一种下肢轮滑式康复训练装置的制作方法

本发明涉及医疗康复器械，尤其是涉及一种下肢轮滑式康复训练装置。

背景技术：

1、因交通事故、工伤事故、脑卒中和脑外伤的病人常常引起行走功能障碍，其原因之一是腿部肌肉力量不够以及无法控制双腿的行走，此类患者不能进行自主站立，大部分时间都坐在轮椅上，大大降低了他们的身体健康状况及生活品质。

2、此类患者步行能力的恢复与患侧下肢运动功能的康复密切相关，下肢运动康复训练使用能保持和恢复患者的关节运动幅度，有利于恢复肢体的主要运动功能。目前已经有商业化的步态康复训练装置。如英国miketopping公司1987年研制的handy1。其次另一种成功进入市场的康复机器人是荷兰exact dynamics公司开发的manus康复机器人，美国的nustep康复器、德国的thera.vital智能康复训练机器人，瑞士的wortec公司研发的motinmaker。

3、但是，现有的步态康复训练产品因具有以下缺点：(1)不能满足特定环境和情况下移动滑行的需要，实现对穿戴下肢外骨骼机器人患者康复训练前省时省力；(2)不能满足对穿戴下肢外骨骼机器人患者康复运动的同时又不会产生与地面的相对滑动，又可以减轻外力对使用者腿部产生的伤害的需要，实现患者康复训练时的安全稳定性。因此，目前有必要研发一种可在康复训练前移动滑行，也可在康复训练时更安全稳定的下肢外骨骼康复训练设备。

技术实现思路

1、鉴于现有的步态康复训练产品存在的技术缺陷，本发明旨在于提供一种下肢轮滑式康复训练装置。

2、本发明提供的一种下肢轮滑式康复训练装置，具体的来说：具有以下的功能：

3、1、通过控制和/或协调轮滑式脚部组件，轮滑式脚部组件包括底架组件、脚板组件、脚部电机支架、脚部电机、阻尼减震轮滑式机构、电机连接法兰、控制器，其中底架组件与脚板组件固定相连，四个脚部电机支架与底架组件固定相连，每个脚部电机支架与脚部电机固定相连，阻尼减震轮滑式机构与脚部电机通过脚部电机连接法兰固定相连，四个脚部电机的控制端与控制器信号连接，以实现四个脚部电机的同步控制，脚部电机可驱动轮滑式脚部组件运动，并实现下肢外骨骼康复装置的移动滑行，满足特定环境和情况下移动滑行的需要，实现对穿戴下肢外骨骼机器人患者康复训练前省时省力。

4、2、通过控制和/或协调大腿组件、小腿组件、轮滑式脚部组件的动作关系以及配合轮滑式脚部组件的阻尼减震轮滑式机构，满足对穿戴下肢外骨骼机器人患者康复训练时保持良好防滑能力，实现患者康复训练时的稳定性。

5、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

6、本发明提供一种下肢轮滑式康复训练装置，包括腰部组件、大腿组件、小腿组件、轮滑式脚部组件及绑缚组件；其中，腰部组件与大腿组件转动连接，大腿组件与小腿组件固定连接，小腿组件与轮滑式脚部组件固定连接，绑缚组件分别与腰部组件、大腿组件、小腿组件、轮滑式脚部组件固定相连。

7、在本发明的一个实施方式中，腰部组件，用于连接下肢外骨骼康复装置的下肢，包括腰部电源控制盒、腰部调节机构及下肢连接机构，其中，腰部电源控制盒与腰部调节机构连接，下肢连接机构与腰部调节机构连接。

8、在本发明的一个实施方式中，所述腰部电源控制盒，用于安装下肢外骨骼康复装置的电源和控制件，包括：腰部电源控制盒主体、腰部电源控制盒盖，腰部电源控制盒主体与腰部电源控制盒盖的螺纹孔通过螺栓固定连接。

9、在本发明的一个实施方式中，所述腰部调节机构，用于调节下肢外骨骼康复装置的腰部宽度，包括：第一腰部连接件、调节连接件及第二腰部连接件，其中，第一腰部连接件开设有第一固定部，调节连接件开设有第一滑动部和第二滑动部，第二腰部连接件开设有第二固定部，第一滑动部和第二滑动部分别与第一固定部和第二固定部的螺纹孔通过螺栓连接，通过螺栓松紧使第一腰部连接件和第二腰部连接件同时相向或相背运动，从而调节腰部调节机构的宽度。

