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1.本实用新型涉及康复设备技术领域,具体涉及一种上下肢康复训练设备的运动机构。
2.上下肢主被动康复训练器能自动、连续地牵引病人进行上、下肢康复运动治疗,加强其血液循环,防止肌肉萎缩、上下肢关节僵硬,适用于各种神经系统疾病、运动器官疾病、内脏器官疾病及代谢障碍性疾病等,可以贯穿康复治疗的整个过程,主要用于康复科,治疗师可根据患者的具体情况选择主动运动或被动运动、上肢康复运动或下肢康复运动。正确的、科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常显着的作用。
3.上下肢主被动康复训练器是一种圆周运动设备,在不同康复阶段的病人需要使用不同旋转半径的圆周运动做康复训练,当前市场上的同类设备的旋转半径调整方式为手动调节,且需要在停机状态下将病人肢体移出后调整,且调整档位为固定半径。这种操作需要对治疗师做相关操作培训,且有一定的劳动强度,费时费力。
4.另外,作为一种圆周运动的康复设备,在训练时只能进行单调的圆周运动,不能在主动或被动训练时带动病人肢体做其他运动轨迹的训练,康复训练形式单一。
5.为解决上述技术问题,本实用新型提供一种上下肢康复训练设备的运动机构。
6.本实用新型采用的第一技术方案是:一种上下肢康复训练设备的运动机构,包括机架,对称设于机架两侧的第一转盘和第二转盘,机架内设有第一伺服电机、第二伺服电机及传动轴,第一转盘和第二转盘结构相同,均包括可转动地安装在机架上的空心转轴及固定套装在空心转轴上的转盘本体,第一转盘本体上固定安装有第一滑轨,第一滑轨上滑动安装有第一滑块,第二转盘本体上固定安装有第二滑轨,第二滑轨上滑动安装有第二滑块;传动轴的两端分别可转动地从两个空心转轴中伸出,伸出端分别通过传动机构与第一滑块和第二滑块连接;第一伺服电机通过第一减速机构驱动传动轴转动,第二伺服电机通过第二减速机构驱动第一转盘和第二转盘同步转动;当传动轴的转速与转盘的转速相等时,两滑块与两转盘同步转动且相对于两滑轨静止,当传动轴的转速与转盘的转速不相等时,两滑块即与两转盘同步转动又分别在两滑轨上滑动。
7.本实用新型采用的第二技术方案是在第一技术方案上的改进,本实用新型采用的第二技术方案是:第一减速机构及第二减速机构设于一个减速箱中,第一减速机构由第一蜗杆a和第一蜗轮b组成,第一蜗杆a与第一伺服电机的输出轴同心连接,第一蜗杆a与第一蜗轮b啮合传动连接,传动轴作为蜗轮轴固定套装在第一蜗轮的中心部;第二减速机构由第二蜗杆a和第二蜗轮b组成,第二蜗杆a与第二伺服电机的输出轴同心连接,第二蜗杆a与第二蜗轮b啮合传动连接,第二蜗轮b的蜗轮轴的两端均固体套装有主动齿轮,空心转轴上固定套装有被动齿轮,主动齿轮与被动齿轮啮合传动连接。
8.本实用新型采用的第三技术方案是在第二技术方案上的改进,本实用新型采用的第三技术方案是:传动机构由传动齿轮和传动齿条组成,传动齿轮固定套装在传动轴上,传动齿条分别设置在第一滑块及第二滑块上。
9.本实用新型采用的第四技术方案是在第二技术方案上的改进,本实用新型采用的第四技术方案是:传动机构由曲柄和连杆组成,曲柄一端固定套装在传动轴上,另一端铰接连杆,两连杆的另一端分别铰接第一滑块或第二滑块。
10.本实用新型采用的第五技术方案是在第三或第四技术方案上的改进,本实用新型采用的第五技术方案是:第一滑轨设于第一转盘本体的上端,第二滑轨设于第二转盘本体的下端,第一滑块与第二滑块沿传动轴的轴线.本实用新型采用的第六技术方案是在第一技术方案上的改进,本实用新型采用的第六技术方案是:第一减速机构的输入轴与第一伺服电机的输出轴同心连接,第一减速机构设有单根输出轴,单根输出轴上固体套装有第一同步带轮,第一同步带轮通过第一同步带与传动轴连接;第二减速机构的输入轴与第二伺服电机的输出轴同心连接,第二减速机构设有两根输出轴,两根输出轴上均套装有第二同步带轮,第二同步带轮分别通过两根第二同步带与第一转盘和第二转盘连接。
