專利名稱：一種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體康復(fù)醫(yī)療設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置。
背景技術(shù)：
我們經(jīng)?？梢砸姷狡c患者走在路上或公園里，一瘸一拐地練習(xí)走路，全世界這類需要下肢步態(tài)訓(xùn)練的人群達(dá)到I億3千萬人，他們的行走功能部分或全部喪失了。而主要因腦血栓、腦溢血等各種原因所致癱瘓在目前全世界范圍內(nèi)尚無有效方法可以治愈，而患者肢體由于長期廢用，會導(dǎo)致肌肉、骨骼、神經(jīng)進(jìn)一步萎縮，同時也會由于癱瘓的原因致并發(fā)癥增加，因此偏癱或者癱瘓的肢體必須在合理的幅度范圍內(nèi)運(yùn)動，從而促進(jìn)癱瘓側(cè)的血液循環(huán)、提高機(jī)體免疫力、增強(qiáng)心肺功能、減少生病。申請?zhí)枮?00710072265. 2的中國專利申請文件(專利名稱步態(tài)訓(xùn)練機(jī)器人，具體內(nèi)容在此從略)給出的機(jī)構(gòu)形成的軌跡如


圖1所示。從
圖1中可以看出其沒有形成人的步態(tài)曲線。瑞士 HOCOMA公司的產(chǎn)品只有大腿和小腿的擺動，沒有腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)到胯關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)動作，而德國L0K0HELP公司的產(chǎn)品只有固定的橢圓軌跡的腳掌下的軌跡?，F(xiàn)有的輔助裝置不能很好地模擬人的步態(tài)人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的能帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的能帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置。本發(fā)明提供了一種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其特征在于其由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和并聯(lián)的兩套連桿機(jī)構(gòu)組合而成；所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成下述封閉循環(huán)軌跡其上部是圓弧的一部分，下部是近似直線的軌跡；在上述形成封閉循環(huán)軌跡的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動下，兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)的末端形成仿人步態(tài)曲線；兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)末端通過桿狀連接件鉸接連接在一起，且該桿狀連接件上的所有點都能夠在步態(tài)曲線上；其中所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下支架1、曲柄旋轉(zhuǎn)盤2、搖桿3、支撐桿4、連桿一 5、連桿二 6、連桿三7、連桿四8、連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10外小腿11、斜拉片12、腳托板13 ;其中曲柄旋轉(zhuǎn)盤2固定在支架I下部且能繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的軸線垂直于所述能形成人步態(tài)曲線的裝置所形成的活動平面且垂足為0點；連桿一 5的一端F點與支架I的上部鉸接，連桿一 5的另一端與連桿二 6的一端鉸接，鉸點為E點；搖桿3的一端鉸接在曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的偏離軸心的A點；搖桿3的另一端與連桿二 6鉸接且鉸點為D點；[0010]支撐桿4的一端B點鉸接固定在支架I下部靠近曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的某處，支撐桿4的另一端C點鉸接固定在搖桿3上； 連桿二 6上遠(yuǎn)離E點的另一端G點形成仿人步態(tài)曲線；連桿三7、連桿四8分別平行于連桿一 5、連桿二 6布置，且連桿三7鉸接在支架I上部，鉸點為F ’ ;連桿四8的上端與連桿三7的下端鉸接，鉸點為E ’ ;鉸點E和E '之間設(shè)置有連接鉸桿一9 ;連桿四8的下端G'點與連桿二6的下端G點之間設(shè)置有分別和連桿四8、連桿二 6 二者鉸接連接的連接鉸桿二 10 ；外小腿11、斜拉片12、腳托板13三者配合形成在腳托板13沿步態(tài)曲線運(yùn)行時能帶動腳托板13作周期性擺動的復(fù)合機(jī)構(gòu)；具體結(jié)構(gòu)滿足下述要求外小腿11為桿狀件，其一端鉸接固定在連桿三7下部近中央處的R點，另一端與斜拉片12的其中一端鉸接且鉸點為Q點，斜拉片12的另一端在G點與連桿二 6實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在G '點與連桿四8實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在連接鉸桿二 10上或者腳托板13上某點鉸接固定；連桿二 6下端的G點和連桿四8下端的G '點上分別設(shè)置有兩根相互平行的鉸接軸，腳托板13固定在上述兩根鉸接軸上；連接鉸桿二 10與腳托板13相對固定。在運(yùn)動過程中，人的腳尖被束縛在腳托板13的前部，腳后跟踩在Q點引出的垂直于外小腿11的軸上，人的小腿綁縛在外小腿11上，隨著曲柄2的旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明能帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)多處協(xié)調(diào)動作。