阅读说明：本技术 中风康复训练设备 (Apoplexy rehabilitation training equipment ) 是由 吕永桂 潘兆龙 陈凯 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种中风康复训练设备,摆动结构包括连杆、鱼眼轴承、电动推杆、推杆内杆、硅胶脚、转接台、中心轴、球面轴承和轴承座,所述推杆内杆的一端在电动推杆中,另一端与鱼眼轴承连接,所述连杆套在鱼眼轴承中,电动推杆使推杆内杆伸缩,从而改变连杆的角度；所述硅胶脚设置在连杆和站立平台的连接处；所述球面轴承设置在轴承座上,转接台设置在球面轴承上,中心轴贯穿转接台和球面轴承,中心轴与站立平台固定连接。本发明通过机械替代人工康复训练,降低中风患者的康复训练成本,同时增强训练的康复效果。(The invention discloses stroke rehabilitation training equipment, wherein a swinging structure comprises a connecting rod, a fisheye bearing, an electric push rod, a push rod inner rod, a silica gel foot, a switching table, a central shaft, a spherical bearing and a bearing seat, wherein one end of the push rod inner rod is arranged in the electric push rod, the other end of the push rod inner rod is connected with the fisheye bearing, the connecting rod is sleeved in the fisheye bearing, and the electric push rod enables the push rod inner rod to stretch out and draw back so as to change the angle of the connecting rod; the silica gel foot is arranged at the joint of the connecting rod and the standing platform; the spherical bearing sets up on the bearing frame, and the switching platform sets up on the spherical bearing, and the center pin runs through switching platform and spherical bearing, center pin and standing platform fixed connection. The invention reduces the rehabilitation training cost of the apoplexy patient and enhances the rehabilitation effect of the training by replacing the artificial rehabilitation training with the machine.)

中风康复训练设备

技术领域

本发明属于医疗康复技术领域，涉及一种中风康复训练设备。

背景技术

随着我国人口结构正在步入老龄化和伴随着生活质量大幅提高饮食习惯偏向于高盐高热量的改变，导致国内中风发病率正以极高的速度增长，由于医疗技术手段的提高，中风患者存活率不断提高而国民经济的发展又使得中风病人群体越来越受到重视。医学上认为大脑具有可塑性，因此可以通过进行重复的、特定任务训练让患者进行足够的重复性活动从而使患者恢复运动功能，这种方法已经取得良好的临床效果。但是中风病人康复训练需要消耗大量时间，雇佣专业护工花费数额庞大，所以用于中风病人康复训练的设备具有很好的应用前景。

发明内容

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种中风康复训练设备，包括由上至下依次设置的站立平台、摆动结构和平动结构，其中，

所述平动结构包括丝杆滑块、丝杆支撑架、丝杆、电机、导轨、滑块和罩体，其中，所述罩体为盒状，三面有边、一面无边，所述丝杆滑块、丝杆支撑架、丝杆、电机、导轨和滑块均设置在罩体内；所述丝杆的两端由丝杆支撑架固定在罩体底面，所述丝杆滑块套在丝杆上，丝杆滑块与摆动结构固定连接，丝杆滑块在丝杆上运动，从而带动摆动结构直线方向运动；所述电机设置在丝杆的一端，电机启动旋转运动，带动丝杆转动，丝杆转动使丝杆滑块运动；所述滑块设置在导轨上，导轨设置在丝杆两侧，滑块与摆动结构固定连接，丝杆滑块运动带动摆动结构运动，从而带动滑块运动；

所述摆动结构包括连杆、鱼眼轴承、电动推杆、推杆内杆、硅胶脚、转接台、中心轴、球面轴承和轴承座，所述推杆内杆的一端在电动推杆中，另一端与鱼眼轴承连接，所述连杆套在鱼眼轴承中，电动推杆使推杆内杆伸缩，从而改变连杆的角度；所述硅胶脚设置在连杆和站立平台的连接处；所述球面轴承设置在轴承座上，转接台设置在球面轴承上，中心轴贯穿转接台和球面轴承，中心轴与站立平台固定连接。

