杆内侧设有用于检测大腿运动方向的imu传感器，当imu传感器检测到髋关节角度变化后，将信号传输至控制电路板，所述控制电路板向驱动电机发送启动指令，从而给电机初始驱动电流，使得对应侧腿开始迈出，即进入对应的摆动相阶段，在该阶段，电机驱动电流根据助力需求等级相应设定。该发明专利申请通过设置两个腰部弧形侧板与后背板部件套在患者的腰部，然而其所设置的两个腰部弧形侧板的开启度无法根据患者的腰围来进行调整，适用性较差。
5.因此，有必要提供一种基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是提供一种两个腰部弧形侧板的开启度可以根据患者的腰围来进行调整，提升佩戴的舒适性，使用可靠的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置，包括：腰部靠板、两个腰部弧形侧板、两个固定板、两个驱动髋关节机构、两个大腿杆、两个腿部绑带、腹部绑带和控制盒，两个固定板分别安装在两个腰部弧形侧板上，两个驱动髋关节机构分别设置在两个固定板上，两个大腿杆分别设置在两个驱动髋关节结构上，两个腿部绑带分别设置在两个大腿杆的底部，腹部绑带固定在两个固定板上，控制盒固定安
装在腰部靠板的背部，两个腰部弧形侧板分别转动安装在所述腰部靠板的两侧，所述腰部靠板的背部固定安装有固定盒，所述固定盒内转动安装有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆上螺纹套设有两个矩形空心筒，两个所述矩形空心筒的两端分别延伸至所述固定盒的两侧，并且均转动安装有铰接板，两个所述铰接板远离所述固定盒的一端均与对应的所述腰部弧形侧板转动连接，所述双向螺纹杆上固定套设有第一锥形齿轮，所述固定盒远离所述腰部靠板的一侧内壁上转动安装有转动轴，所述转动轴靠近所述双向螺纹杆的一端固定套设有第二锥形齿轮，所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮相啮合，所述转动轴远离所述双向螺纹杆的一端固定安装有第一手轮。
8.优选的，固定盒的两侧外壁上均开设有矩形滑孔，两个所述矩形空心筒分别贯穿两个所述矩形滑孔，并分别与两个所述矩形滑孔的内壁滑动连接。
9.优选的，所述腰部弧形侧板内滑动安装有调整板，所述固定板固定安装在所述调整板上，所述调整板上均匀开设有多个卡位槽，所述固定板上螺纹安装有第一卡持螺杆，所述第一卡持螺杆的一端延伸至其中一个所述卡位槽内，所述第一卡持螺杆远离所述调整板的一端固定安装有第二手轮。
10.优选的，腰部弧形侧板的内弧面上开设有弧形滑槽，所述调整板滑动安装在所述弧形滑槽内。
11.优选的，所述第一手轮的一侧外壁上固定安装有第一正六边形块，所述第一正六边形块上开设有六个第一插槽，两个所述第二手轮的一侧外壁上均固定安装有第二正六边形块，所述第二正六边形块上开设有六个第二插槽，所述第一正六边形块和两个第二正六边形块上设置有同一互锁机构，所述互锁机构用于限制第一手轮和两个第二手轮发生转动。
12.优选的，所述互锁机构包括长条杆、第一插销、两个矩形筒、两个调整杆和两个第二卡持螺杆，所述第一插销固定安装在所述长条杆的底部，所述第一插销的低端延伸至所述第一插槽中，两个所述矩形筒分别转动安装在所述长条杆的两端，两个所述调整杆分别滑动安装在两个所述矩形筒内，两个所述第二卡持螺杆均贯穿并螺纹安装在对应的所述调整杆上，两个所述第二卡持螺杆的低端均延伸至对应的所述第二插槽中。
13.优选的，所述固定盒的一侧外壁上固定安装有两个辅助支撑板，两个所述辅助支撑板的顶部均与所述长条杆的底部相接触，所述长条杆的底部固定安装有两个第二插销，两个所述第二插销分别位于所述第一插销的两侧，两个所述辅助支撑板上均开设有限位插孔，两个所述第二插销均贯穿对应的所述限位插孔，并与对应的所述限位插孔的内壁滑动连接。
14.优选的，两个所述调整杆上均开设有内螺纹孔，所述第二卡持螺杆贯穿所述内螺纹孔并与所述内螺纹孔的内壁螺纹连接，所述第二卡持螺杆的顶端固定安装有旋钮。
