阅读说明：本技术 一种膝关节自适应康复装置 (Knee joint self-adaptation rehabilitation device ) 是由 石志新 钟童童 叶梅燕 谢冬福 谢金发 于 2020-02-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种膝关节自适应康复装置。包括可移动轴,所述可移动轴两端分别与机架构成移动副一、移动副二,曲柄一端通过转动副一与可移动轴转动连接,曲柄另一端通过转动副二与滑块一转动连接,滑块一与摆杆通过移动副三滑动连接,摆杆与机架通过转动副三转动连接,连杆一端由转动副四与摆杆转动连接,连杆另一端由转动副五与滑块二滑动连接,滑块二通过移动副四与机架滑动连接,气缸一端与滑块二滑动连接,气缸另一端与机架固定连接。本发明可根据膝关节病患程度和康复训练阶段来调节训练角度和阻尼力,具有自适应强、使用方便、运动平稳等优点。(The invention discloses a knee joint self-adaptive rehabilitation device. The crank is connected with the movable shaft in a rotating mode through a first revolute pair, the other end of the crank is connected with a first sliding block through a second revolute pair in a rotating mode, the first sliding block is connected with the oscillating bar through a third revolute pair in a sliding mode, the oscillating bar is connected with the rack in a rotating mode through a third revolute pair, one end of a connecting rod is connected with the oscillating bar in a rotating mode through a fourth revolute pair, the other end of the connecting rod is connected with the second sliding block through a fifth revolute pair in a sliding mode, the second sliding block is connected with the rack in a sliding mode through a fourth revolute pair, one end of an air cylinder is connected with the second sliding block in a sliding mode. The invention can adjust the training angle and the damping force according to the knee joint disease degree and the rehabilitation training stage, and has the advantages of strong self-adaption, convenient use, stable movement and the like.)

一种膝关节自适应康复装置

技术领域

本发明涉及医疗机械技术领域，是一种医疗辅助康复器械，更具体地说是一种膝关节自适应康复装置。

背景技术

随着社会的不断发展进步，老龄化趋势日愈严重，中老年骨关节中常见的病种中包括痛风湿性关节炎、肩周炎、膝关节炎等疾病。其次，随着人们参与户外活动和比较剧烈的体育赛事的增多，在这些活动与赛事中，人们难免会因为比赛中的一些意外。根据运动损伤统计结果表明，人体损伤部位比例最高的是关节损伤，而膝关节损伤比例高居榜首，所以研究膝关节康复器械具有重大意义。不论是膝关节受伤术后人群的膝关节康复还是老年人在平时对于膝关节的锻炼都可以借助被动式的膝关节康复器进行膝关节的康复训练。尤其是术后病人膝关节可能会出现组织的粘连等问题，造成肌肉的挛缩使膝关节的康复更加困难，在这种情况下，膝关节康复器械的设计与制造就显得尤为重要。在现代社会人力成本越来越高的条件下，能够符合膝关节康复的医疗器械将给全社会带来福音。

现有的膝关节康复装置训练角度的调节是通过控制驱动器来调节的，如果驱动器出现故障将造成膝关节二次伤害，加重膝关节的损伤。因此，亟需设计一种膝关节自适应康复装置来解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种膝关节损伤患者进行康复训练的器械。该康复训练器械可根据医嘱的训练计划来实时调整训练所需的阻尼力。随着康复阶段的进行，逐渐增大膝关节屈伸角训练最大值，从而达到康复的目的。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现：一种膝关节自适应康复装置，由可移动轴、曲柄、滑块一、摆杆、扭簧、连杆、滑块二、机架、气缸以及四个移动副和五个转动副组成，可移动轴两端分别与机架构成移动副一、移动副二,所述可移动轴中部设置有转动副一,可移动轴通过转动副一转动连接曲柄的一端，所述曲柄另一端通过转动副二与滑块一转动连接，滑块一与摆杆通过移动副三滑动连接，所述摆杆通过转动副三与机架转动连接，所述摆杆远离滑块一的一端通过转动副四与连杆的一端转动连接，所述连杆另一端通过转动副五与滑块二转动连接，所述滑块二通过移动副四与机架滑动连接，所述滑块二远离机架的一端与气缸的内壁滑动连接，所述气缸与机架固定连接。

在本实施例中：所述可移动轴可以沿轴向上下移动，实现训练角度无级调节。

在本实施例中：所述的摆杆与连杆长度均可调节。

在本实施例中：所述摆杆与连杆的连接处安装有扭簧，所述扭簧的臂角为180°。

在本实施例中：所述气缸中的活塞移动方向与滑块二移动方向平行，可以调节气缸的进气量来改变训练要求的阻尼力，使得运动平稳。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)装置结构简单，控制方便，通过可移动轴的上下移动，实现训练角度无极调节的功能；