优选地，所述丝杆滑块为滚珠式。

优选地，所述丝杆滑块、丝杆支撑架、丝杆和电机均设置两个。

优选地，所述连杆、鱼眼轴承、电动推杆、推杆内杆和硅胶脚均设置4个，摆动结构的底面为正方形，4个连杆、鱼眼轴承、电动推杆、推杆内杆和硅胶脚分布在摆动结构的四边。

优选地，所述平动结构的平动行程为±20cm。

优选地，所述摆动结构的摆动角度为±10°。

优选地，所述电机为直流式步进电机。

优选地，还包括扶手，设置在所述平动结构的罩体两侧。

优选地，还包括固定部，设置在所述平动结构的罩体底侧。

优选地，所述固定部包括杆体和滑轮，所述杆体用于固定吊绳，所述滑轮设置在杆体上，用于减小吊绳与杆体的摩擦。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明采用层叠式结构设计将平动与摆动结合起来，平台共分为三层，最上层与中间层间放置摆动机构，中间层与最下层放置平动机构，从而达到二者运动能进行组合运动效果。站立平台需要承受病人的体重，摆动结构放置层架空仅与导轨滑块和丝杆连接件接触需承载摆动机构与站立平台还有病人的重量，所受载荷较大，站立平台和摆动层平板的板材均使用7075铝合金加工制作；为冷处理锻压合金，具有强度高、耐腐蚀性好等优良性能。

附图说明

图1为本发明具体实施例的中风康复训练设备的结构框图；

图2为本发明具体实施例的中风康复训练设备的平动结构的结构示意图；

图3为本发明具体实施例的中风康复训练设备的摆动结构的结构示意图；

图4为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的扶手结构示意图；

图5为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的固定部结构示意图；

图6为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的整体结构示意图；

图7为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的站立平台摆动分析图；

图8为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的站立平台最大摆动角度下连杆受力分析图；

图9为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的电动推杆与连杆角度示意图；

图10为应用本发明具体实施例的中风康复训练设备的连杆推力分析图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

参见图1-3，包括由上至下依次设置的站立平台10、摆动结构20和平动结构30，其中，

平动结构30包括丝杆滑块31、丝杆支撑架32、丝杆33、电机34、导轨35、滑块36和罩体37，其中，罩体37为盒状，三面有边、一面无边，丝杆滑块31、丝杆支撑架32、丝杆33、电机34、导轨35和滑块36均设置在罩体37内；丝杆33的两端由丝杆支撑架32固定在罩体37底面，丝杆滑块31套在丝杆33上，丝杆滑块31与摆动结构20固定连接，丝杆滑块31在丝杆33上运动，从而带动摆动结构20直线方向运动；电机34设置在丝杆33的一端，电机34启动旋转运动，带动丝杆33转动，丝杆33转动使丝杆滑块31运动；滑块36设置在导轨35上，导轨35设置在丝杆33两侧，滑块36与摆动结构20固定连接，丝杆滑块31运动带动摆动结构20运动，从而带动滑块36运动；

摆动结构20包括连杆21、鱼眼轴承22、电动推杆23、推杆内杆24、硅胶脚25、转接台26、中心轴27、球面轴承28和轴承座29，推杆内杆24的一端在电动推杆23中，另一端与鱼眼轴承22连接，连杆21套在鱼眼轴承22中，电动推杆23使推杆内杆24伸缩，从而改变连杆21的角度；硅胶脚25设置在连杆21和站立平台10的连接处；球面轴承28设置在轴承座29上，转接台26设置在球面轴承28上，中心轴27贯穿转接台26和球面轴承28，中心轴27与站立平台10固定连接。

具体实施例中，丝杆滑块31为滚珠式。

丝杆滑块31、丝杆支撑架32、丝杆33和电机34均设置两个。

连杆21、鱼眼轴承22、电动推杆23、推杆内杆24和硅胶脚25均设置4个，摆动结构20的底面为正方形，4个连杆21、鱼眼轴承22、电动推杆23、推杆内杆24和硅胶脚25分布在摆动结构20的四边。