15.优选的，所述第一插销和两个所述第二插销的底部端面与外壁的连接处均为圆角设计。
16.与相关技术相比较，本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置具有如下有益效果：
17.①
本发明所设置的两个腰部弧形侧板分别转动安装在腰部靠板的两侧，结合固定盒、双向螺纹杆、两个矩形空心筒、两个铰接板、第一锥形齿轮、转动轴、第二锥形齿轮的设
置，使得患者可以根据自身的腰围来调整两个腰部弧形侧板的开启度，具有实用性高的优点，操作时，只需顺时针或逆时针旋转转动轴即可实现，具有操作便捷的优点；
18.②
调整板滑动安装在腰部弧形侧板内，与腰部弧形侧板构成一个可伸缩的“腰部侧板”，当两个腰部弧形侧板的开启度调整好以后，可以使将调整板向外拉出或回缩一部分，从而能够将患者腰部的两侧都较为合适的覆盖住；
19.③
通过互锁机构、第一正六边形块、两个第二正六边形块等部件的设置，在腰部弧形侧板的开启度以及调整板的伸缩度调整好以后，能够同时将第一手轮和两个第二手轮同时限制住，避免第一手轮和两个第二手轮发生转动，从而便间接的能够避免两个腰部弧形侧板发生角度变动，也能够保证两个调整板的伸缩度不发生变动，具有使用可靠的优点。
附图说明
20.图1为本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置侧视视角的立体结构示意图；
21.图2为本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置的正视图；
22.图3为图2所示的a-a的剖视图；
23.图4为图3所示的g部分的放大图；
24.图5为图3所示的固定盒、双向螺纹杆、两个矩形空心筒、两个铰接板、转动轴的立体装配图；
25.图6为本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置的侧视图；
26.图7为图6所示的h部分的放大图；
27.图8为本发明中互锁机构的后视视角的立体结构实体图；
28.图9为本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置的侧后方视角的立体结构示意图；
29.图10为本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置的俯视图。
30.图中标号：1、腰部靠板；2、腰部弧形侧板；3、固定板；4、驱动髋关节机构；5、大腿杆；6、腿部绑带；7、腹部绑带；8、控制盒；9、固定盒；10、双向螺纹杆；11、矩形空心筒；12、铰接板；13、第一锥形齿轮；14、转动轴；15、第二锥形齿轮；16、第一手轮；17、调整板；18、卡位槽；19、第一卡持螺杆；20、第二手轮；21、第一正六边形块；22、第一插槽；23、第二正六边形块；24、第二插槽；25、长条杆；26、第一插销；27、矩形筒；28、调整杆；29、第二卡持螺杆；30、辅助支撑板。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
32.第一实施例
33.在本发明的第一实施例中，基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置包括：腰部靠板1、两个腰部弧形侧板2、两个固定板3、两个驱动髋关节机构4、两个大腿杆5、两个腿部绑带6、腹部绑带7和控制盒8，两个固定板3分别安装在两个腰部弧形侧板2上，两个驱动髋关节机构4分别设置在两个固定板3上，两个大腿杆5分别设置在两个驱动髋关节结构4上，两个腿部绑带6分别设置在两个大腿杆5的底部，腹部绑带7固定在两个固定板3上，