12.本实用新型采用的第七技术方案是在第六技术方案上的改进,本实用新型采用的第七技术方案是:第一减速机构和第二减速机构均为蜗轮蜗杆减速机构。
13.本实用新型采用的第八技术方案是在第六技术方案上的改进,本实用新型采用的第八技术方案是:传动机构由传动齿轮和传动齿条组成,传动齿轮固定套装在传转轴上,传动齿条分别设置在第一滑块及第二滑块上。
14.本实用新型采用的第九技术方案是在第六技术方案上的改进,本实用新型采用的第九技术方案是:传动机构由曲柄和连杆组成,曲柄一端固定套装在传动轴上,另一端铰接连杆,连杆的另一端铰接第一滑块或第二滑块。
15.本实用新型采用的第十技术方案是在第八或第九技术方案上的改进,本实用新型采用的第十技术方案是:第一滑轨设于第一转盘本体的上端,第二滑轨设于第二转盘本体的下端,第一滑块与第二滑块沿传动轴的轴线.本实用新型的有益效果:
17.1.本实用新型采用双电机作为驱动的动力源,经减速机输出后,动力源呈同轴心输出,第一电机输出的动力源驱动传动轴转动,第二电机输出的动力源驱动第一转盘和第二转盘转动,传动轴通过齿轮齿条或曲柄连杆机构与转盘连接,当传动轴的转速与转盘的转速相等时,两滑块与两转盘同步转动且相对于两滑轨静止,滑块可带动病人肢体做旋转运动;当传动轴的转速与转盘的转速不相等时,两滑块既与两转盘同步转动又分别沿两滑轨滑动,即两滑块支撑病人肢体的固定点同时做靠近传动轴中心或远离传动轴中心的滑动运动及绕传动轴中心的同步转动运动,并且滑块与滑轨的相对滑动距离由两电机协同控制,从而可实现本技术的无级变径功能,且可实现病人肢体固定点在平面内做圆形或椭圆形的任意曲线运动,从而实现多种运动轨迹。
18.2、本实用新型采用双电机驱动实现两运动点在二维平面内的变径圆周运动,左右侧运动点作为肢体运动的引导点,当设定抗阻力矩时,通过改变上肢或下肢运动半径,可实现等效作用于患者臂部或腿部抗阻力矩的变化,对应运动半径越短,等效作用于患者臂部
31.1、第二伺服电机;2、集成减速箱;3、第二转盘;4、第一转盘;5、第一伺服电机;6、第一齿轮;7、第一齿条滑块;8、第一滑轨;9、第二蜗杆;10、第二蜗轮;11、第一蜗轮;12、第一蜗杆;13、箱体;14、输出轴二;15、齿轮一;16、输出轴三;17、传动轴;18、第二滑轨;19、第二齿轮;20、第二齿条滑块;21、齿轮二;
32.101、机架;102、第二转盘;103、第二滑轨;104、第二连杆;105、第二曲柄;106、第二伺服减速电机;107、第一转盘;108、第一伺服减速电机;110、第一连杆;111、第一曲柄;112、第一滑轨;113、第一同步带;114、第三同步带;115、传动轴;116、第二同步带。
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及一种优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.参阅图1~图5,本实施例提供一种用于上下肢康复训练的运动机构,包括第二伺服电机1、第一伺服电机5、集成减速箱2、传动轴17、第二转盘3及第一转盘4。
36.集成减速箱2包括箱体13,箱体13内设有两套蜗轮蜗杆减速机构和两组齿轮机构。在本实施例中,集成减速箱2同时起到机架的作用,本技术使用时,通过集成减速箱2将本机构固定在上下肢康复训练设备上。