平动结构30的平动行程为±20cm。摆动结构20的摆动角度为±10°。电机34为直流式步进电机。

实施例2

参见图4，还包括扶手40，设置在平动结构30的罩体37两侧，扶手40设置了三级不同高度，具体实施例中可设置多级，固定式扶手40不仅结实耐用，而且对于上肢运动功能完好或者上肢康复训练达到一定恢复水平的使用者可使用扶手40完成下肢康复训练时的辅助站立。扶手40主体材料的选用需要考虑到强度高不易变形、耐腐蚀性好、易焊接等特性，因此扶手40选用奥氏体型不锈钢焊接搭建，该材料具有高塑性、高韧性、无室温脆性、高焊接性能等特点，且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀，并且长时间使用抓握也不会变色生锈。

实施例3

参见图5，还包括固定部50，设置在平动结构30的罩体37底侧；固定部50包括杆体51和滑轮52，杆体51用于固定吊绳，滑轮52设置在杆体51上，用于减小吊绳与杆体51的摩擦。为了解决病人在平台上的站立平衡问题采用五点式安全带，五点式安全带常用于高空作业对人体的固定性好；用于中风病人康复训练设备上不仅可以解决上肢运动也存在障碍的病人的站立平衡问题，也可通过调节安全拉绳的长短来改变使用者对的足部受力。防止病人在康复训练时足部所受压力过大，促进足部血液循环，同时使整个康复训练达到一个循序渐进的效果。设计中使用的五点式安全带需要是符合国家要求技术标准，并通过了安全生产监督管理部门认可、具备“入网许可证”的合格产品，这样可以保证病人在进行康复训练时的安全性与可靠性。加装杆体51与滑轮52，滑轮52可消除安全带吊绳与杆体51之间的摩擦，同时起到固定吊绳的作用。因为杆体51向外伸出，所受到的力矩比扶手40大，因此杆体51材料选用强度很高的40CrNiMoA合金结构钢，整体结构参见图6。

站立平台10尺寸为1200mm×1200mm×500mm，由于病人中肥胖者居多，因此站立平台10需具备承重150kg的能力，并能在最大载重下保持平动及摆动。平动方式采取步进电机34和滚珠丝杆滑块31带动站立平台10平面完成平台的平动功能，滚珠丝杆滑块31利用丝杆33上的螺纹配合将步进电机34的旋转运动变为丝杆滑块31的直线运动，同时还有传动效率高、运动时平稳性好、耐用性较高、使用可靠性高、同步性好等特点，可保障站立平台10使用过程中的可靠性与稳定性电机34采用的是国产亿星科技有限公司的86BYG250H步进伺服电机34，因为该电机34具有扭矩大、输出稳定、低噪音、使用寿命长等优点。

摆动过程可以近似看作震动模拟过程，在站立平台10四边的下方分别安装放置电动推杆23和鱼眼轴承22，通过电动推杆23的伸缩控制连杆21的角度来实现站立平台10径向和轴向的摆动。同时考虑到使用者站立在站立平台10上时中心受力变形问题，所以在中心轴27处加装转接台26、球面轴承28和轴承座29，以提供给平台竖直方向上的支撑力。电动推杆23采用国产睿之杰电器有限公司生产的L型电动推杆23型号为JU-TGB-6，通过直流驱动，具有噪音小、推力大等不错的工作性能。

站立平台10和摆动结构20的平板的板材均使用7075铝合金加工制作；7075铝合金是一种冷处理锻压合金，具有强度高、耐腐蚀性好等优良性能。平动结构30与地面直接接触主要受挤压力作用，对于材质要求较为宽松所以选用一般性能的45钢即可；平动结构30底部下还可以设置高度调节的垫脚增加平台稳定性。