控制盒8固定安装在腰部靠板1的背部，腰部靠板1上还固定安装有背部缓冲垫，背部缓冲垫上固定有肩带，两个驱动髋关节机构4和控制盒8的具体构成以及控制连接方式均采用现有技术，大腿杆5上下可调节式的安装在驱动髋关节机构4上，其固定方式也采用现有技术，两个腰部弧形侧板2分别转动安装在腰部靠板1的两侧，腰部靠板1的背部固定安装有固定盒9，固定盒9内固定安装有两个轴座，两个轴座上转动安装有同一双向螺纹杆10，双向螺纹杆10上螺纹套设有两个矩形空心筒11，两个矩形空心筒11的两端分别延伸至固定盒9的两侧，固定盒9的两侧外壁上均开设有矩形滑孔，两个矩形空心筒11分别贯穿两个矩形滑孔，并分别与两个矩形滑孔的内壁滑动连接，并且均转动安装有铰接板12，通过矩形滑孔对矩形空心筒11进行运动方向的限制，使两个矩形空心筒11只能水平滑动，两个腰部弧形侧板2的外壁上均固定安装有连接鼻，两个铰接板12远离固定盒9的一端均与对应的连接鼻转动连接，双向螺纹杆10上固定套设有位于两个轴座之间的第一锥形齿轮13，固定盒9远离腰部靠板1的一侧内壁上固定安装有轴套，轴套内通过轴承转动安装有转动轴14，转动轴14靠近双向螺纹杆10的一端固定套设有第二锥形齿轮15，第二锥形齿轮15与第一锥形齿轮13相啮合，通过对转动轴14转动，结合第一锥形齿轮13和第二锥形齿轮15的啮合传动，来带动双向螺纹杆10正向转动或反向转动，而双向螺纹杆10通过两段相反的外螺纹的旋转推动作用，使得两个矩形空心筒相向运动或北向运动，为了方面操作者对转动轴14进行旋转，转动轴14远离双向螺纹杆10的一端固定安装有第一手轮16，第一手轮16的外圈上开设有若干防滑凹纹，防止打滑。
34.本实施例中：
35.当患者佩戴本装置，欲要调整两个腰部弧形侧板2的开启度时，可通过第一手轮16顺时针旋转转动轴14，转动轴14带动第二锥形齿轮15转动，通过第二锥形齿轮15和第一锥形齿轮13的啮合传动，可带动双向螺纹杆10正向转动，由于两个矩形空心筒11分别由对应的矩形滑孔进行限位，因此正向转动的双向螺纹杆10会带动两个矩形空心筒11相向运动，而两个矩形空心筒11分别拉动两个铰接板12靠近固定盒9，而在两个铰接板12的拉动下，两个腰部弧形侧板2侧会同时向后方转动，如此使得两个腰部弧形侧板2的开启度增大；当需要将两个腰部弧形侧板2的开启度调小时，反之通过第一手轮16逆时针旋转转动轴14即可；
36.两个腰部弧形侧板2的开启度调整合适后，将腰部靠板1和两个腰部弧形侧板2套在患者的腰部，使用腹部绑带7束缚住患者的腹部，通过调整大腿杆5的上下位置，将两个腿部绑带6的高度位置调整合适，之后将两个腿部绑带6分别束缚住患者的两个大腿上，之后便可以进行康复训练。
37.与相关技术相比较，本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置具有如下有益效果：
38.本发明所设置的两个腰部弧形侧板2分别转动安装在腰部靠板1的两侧，结合固定盒9、双向螺纹杆10、两个矩形空心筒11、两个铰接板12、第一锥形齿轮13、转动轴14、第二锥形齿轮15的设置，使得患者可以根据自身的腰围来调整两个腰部弧形侧板2的开启度，具有实用性高的优点，操作时，只需顺时针或逆时针旋转转动轴14即可实现，具有操作便捷的优点。
39.第二实施例：
40.基于本技术的第一实施例提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装
置，本技术的第二实施例提出另一种基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置。第二实施例仅仅是第一实施例的优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。
41.在本实施例中，腰部弧形侧板2内滑动安装有调整板17，具体的，腰部弧形侧板2的内弧面上开设有弧形滑槽，弧形弧槽的顶部内壁和底部内壁上均开设有限位滑道，调整板17的顶部和底部均一体成型设置有限位滑块，两个限位滑块分别滑动安装在对应的限位滑道内，固定板3固定安装在调整板17上，调整板17上均匀开设有多个卡位槽18，固定板3上固定安装有内螺纹圆筒，内螺纹圆筒内螺纹安装有第一卡持螺杆19，第一卡持螺杆19的一端延伸至其中一个卡位槽18内，第一卡持螺杆19远离调整板17的一端固定安装有第二手轮20。