37.箱体13的下方设置第一伺服电机5和第二伺服电机1,箱体13底部固定在第一伺服电机5和第二伺服电机1上,第一伺服电机5和第二伺服电机1的输出轴向上伸入到箱体13内。
38.第一套蜗轮蜗杆减速机构由第一蜗杆12和第一蜗轮11组成,第一蜗杆12与第一伺服电机5的输出轴同心连接,第一蜗杆12与第一蜗轮11啮合传动连接,第一蜗轮11的蜗轮轴即为传动轴17,可实现第一伺服电机5驱动传动轴17旋转。
39.第二套蜗轮蜗杆减速机构由第二蜗杆9和第二蜗轮10组成,第二蜗杆9与第二伺服
40.输出轴二14和输出轴三16同轴心设置在箱体13的左右两侧,且通过轴承支撑可分别做旋转运动。输出轴二14和输出轴三16均为空心轴,传动轴17的右端从输出轴三16中穿出,传动轴17的左端从输出轴二14中穿出。
41.第一齿轮组15由主动齿轮和被动齿轮组成,主动齿轮固定套装在第二蜗轮右侧的蜗轮轴上,被动齿轮固定套装在输出轴三16上,主动齿轮和被动齿轮啮合传动连接;第二齿轮组21由主动齿轮和被动齿轮组成,主动齿轮固定套装在第二蜗轮左侧的蜗轮轴上,被动齿轮固定套装在输出轴二14,主动齿轮和被动齿轮啮合传动连接。通过上述结构可实现第二伺服电机1驱动输出轴三16和输出轴二14同步旋转。
42.输出轴二14上套装有第一转盘4,传动轴17伸出输出轴二14的一端固定套装有第一齿轮6,第一转盘4上设有第一滑轨8,第一滑轨8上滑动设有第一齿条滑块7,第一齿条滑块7上的齿条和第一齿轮6组成齿轮齿条结构,从而使传动轴17可以驱动第一齿条滑块7在第一滑轨8上滑动。且当输出轴二14的旋转速度与传动轴17的旋转速度相同时,第一齿条滑块7相对于第一转盘4静止,并可随同第一转盘4一起旋转,第一齿条滑块7可带动病人肢体做旋转运动。当输出轴二14的旋转速度与传动轴17的旋转速度不同时,第一齿条滑块7相对于第一转盘4可进行相对滑动,第一齿条滑块7上支撑病人肢体的固定点同时进行滑动,从而改变旋转半径,相对滑动的距离由第二伺服电机1和第一伺服电机5协同控制,从而实现无级变径的功能。基于上述原理,可实现第一齿条滑块7上支撑病人肢体的固定点在平面内做任意曲线的运动,从而实现多种运动轨迹。
43.输出轴三16上固定套装有第二转盘3,传动轴17伸出输出轴三16的一端固定套装有第二齿轮19,第二转盘3上设有第二滑轨18,第二滑轨18上滑动设有第二齿条滑块20,第二齿条滑块20上的第二齿条和第二齿轮19组成齿轮齿条结构,从而传动轴17可以驱动第二齿条滑块20在第二滑轨18上滑动。当输出轴三16的旋转速度与传动轴17的旋转速度相同时,第二齿条滑块20相对于第二转盘3静止,并可随同第二转盘3一起旋转,第二齿条滑块20可带动病人肢体做旋转运动。当输出轴三16的旋转速度与传动轴17的旋转速度不同时,第二齿条滑块20相对于第二转盘3可进行相对滑动,第二齿条滑块20上支撑病人肢体的固定点同时进行滑动,从而改变旋转半径,相对滑动的距离由第二伺服电机1和第一伺服电机5协同控制,实现无级变径的功能。基于上述原理,可实现第二齿条滑块20上支撑病人肢体的固定点在平面内做任意曲线的运动,从而实现多种运动轨迹。
44.第一齿条滑块7安装于第一转盘4下端,第二齿条滑块20安装于第二转盘3上端,第一齿轮6和第二齿轮19同时安装于传动轴17上,在第一伺服电机5驱动传动轴17转动时,第一齿轮6和第二齿轮19同步同向运动,通过齿轮齿条机构传动,第一齿条滑块7和第二齿条滑块20的运动轨迹基于传动轴17的旋转中心对称,从而实现病人两侧肢体对称运动。
46.参阅图6~图10,本实施例提供另一种用于上下肢康复训练设备的运动机构,包括机架101、第一伺服减速电机106、第一伺服减速电机108、同步带、同步带轮、传动轴115、第一转盘107、第二转盘102及两套曲柄滑块机构。