10、在本发明的一个实施方式中，所述下肢连接机构包括第一下肢连接装置与第二下肢连接装置，第一下肢连接装置和第二下肢连接装置为结构和安装方式均相同的左右对称结构，第一下肢连接装置和第二下肢连接装置分别安装在下肢外骨骼康复装置两侧，下肢连接装置包括第一轴支撑座、第二轴支撑座、轴，第一轴支撑座和第二轴支撑座的轴承孔与轴通过过盈配合转动连接。

11、在本发明的一个实施方式中，所述腰部电源控制盒与腰部调节机构通过调节连接件的螺纹孔使用螺栓连接，腰部调节机构与下肢连接机构通过第一轴支撑座和第二轴支撑座的螺纹孔使用螺栓固定连接。

12、在本发明的一个实施方式中，所述大腿组件，用于连接下肢外骨骼康复装置的腰部和小腿，包括第一大腿组件、第二大腿组件，第一大腿组件和第二大腿组件为结构和安装方式均相同的左右对称结构，第一大腿组件和第二大腿组件分别安装在下肢外骨骼康复装置两侧，大腿组件包括髋关节执行机构与大腿调节机构。

13、在本发明的一个实施方式中，所述髋关节执行机构包括髋关节电机连接板、髋关节电机连接法兰、髋关节盘式无刷电机、髋关节谐波减速器及髋关节支撑板，其中髋关节电机连接板圆弧端的左侧依次设有髋关节支撑板、髋关节谐波减速机、髋关节盘式无刷电机，髋关节电机连接板圆弧端有圆周阵列分布的内螺纹孔，这些螺纹孔用来与髋关节电机连接法兰外层圆周阵列的螺纹孔相配合，然后通过螺栓将两者固定连接，髋关节盘式无刷电机与髋关节谐波减速机外围圆周阵列的螺纹孔通过螺栓固定连接，一般会将髋关节盘式无刷电机和髋关节谐波减速机集成一体化设计成整体结构，谐波减速机外围圆周阵列的螺纹孔与髋关节支撑板圆端阵列的螺纹孔通过螺栓固定连接，谐波减速机中心部分还有圆周阵列的螺纹孔，这些螺纹孔与髋关节电机连接法兰中心部分的圆周阵列的螺纹孔相配合，然后通过螺栓就可以将髋关节电机连接板、髋关节电机连接法兰、髋关节盘式无刷电机、髋关节谐波减速机、髋关节支撑板连接成一个整体。

14、在本发明提供方案中，所述在髋关节盘式无刷电机转动的过程中，会通过髋关节谐波减速器、髋关节支撑板带动髋关节电机连接板、髋关节电机连接法兰往复转动，使髋关节电机连接板和髋关节支撑板相对转动，从而调节大腿组件与腰部组件相对转动。

15、在本发明的一个实施方式中，所述大腿调节机构，用于调节下肢外骨骼康复装置的大腿长度，包括大腿固定装置、第一大腿连接件、第二大腿连接件及第三大腿连接件，其中大腿固定装置的下面依次设有第一大腿连接、第二大腿连接件、第三大腿连接件，大腿固定装置的一端与第一大腿连接件一端螺纹孔通过螺栓固定连接，第一大腿连接件设有第三滑动部，第三滑动部分别与第二大腿连接件和第三大腿连接件滑动连接，第二大腿连接件与第三大腿连接件分别位于第三滑动部右与左两侧，第二大腿连接件与第三大腿连接件一端的螺纹孔通过螺栓固定连接，使第一大腿连接件和第三大腿连接件同时相向或相背运动，从而调节大腿组件的长度。

16、在本发明的一个实施方式中，所述髋关节执行机构与大腿调节机构通过髋关节支撑板一端与大腿固定装置一端的螺纹孔使用螺栓固定连接。

17、在本发明的一个实施方式中，所述腰部组件与大腿组件通过轴与髋关节电机连接板的一端的孔转动连接。

18、在本发明的一个实施方式中，所述小腿组件，用于连接下肢外骨骼康复装置的大腿和脚部，包括第一小腿组件、第二小腿组件，第一小腿组件和第二小腿组件为结构和安装方式均相同的左右对称结构，第一小腿组件和第二小腿组件分别安装在下肢外骨骼康复装置两侧，小腿组件包括膝关节执行机构与小腿调节机构。