42.本实施例中，调整板17和腰部弧形侧板2构成一个可伸缩的“腰部侧板”，当两个腰部弧形侧板2的开启度调大以后，可以将调整板17向外拉出一部分，或这样能够起到增长腰部弧形侧板2的作用，能够将患者腰部的两侧都覆盖住，相应的，当两个腰部弧形侧板2的开启度调小以后，可以将调整板17向腰部弧形侧板2内回缩一部分，避免“腰部侧板”过长，在操作时，先通过第二手轮20逆时针转动第一卡持螺杆19，第一卡持螺杆19逆时针转动的过程中会向后退，继而退出此前的卡位槽18，当调整板17向外拉出或向内回缩一部分后，在顺时针转动第一卡持螺杆19，使第一卡持螺杆19重新卡入此时较为合适的卡位槽18中即可，使调整板17得以固定。
43.第三实施例：
44.基于本技术的第一实施例和第二实施例提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置，本技术的第三实施例提出另一种基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置。第三实施例仅仅是第一实施例和第二实施例的优选的方式，第三实施例的实施对第一实施例和第二实施例的单独实施不会造成影响。
45.在本发明提供的基于ai智能的多自由度自适应关节矫正康复装置的第三实施例中，第一手轮16的一侧外壁上还固定安装有第一正六边形块21，第一正六边形块21外周的六个面上均居中开设第一插槽22，两个第二手轮20的一侧外壁上还均固定安装有第二正六边形块23，第二正六边形块23外周的六个面上均据居中开设有第二插槽24，第一正六边形块21和两个第二正六边形块23上设置有同一互锁机构，互锁机构用于限制第一手轮16和两个第二手轮20发生转动，具体的，互锁机构包括长条杆25、第一插销26、两个矩形筒27、两个调整杆28和两个第二卡持螺杆29，第一插销26固定安装在长条杆25的底部，第一插销26的低端延伸至第一插槽22中，两个矩形筒27分别转动安装在长条杆25的两端，两个调整杆28分别滑动安装在两个矩形筒27内，，两个调整杆28上均开设有内螺纹孔两个第二卡持螺杆29均贯穿并螺纹安装在对应的内螺纹孔中，两个第二卡持螺杆29的低端均延伸至对应的第二插槽24中，为了方便使用者对第二卡持螺杆29进行旋拧，第二卡持螺杆29的顶端固定安装有旋钮。
46.为了能够对长条杆25进行稳定的支撑，固定盒9的一侧外壁上固定安装有两个辅助支撑板30，两个辅助支撑板30的顶部均与长条杆25的底部相接触，为了进一步的限制长条杆25的位置限定，长条杆25的底部固定安装有两个第二插销，两个第二插销分别位于第一插销26的两侧，两个辅助支撑板30上均开设有限位插孔，两个第二插销均贯穿对应的限
位插孔，并与对应的限位插孔的内壁滑动连接，为了使第一插销26更为顺利的插入到第一插槽22中，第一插销26的底部端面与外壁的连接处均为圆角设计，为了使两个第二插销更为顺利穿过两个限位插孔，两个第二插销的底部端面与外壁的连接处均为圆角设计。
47.本实施例中，在调整两个腰部弧形侧板2的开启度时，停止转动第一手轮16时，保证第一正六边形块21的一个面处于水平状态，在调整好两个调整板17的伸缩度后，停止转动第二手轮20时，同样保证第二正六边形块23的一个面处于水平状态，然后，将长条杆25底部的两个第二插销分别插入到对应的限位插孔中，而两个第二插销之间的第一插销26则会进入到第一插槽22中，此后分别会转动两个矩形筒27并对两个调整杆28进行拉伸，使两个第二卡持螺杆29在竖直方向上与两个第二插槽24对齐，然后依次顺时针转动两个第二卡持螺杆29，第二卡持螺杆29在顺时针转动的过程中会向下运动，其底端会卡入到对应的第二插槽24中，这样，互锁机构便同时将第一手轮16和两个第二手轮20限制住，三者均不能发生转动，这样，便间接的能够避免两个腰部弧形侧板2发生角度变动，也能够保证两个调整板17的伸缩度不发生变动。
48.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。