一种上下肢主被动康复训练系统的转向装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种上下肢主被动康复训练系统的转向装置，属于医疗康复装置。


背景技术：

2.近年来，上下肢运动障碍患者数量不断增加，对上下肢主被动康复训练系统的功能需求也在不断增加，因此生产一款适合患者需求的上下肢主被动康复训练系统极为重要。运动训练在肢体运动障碍疾病患者的功能恢复过程中，起到了非常重要的作用，而传统的上下肢主被动康复训练系统是由患者握紧旋转把手进行游戏训练，通过两侧把手控制游戏内人物的方向，最后根据游戏的表现判断患者康复程度，从而达到康复训练的目的。传统的上下肢主被动康复训练系统只能重复的做圆周运动，无法提供训练过程中的转向运动，训练模式单一，在长时间训练后容易疲劳或者失去兴趣。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种上下肢主被动康复训练系统的转向装置，不仅能够为患者提供上下肢的圆周运动锻炼，也能够为患者提供上下肢的转动运动锻炼。
4.技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种上下肢主被动康复训练系统的转向装置，包括安装板、轴承安装座、轴承、旋转轴、编码器、限位机构和复位机构；
6.所述轴承安装座固定在安装板上，轴承安装座与轴承的外圈固定，旋转轴与轴承的内圈固定；通过复位机构连接旋转轴和安装板，通过编码器检测旋转轴的转动角度，通过限位机构限制旋转轴的转动角度；在旋转轴的左右两侧设置有连接左右侧把手/踏脚的连接柱；
7.所述限位机构包括凸块，凸块与旋转轴保持固定，在轴承安装座上设置有环绕旋转轴旋转方向的切口，凸块朝向切口并延伸至切口内；旋转轴的旋转角度通过切口大小限定。
8.本装置在初始时，由于复位机构的存在，左右侧把手/踏脚处于无偏转状态；以把手为例，当患者双手分别握住左右把手时，双手可以各自进行圆周运动，若双手提供的相对方向的力不平衡，此时会使得连接左右把手的旋转轴发生转动，在效果上就显示出一种转弯的效果；为了避免过大的转动导致患者失衡，对旋转轴能够转动的最大角度进行限定，即使用了限位机构；为了避免过小的力不平衡就能够使得旋转轴转动，设计了复位机构，也即提供一个初始阻抗，当左右力平衡差达到阻抗值后才会导致旋转轴转动；同时，编码器的设计能够对旋转轴的转动角度进行检测，便于后期计算左右两侧的力差，或者设计相应的驱动电机，能够实现旋转轴转动方向运动的锻炼。
9.优选的，所述复位机构包括复位弹簧（直线压缩弹簧）和弹性柱塞；所述复位弹簧
的一端与安装板连接，另一端与旋转轴连接；所述弹性柱塞安装在轴承安装座内侧朝向旋转轴，在旋转轴的对应位置设置球槽；在复位弹簧自然状态下，弹性柱塞的球头顶在球槽内，左右侧把手/踏脚无偏转。本案给出的复位机构的设计方案，同时考虑了复位和定位问题，还兼顾了迫使旋转轴发生旋转的初始阻抗问题；结构简单、成本低、易实现。所述复位机构也可以基于碟簧和扭簧进行具体的结构设计，在进行产品设计时，需要考虑到碟簧和扭簧的安装柱位置以及端脚的连接；相对来说，我们认为选用直线压缩弹簧更为简单，维护和检修也更为方便。
10.优选的，所述旋转轴的一端与轴承连接，旋转轴的另一端固定有连接板，轴承安装座位于安装板和连接板之间，凸块设置在连接板上；所述把手/踏脚安装在驱动电机上，驱动电机的输出轴与连接柱连接；所述连接板上设置有驱动电机的电机安装座。本案设计考虑到了转向装置所应用的环境，将左右侧把手/踏脚所使用到的驱动电机的安装考虑在内，对结构进行了整体设计，避免整车结构过于复杂；体现了本案在设计初始时考虑到的在对整车不进行大改的前提下，提升患者在锻炼时的趣味性。本案的转向装置作为一个独立的结构，通过安装板连接整车，通过连接板连接左右侧把手/踏脚，无需对整车进行大的改动。
11.当患者握紧两侧把手开始训练时，两侧的把手会连同中间的驱动电机一起在中间的旋转轴上旋转，旋转轴会因左右两侧把手施加的力大小不同产生一定角度的旋转，上侧编码器采集旋转角度的大小反馈至上下肢主被动康复训练系统，同时游戏内人物将匹配把手旋转相应的角度，以此达到转向的目的，将患者现实中的转向与游戏中的转向统一。