19、在本发明的一个实施方式中，所述膝关节执行机构包括膝关节电机连接板、膝关节电机连接法兰、膝关节盘式无刷电机、膝关节谐波减速器及膝关节支撑板，其中膝关节电机连接板圆弧端的左侧依次设有所述膝关节支撑板、膝关节谐波减速机、膝关节盘式无刷电机，膝关节电机连接板圆弧端有圆周阵列分布的内螺纹孔，这些螺纹孔用来与膝关节电机连接法兰外层圆周阵列的螺纹孔相配合，然后通过螺栓将两者固定连接，膝关节盘式无刷电机与膝关节谐波减速机外围圆周阵列的螺纹孔通过螺栓固定连接，一般会将膝关节盘式无刷电机和膝关节谐波减速机集成一体化设计成整体结构，膝关节谐波减速机外围圆周阵列的螺纹孔与膝关节支撑板圆端阵列的螺纹孔通过螺丝固定连接，膝关节谐波减速机中心部分还有圆周阵列的螺纹孔，这些螺纹孔与膝关节电机连接法兰中心部分的圆周阵列的螺纹孔相配合，然后通过螺栓就可以将膝关节电机连接板、膝关节电机连接法兰、膝关节盘式无刷电机、膝关节谐波减速机、膝关节支撑板连接成一个整体。

20、本发明中，在膝关节盘式无刷电机转动的过程中，会通过膝关节谐波减速器、踝关节支撑板带动踝关节电机连接板、踝关节电机连接法兰往复转动，使踝关节电机连接板和踝关节支撑板相对转动，从而调节大腿组件与小腿组件相对转动。

21、在本发明的一个实施方式中，所述小腿调节机构，用于调节下肢外骨骼康复装置的小腿长度，包括小腿固定装置、第一小腿连接件、第二小腿连接件、第三小腿连接件，其中小腿固定装置的下面依次设有第一小腿连接、第二小腿连接件、第三小腿连接件，小腿固定装置的一端与第一小腿连接件一端的螺纹孔通过螺栓固定连接，第一小腿连接件设有第四滑动部，第四滑动部分别与第二小腿连接件和第三小腿连接件滑动连接，第二小腿连接件与第三小腿连接件分别位于第四滑动部右与左两侧，第二小腿连接件与第三小腿连接件一端的螺纹孔通过螺栓固定连接，使第一小腿连接件和第三小腿连接件同时相向或相背运动，从而调节小腿组件的长度。

22、在本发明的一个实施方式中，所述膝关节执行机构与小腿调节机构通过膝关节支撑板一端与小腿固定装置一端的螺纹孔使用螺栓固定连接。

23、在本发明的一个实施方式中，所述大腿组件与小腿组件通过第三大腿连接件一端与膝关节电机连接板的一端螺纹孔使用螺栓固定连接。

24、在本发明的一个实施方式中，所述轮滑式脚部组件，用于驱动肢外骨骼康复装置的平移滑动，包括第一轮滑式脚部组件、第二轮滑式脚部组件，第一轮滑式脚部组件和第二轮滑式脚部组件为结构和安装方式均相同的左右对称结构，第一轮滑式脚部组件和第二轮滑式脚部组件分别安装在下肢外骨骼康复装置两侧，轮滑式脚部组件包括底架组件、防滑减震轮滑式组件、脚板组件及控制器，底架组件上面依次设有防滑减震轮滑式组件、脚板组件，底架组件与脚板组件固定连接，底架组件和脚板组件之间设有四个相同防滑减震轮滑式组件，防滑减震轮滑式组件与底架组件固定连接，四个防滑减震轮滑式组件的控制端与控制器信号连接，以实现四个防滑减震轮滑式组件的同步控制，从而驱动轮滑式脚部组件运动。