(2)由于采用了串联式组合机构，较单一的曲柄滑块机构装置运动更加平稳，有效的缓解了对膝关节的损伤；

(3)可根据患者的病患程度和医嘱的训练计划来调节膝关节训练角度的范围，随着康复阶段的进行，逐渐增大膝关节屈伸角训练最大值，从而达到康复的目的；

(4)可根据患者的病患程度和医嘱的训练计划，通过调节气缸的进气量，调节好气缸的输出力，为滑块二运动提供所需的阻尼力，实时调整训练所需的阻尼力。

附图说明

附图1为本发明的机构运动初始状态。

附图2为本发明机构膝关节屈伸角最大值为a₁时的运动状态。

附图3为本发明机构膝关节屈伸角最大值为a₂时的运动状态。

附图标记：可移动轴1，曲柄2，滑块一3，摆杆4，扭簧5，连杆6，滑块二7，机架8，气缸9，转动副一R1，转动副二R2，转动副三R3，转动副四R4，转动副五R5，移动副一P1，移动副二P2，移动副三P3，移动副四P4。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示，一种膝关节自适应康复装置，由可移动轴1、曲柄2、滑块一3、摆杆4、扭簧5、连杆6、滑块二7、机架8、气缸9以及四个移动副和五个转动副组成，可移动轴1两端分别与机架8构成移动副一P1、移动副二P2,在移动副一P1和移动副二P2的导向作用下，可移动轴1可以上下移动，所述可移动轴1中部设置有转动副一R1,可移动轴1通过转动副一R1转动连接曲柄2的一端，所述曲柄2另一端通过转动副二R2与滑块一3转动连接，滑块一3与摆杆4通过移动副三P3滑动连接，所述摆杆4通过转动副三R3与机架8转动连接，所述曲柄2、滑块一3和摆杆4构成摆动导杆机构，所述摆杆4远离滑块一3的一端通过转动副四R4与连杆6的一端转动连接，膝关节病患者将下肢大腿通过柔性件绑附在摆杆4上，小腿通过柔性件绑附在摆杆6上，此时膝关节屈伸角度等效为连杆6与摆杆4通过转动副四R4转动的角度，通过调节可移动轴1的高度进而调节膝关节屈伸角的最大值，使其符合医嘱的训练计划，病患者可以根据康复状况逐渐增大膝关节屈伸角训练最大值。所述连杆6另一端通过转动副五R5与滑块二7转动连接，所述滑块二7通过移动副四P4与机架8滑动连接，所述滑块二7远离机架8的一端与气缸9的内壁滑动连接，所述气缸9与机架8固定连接，通过调节气缸9的进气量，调节好气缸9的输出力，为滑块二7运动提供所需的阻尼力，根据医嘱的训练计划，实时调整训练所需的阻尼力，亦即调整训练的强度。

在本实施例中：所述可移动轴1可以沿轴向上下移动，实现训练角度无级调节。

在本实施例中：所述的摆杆4与连杆6长度均可调节，满足不同人体下肢长度训练需求，提高训练过程的舒适性。

在本实施例中：所述摆杆4与连杆6的连接处安装有扭簧5，所述扭簧5的臂角为180°，扭簧5减小了膝关节冲击振动，使得运动平稳。

在本实施例中：所述气缸9中的活塞移动方向与滑块二7移动方向平行，可以调节气缸9的进气量来改变训练要求的阻尼力，使得运动平稳。

如附图2所示，设置可移动轴1高度H₁后，固定移动副一P1和移动副二P2，驱动转动副一R1，摆杆4与连杆6相对转动角度的最大值为a₁，亦即膝关节屈伸角度最大值为a₁。

如附图3所示，设置可移动轴1高度H₂时，固定移动副一P1和移动副二P2，驱动转动副一R1，摆杆4与连杆6相对转动角度的最大值a₂,亦即膝关节屈伸角度最大值为a₂。

本发明的工作原理：曲柄2、滑块一3、摆杆4构成摆动导杆机构，摆杆4、连杆6和滑块二7构成类似于曲柄滑块机构。为了尽可能的方便调节康复训练角度，尽可能减少杆长的变动，当可移动轴1移动到一定高度时，初始状态调节好气缸9的输出力，为滑块二7运动提供所需的阻尼力，摆杆4一端与连杆6共线，摆杆4另一端应呈竖直状态，通过在摆杆4与连杆6联接处添加扭簧5以及气缸9的共同作用使得运动平稳。根据不同人体下肢长度来调节摆杆4与连杆6的长度，将人体下肢大腿通过柔性件绑附在摆杆4上，小腿通过柔性件绑附在摆杆6上，此时膝关节屈伸角度等效为连杆6与摆杆4转动副四转动的角度，通过调节可移动轴1的高度进而调节膝关节屈伸角度最大值，实际使用时初始状态为人体下肢处于伸直状态，根据医嘱的训练计划，实时调整训练所需的阻尼力，随着康复阶段逐渐的进行，逐渐增大膝关节屈伸角训练最大值，从而达到康复的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。