另外平动结构30通过加装罩体37设计成罩式，原因之一是为该设计可对平动结构30和摆动机构起到保护作用，二是能够有效避免设备在工作时有人误将手脚伸入放置层，三是使整体更加美观。设计成三面包裹，无包裹的一面便于平动时上层结构伸出。罩体37的底板上预留孔位，可直接***并固定稳定扶手40等装置，安装时省力。整个设备占地面积为120cm×120cm，需要具备±20cm的平动行程、±10°的摆动角度。将上两层平板的尺寸进行缩减处理摆动结构20，以避免设备在运动过程中罩式底板与上两层平台平板干涉，保证各机构放置层正常工作。

对于本发明的受力分析如下，参见图7-图10，首先对各个结构进行受力分析验证其安全性与可行性，已知丝杆33的扭矩T为12N.m，丝杆33的传动效率η取0.9，丝杆33的导程L取64mm，根据丝杆33推力公式p＝2πηT/L算得总推力为2120N，平动结构30在运动过程中主要克服上层摆动结构20、站立平台10和使用者的合重力对平动结构30的导轨35产生的摩擦阻力，为保证计算结果的可靠性，应对估算出的质量增加多余量取1.2倍，估算平动结构30放置层质量m₃＝38kg，摆动结构20放置层质量m₂＝133kg，站立层质量m₁＝114kg。算得导轨35所承受的来自滑块36的重力为3793N，考虑到实际应用中由于安装平行度，为消除间隙采用的预紧，回珠器曲线失真，内外管道一致性等因素的影响，取滑块36导轨35间摩擦系数为0.15，因此可算得丝杆33运动时所需克服的滑块36与导轨35间摩擦阻力大小为418.95N，可知丝杆33推力远大于摩擦阻力，所以平动结构30选用的86BYG250H全闭环高速恒转矩步进伺服电机34可保证平动系统正常平稳工作。

参见图7，摆动结构20大小为110cm×110cm，硅胶脚25的中心与站立平台10的平板边缘的距离l₁＝100mm，连杆21长度l₂＝260mm；站立平台10具备±10°的摆动角度，站立平台10水平时站立平台10的平板与摆动结构20的平板间的高度差h₁＝193mm，由受力分析可知连杆21与站立平台10的平板间夹角越小，连杆21所受到的轴向力和水平方向上的力便越大，可算出当站立平台10摆动α＝10°时，算得连杆21顶端下降的高度Δh＝0.5×(l-2l₁)·sinα＝78.14mm，此时站立平台10水平时其平板与摆动结构20的平板间高度差h₂＝h₁-Δh＝114.86mm，可知此时连杆21与数值方向上的夹角β＝arccos(h₂/l₂)＝63.78°，为保证摆动动作正常进行，需考虑极端情况下站立层平台平板与平台载重全部作用于一根连杆21上受力分析参见图8，站立平台10允许最大承受质量m_max＝200kg，则在最大负载下压力G＝(m₁+m_max)g＝3077.2N，因此连杆21在水平方向上所受的力f_a1＝Gtan63.78°＝6248.19N，可计算出作用于连杆21的径向力F_a＝F_a1·cos63.78°＝2760.57N已知电动推杆23的电机的额定推力F_额＝8500N，摆动结构20尺寸中连杆21底端硅胶脚25与电动推杆23旋转铰链底座间距离S＝580mm，参见图9根据勾股定理可得 因此电动推杆23与连杆21间的夹角范围为26.22°～68.64°，根据受力分析图10可得出电动推杆23作用在连杆21径向上最小推力F_t＝F_额·cos(Π/2-Y)＝3755.46N，则电动推杆23作用在连杆21上的最小推力F_t＝3755.46N＞F_a＝2760.57N，故电动推杆23电机在设计的最大负载下能保证正常工作；经计算设备各个结构的力学指标达到安全要求。

使用时病人先站在站立平台10上，由看护人员将五点式安全带正确牢牢穿在病人身上，通过固定部50的滑轮52适当调节吊绳以减小病人的体重对足部的压迫，等病人双手握住稳定扶手40之后，接通电源，设备启动，站立平台10模拟走步动作，病人下肢可以借力一起运动，根据病人的身体状况可以选择辅助训练时长，随着训练次数的增加，根据病人的恢复程度，适当缩小吊绳上升高度来加重病人足部的负担进一步恢复病人的下肢力量。