47.第二伺服减速电机106及第一伺服减速电机108安装在机架101的底部,传动轴115通过轴承可转动地安装在机架101的上端,且传动轴115的两端分别从机架的两侧伸出。第
一转盘107和第二转盘102分别可转动地同心套装在传动轴115的两个伸出端。
48.第二伺服减速电机106包括第二伺服电机及第二减速机,第二伺服电机的输出轴与第二减速机的输入轴连接,第二减速机设有两个输出轴,分别用于安装第一、第二两个同步带轮,第一同步带轮通过第一同步带113与第一转盘107连接,第二同步带轮通过第二同步带116与第二转盘102连接,第二伺服减速电机106通过第一同步带113和第二同步带116将旋转动力传递到第二转盘102和第一转盘107。优选第二减速机为蜗轮蜗杆减速机。
49.第一伺服减速电机108包括第一伺服电机及第一减速机,第一伺服电机与第一减速机的输入轴连接,第一减速机设有一个输出轴,输出轴端安装第三同步带轮,第三同步带轮通过第三同步带114将动力传递到传动轴115上,从而带动传动轴115转动。优选第一减速机为蜗轮蜗杆减速机。
50.第一转盘107上安装有由第一连杆110、第一曲柄111和第一滑轨112构成第一曲柄滑块机构,第一连杆110一端固定套装在传动轴115上,另一端铰接第一曲柄111,第一曲柄111的另一端铰接第一滑块,第一滑块滑动设于第一滑轨112上,第一滑轨112固定在第一转盘107;第二伺服减速电机108通过传动轴115驱动第一滑块做直线运动。第一滑块用于固定病人肢体。
51.在第二伺服减速电机106和第一伺服减速电机108耦合工作时,第一滑块可进行相对于机架101的旋转运动,也可进行相对于第一转盘107的直线运动,直线运动起到改变旋转半径的作用,第一转盘107带动第一滑块进行旋转,由运动合成原理可知,病人肢体在第一滑块的带动下可进行平面内的任意轨迹运动。
52.第二转盘102上安装有由第二连杆104、第二曲柄105和第二滑轨103构成第二曲柄滑块机构,第二连杆104一端固定套装在传动轴115上,另一端铰接第二曲柄105,第二曲柄105的另一端铰接第二滑块,第二滑块滑动设于第二滑轨103上,第二滑轨103固定在第二转盘102上;第二伺服减速电机108通过传动轴115驱动第二滑块做直线运动。第二滑块用于固定病人肢体。
53.第二滑轨103安装于第二转盘102的下端,第一滑轨112安装于第一转盘107的上端,第一滑块与第二滑块相对于传动轴115的轴线上,在第一伺服减速电机108驱动传动轴115转动时,第一曲柄111和第二曲柄105同步同向运动,通过连杆驱动第一滑块和第二滑块的运动轨迹基于传动轴115的轴线中心对称,从而实现病人两侧肢体对称运动。
54.在第二伺服减速电机106和第一伺服减速电机108耦合工作时,第二滑块可进行相对于机架101的旋转运动,也可进行相对于第二转盘102的直线运动,直线运动起到改变旋转半径的作用,第二转盘102带动第二滑块进行旋转,由运动合成原理可知,病人肢体在第二滑块的带动下可进行平面内的任意轨迹运动。
55.由上述可知机构左右侧各有一套带动病人肢体末端运动的直线旋转耦合机构,机构可在平面内做任意轨迹的运动,可带动病人左右侧肢体进行协调的镜像康复运动。
56.参阅图11,将本实用新型的运动机构安装于下肢主被动康复训练器,病人下肢通过固定架固定在滑块上,滑块可带动病人左右侧肢体进行协调的镜像康复运动,从而可实现滑块相对于转盘旋转中心的无级变径功能、滑块在转盘平面内的圆形或椭圆形等任意运动轨迹以及等效作用于患者臂部或腿部作用力的变化。
57.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。
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