25、在本发明的一个实施方式中，所述底架组件包括底架与脚部固定装置，底架一侧与脚部固定装置的螺纹孔通过螺栓固定连接。

26、在本发明的一个实施方式中，所述防滑减震轮滑式组件包括脚部电机支架、脚部电机、双轨道防滑减震轮滑式机构及电机连接法兰，脚部电机支架右侧依次设有脚部电机、双轨道防滑减震轮滑式机构、电机连接法兰，其中双轨道防滑减震轮滑式机构包括第一防滑减震轮滑式机构、第二防滑减震轮滑式机构、双轨道第一连接件及双轨道第二连接件，第一防滑减震轮滑式机构和第二防滑减震轮滑式机构为结构相同的结构，其中第一防滑减震轮滑式机构包括左板、中板、右板、防滑滚轮，左板右侧依次设有中部、右板，左板与中板与右板的螺纹孔通过螺栓固定连接，九个防滑轮胎与中板转动连接，第一防滑减震轮滑式机构左侧依次设有双轨道第一连接件、第二防滑减震轮滑式机构、双轨道第二连接件，第一防滑减震轮滑式机构与双轨道第一连接件与第二防滑减震轮滑式机构与双轨道第二连接件的螺纹孔通过螺栓固定连接，使形成双轨道防滑减震轮滑式机构，脚部电机支架与脚部电机的螺纹孔通过螺栓固定连接，脚部电机与双轨道防滑减震轮滑式机构通过电机连接法兰的螺纹孔通过螺栓固定连接，使脚部电机支架和双轨道防滑减震轮滑式机构相对转动。

27、在本发明的一个实施方式中，所述脚板组件包括脚板、脚部绑缚板、脚踏板，脚板上面依次设有脚部绑缚板、脚踏板，脚板与脚部绑缚板与脚踏板的螺纹孔通过螺栓固定连接。

28、在本发明的一个实施方式中，所述防滑滚轮选材应具有坚硬又轻便的材料，故在本实施例中，优选防滑轮胎材质使双轨道防滑减震轮滑式机构具有防滑缓冲的特性。

29、在本发明的一个实施方式中，所述控制器为位置控制器，位置控制器为pid控制器。

30、在本发明的一个实施方式中，所述底架依次与脚部电机支架和脚板的螺纹孔通过螺栓固定连接并提供支撑，脚部电机支架与脚板设置于底架上，使防滑减震轮滑式组件用于为轮滑式脚板组件提供驱动力。

31、在本发明的一个实施方式中，所述小腿组件与轮滑式脚部组件通过第三小腿连接件一端与脚部固定装置的螺纹孔通过螺栓固定连接。

32、在本发明的一个实施方式中，所述绑缚组件，用于对穿戴下肢外骨骼康复患者肢体固定和矫正，包括第一绑缚组件、第二绑缚组件，第一绑缚件和所述第二绑缚件为结构和安装方式均相同的左右对称结构，第一绑缚件和第二绑缚件分别安装在下肢外骨骼康复装置两侧，绑缚组件包括腰部绑缚件、大腿绑缚组件、小腿绑缚组件。

33、在本发明的一个实施方式中，所述腰部绑缚件与腰部组件通过第一腰部连接件和第一腰部连接件的螺纹孔使用螺栓固定连接。

34、在本发明的一个实施方式中，所述大腿绑缚组件包括大腿绑缚件、绑缚固定块，大腿绑缚件与绑缚固定块的螺纹孔通过螺栓固定连接，大腿绑缚组件与大腿组件通过绑缚固定块与第二大腿连接件的螺纹孔使用螺栓固定连接。

35、在本发明的一个实施方式中，所述小腿绑缚组件包括小腿绑缚件、绑缚固定块，小腿绑缚件与绑缚固定块的螺纹孔通过螺栓固定连接，小腿绑缚组件与小腿组件通过绑缚固定块与第二小腿连接件的螺纹孔通过螺栓固定连接。

36、本发明提供的下肢轮滑式康复训练装置,使用时配合下肢外骨骼康复装置使用，其中，下肢外骨骼康复装置也可以是穿戴下肢外骨骼机器人，下肢外骨骼康复装置或穿戴下肢外骨骼机器人是现有的成熟结构，本发明申请中不再为下肢外骨骼康复装置或穿戴下肢外骨骼机器人的具体结构进行详细说明。需要说明的是下肢外骨骼康复装置主要为用于下肢康复训练的装置，包括有大腿、腰部、小腿、脚部、电源和控制件等部件结构。