12.优选的，所述轴承为一对圆锥滚子轴承、角接触轴承、深沟球轴承或平面轴承。本案优选采用一对圆锥滚子轴承，由本案的使用环境可知，本案使用的轴承需要承当一定的轴向力，若轴承不能满足轴向力需求，将可能导致左右侧把手/踏脚的滑脱，对患者造成伤害，是不能接受的。
13.优选的，所述旋转轴安装在驱动电机上。现有的上下肢主被动康复训练系统主要针对的还是圆周运动的锻炼，对左右肢对抗的转动锻炼相对未见，本案提供了这样的一个思路，在未来，我们可以驱动电机提供的的力矩进行控制，根据患者的能力使得患者始终能够提供一个稳定的或经规划的变动的左右肢对抗的转动锻炼。这种设计思路要求一方面要能够对旋转轴的转动角度进行监测，提供驱动电机的反馈控制数据；另一方面需要驱动电机提供一个辅助的驱动力，使得患者能够在能力范围内完成设计任务，提高患者锻炼的成就感和继续锻炼的积极性。
14.有益效果：本实用新型提供的上下肢主被动康复训练系统的转向装置，相对于现有技术，在康复游戏训练过程中增加了转向功能，利用患者游戏训练时对两侧把手施加力的大小不同，控制手柄转向，上方编码器识别转向角度，能精准的识别患者的转向意图，配合游戏完成训练。增加了游戏体检感，有利于对患者的治疗。
附图说明
15.图1为本实用新型连接把手的立体结构示意图；
16.图2为图1的局部放大结构示意图；
17.图3为采用本实用新型的上肢康复训练车整车结构示意图；
18.图中包括：1-安装板；2-轴承安装座；3-轴承；4-旋转轴；5-编码器；6-切口；7-凸
块；8-连接板；9-复位弹簧；10-弹性柱塞；11-编码器安装板；12-驱动电机；13-支撑柱；14-把手；15-连接块；16-电机安装座；17-车身。
具体实施方式
19.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.如图1、2所示为一种上下肢主被动康复训练系统的转向装置，包括安装板1、轴承安装座2、轴承3、旋转轴4、编码器5、限位机构和复位机构；所述轴承安装座2固定在安装板1上，轴承安装座2与轴承3的外圈固定，旋转轴4与轴承3的内圈固定；所述轴承3采用一对圆锥滚子轴承。
22.所述旋转轴4的一端与轴承3连接，旋转轴4的另一端固定有连接板8，轴承安装座2位于安装板1和连接板8之间。所述限位机构包括凸块7，凸块7设置在连接板8上；在轴承安装座2上设置有环绕旋转轴4旋转方向的切口6，凸块7朝向切口6并延伸至切口6内；通过限位机构限制旋转轴4的转动角度。
23.所述复位机构包括复位弹簧9和弹性柱塞10；所述复位弹簧9的一端与安装板1连接，另一端与旋转轴4连接；所述弹性柱塞10安装在轴承安装座2内侧朝向旋转轴4，在旋转轴4的对应位置设置球槽。
24.所述安装板1上设置有支撑柱13，编码器安装板11安装在支撑柱13上，编码器5安装在编码器安装板11上，通过编码器5检测旋转轴4的转动角度。
25.所述把手14/踏脚通过连接块15安装在驱动电机12上，在旋转轴4的左右两侧设置有连接柱，驱动电机12的输出轴与连接柱连接；所述连接板8上设置有驱动电机12的电机安装座。
26.在复位弹簧9自然状态下，弹性柱塞10的球头顶在球槽内，左右侧把手14/踏脚无偏转。如图3所示为使用上述转向装置的上肢康复训练车整车，转向装置安装在车身17上。当患者握紧两侧把手14开始训练时，两侧的把手14会连同中间的驱动电机12一起在中间的旋转轴4上旋转，旋转轴4会因左右两侧把手14施加的力大小不同产生一定角度的旋转，上侧编码器5采集旋转角度的大小反馈至上下肢主被动康复训练系统，同时游戏内人物将匹配把手旋转相应的角度，以此达到转向的目的，将患者现实中的转向与游戏中的转向统一。训练结束后旋转轴4依靠后侧复位弹簧9的拉力，以及弹性柱塞10的回弹力使旋转轴4自动回归原位。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术
语在本实用新型中的具体含义。
28.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
29.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。