37、本发明提供的下肢轮滑式康复训练装置,包括腰部组件、大腿组件、小腿组件、轮滑式脚部组件、绑缚组件；所述腰部组件、大腿组件、小腿组件、轮滑式脚部组件依次相连，所述绑缚组件分别与腰部组件、大腿组件、小腿组件相连；所述轮滑式脚部组件包括底架组件、脚板组件、脚部电机支架、脚部电机、防滑减震轮滑式机构、电机连接法兰、控制器，其中所述底架组件与脚板组件固定相连，四个所述脚部电机支架与底架组件固定相连，每个所述脚部电机支架与脚部电机固定相连，所述防滑减震轮滑式机构与脚部电机通过脚部电机连接法兰固定相连，四个所述脚部电机的控制端与所述控制器信号连接，以实现四个所述脚部电机的同步控制，所述脚部电机可驱动所述轮滑式脚部组件运动，并实现所述下肢外骨骼康复装置的移动滑行。本发明引入轮滑式脚部组件，采用防滑减震轮滑式机构具有防滑减震的作用，满足患者在康复训练前滑行移动的需要，也满足了患者在康复运动的同时又不会产生与地面的相对滑动，减震缓冲特性又可以减轻外力对使用者腿部产生的伤害。

38、本发明提供的下肢轮滑式康复训练装置的工作原理为：

39、当患者准备进行下肢康复训练时，首先，通过控制系统选择初始姿态模式(穿戴模式)，将身体肢体摆放正确分别对腰部、大腿部、小腿部和脚部进行绑带固定，穿戴完毕后，通过控制系统选择站立姿态模式(起始模式)，站立姿态完成后，通过控制系统选择需要的运动模式：平移滑动模式、康复训练模式。

40、首先，对于通过控制系统选择平移滑动的运动模式时，在大腿组件、小腿组件和轮滑式脚部组件的驱动机构控制下，大腿组件和小腿组件保持静止，使患者身体保持直立，轮滑式脚部组件进行运动，进一步脚部电机转动带动双轨道防滑减震轮滑式机构转动，使脚部电机支架与双轨道防滑减震轮滑式机构相对转动，进而使底架组件与双轨道防滑减震轮滑式机构相对转动，进而使轮滑式脚部组件与双轨道防滑减震轮滑式机构相对转动，从而驱动下肢康复训练装置平移滑动，使患者更省时省力到达指定康复训练地点。

41、其次，对于通过控制系统选择康复训练的运动模式时，在大腿组件、小腿组件和轮滑式脚部组件的驱动机构控制下，轮滑式脚部组件保持静止，进一步，在大腿组件中，髋关节执行机构带动大腿调节机构、小腿组件和轮滑式脚部组件往复转动，进一步，在小腿组件中，膝关节执行机构带动小腿调节机构、轮滑式脚部组件往复转动，大腿组件与小腿组件和轮滑式脚部组件的动作关系变化，同时，轮滑式脚部组件中防滑减震轮滑式组件具有防滑减震的作用，使患者进行康复运动的同时又不会产生与地面的相对滑动，减震缓冲特性又可以减轻外力对使用者腿部产生的伤害。

42、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果体现在以下方面：

43、在结构上，引入轮滑式脚部组件，采用防滑减震轮滑式机构具有防滑减震的作用，满足患者在康复训练前滑行移动的需要，也满足了患者在康复运动的同时又不会产生与地面的相对滑动，减震缓冲特性又可以减轻外力对使用者腿部产生的伤害。

44、在模式中，提供两种运动模式：平移滑动模式、康复训练模式，在平地滑动模式中通过控制脚部电机转动来实现患者滑行移动的需要，在康复训练模式中通过锁定新型防滑减震轮滑式机构来实现康复运动的同时又不会产生与地面的相对滑动，减震缓冲特性又可以减轻外力对使用者腿部产生的伤害，使患者可以针对不同的环境情况下选择不同的模式，从而更有效、更安全稳定进行下肢康复训练，帮助患者早日回归家庭、回归社会。