所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置還滿足下述要求連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度相等，且等于連桿一 5和連桿三7 二者的上端部與支架I分別鉸接的鉸點之間的有效長度；所述連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度(即OP的距離)為17-470mm ；所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置中，曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的有效旋轉(zhuǎn)半徑OA為34-210mm ；0B在水平方向的長度在51_234mm之間；0B在豎直方向的長度在0-60mm之間；AC長度在60_240mm之間；CD長度在80_320mm之間；支撐桿4的有效長度BC在60-240mm之間；連桿一 5的有效長度EF在210_640mm之間；連桿二 6的有效長度EG在210-640mm之間；DE長度在60_340mm之間；0F在水平方向的長度在0_340mm之間；0F在豎直方向的長度在370-1140mm之間。R點與E丨點之間的距離在17mm-630mm之間，R點與Q點之間的距離(即外小腿11的長度)在240mm-1040mm之間，斜拉片12兩端的兩個鉸點之間的水平方向的距離在30mnT654mm之間，Q點和G點的垂直距離不大于210mm。進(jìn)一步優(yōu)選內(nèi)容如下所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下0A=42mm ;OB在水平方向的長度=89. 73mm, OB在豎直方向的長度=3. 59mm (B點在0點之下)；AC=1 20mm ；CD=180mm ；BC=120mm ；EF=450mm ；EG=450mm ；DE=188mm ；0F 在水平方向的長度=200. 54mm ;0F在豎直方向的長度=818. 71mm (F點在0點之上)；所述連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度為IOOmm ；R點與E ’點之間的距離196mm之間，R點與Q點之間的距離(即外小腿11的長度)為590mm，斜拉片12兩端的兩個鉸點之間的水平距離為150mm之間，Q點和G點的垂直距離25臟。[0022]H為OA繞0點旋轉(zhuǎn)一圈以上后由G點生成的軌跡即為步態(tài)曲線。本發(fā)明引入外小腿11的主要目的是保證外小腿相對于使用者的小腿的位置關(guān)系基本一致。修正連桿二 6、連桿四8與使用者小腿之間的較明顯的位置偏差；而斜拉片12的引入，則是為使用者的腳可以隨著外小腿11的運(yùn)動產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)的提拉從而帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動。關(guān)于外小腿11、斜拉片12的優(yōu)選數(shù)據(jù)，則是基于創(chuàng)造性試驗得出的保證技術(shù)效果的優(yōu)選量化數(shù)據(jù)，對應(yīng)著技術(shù)效果較好的優(yōu)選保護(hù)內(nèi)容。本發(fā)明主要針對下肢中的步態(tài)訓(xùn)練，使得獨立或協(xié)助站立下的人群能夠走出仿生步態(tài)曲線。完成從腳趾到腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、胯關(guān)節(jié)在正常行走模式下康復(fù)訓(xùn)練。為了保證下部的腳能夠始終平行于該曲線，使用了雙連桿機(jī)構(gòu)，使得連桿機(jī)構(gòu)下部的連接鉸桿二 10上所有的點都能夠始終平行于下部的步態(tài)曲線段，確保人站在雙連桿機(jī)構(gòu)下部的時候，腳底上的所有點都能夠按照步態(tài)曲線行走。使用者腳的姿態(tài)得以借此相對穩(wěn)定，防止傷害使用者。需要重點強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明是一種能帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)多處協(xié)調(diào)動作的復(fù)合機(jī)構(gòu)，其具體由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、外小腿11和斜拉片12、腳托板13等組成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)的組合能夠形成步態(tài)曲線，訓(xùn)練中的人腳尖站在腳托板13上、小腿綁縛在機(jī)構(gòu)的外小腿11、腳后跟踩在Q點引出的鉸接軸上，這樣保證訓(xùn)練中的人在隨著曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動連桿機(jī)構(gòu)走出步態(tài)曲線而腳尖隨之運(yùn)動的同時，踩在Q點的腳后跟通過斜拉片12繞著0點旋轉(zhuǎn)和外小腿11隨著R點運(yùn)動而產(chǎn)生運(yùn)動，從而帶動腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動。
以下結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1為申請?zhí)?00710072265. 2的中國專利申請文件對應(yīng)的步態(tài)訓(xùn)練機(jī)器人原理不意簡圖2為能形成人步態(tài)曲線的單連桿機(jī)構(gòu)原理示意簡圖；圖3為帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置原理示意簡圖；圖4為由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成封閉循環(huán)軌跡原理示意圖；圖5為本發(fā)明所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置局部結(jié)構(gòu)原理示意簡圖。
具體實施方式
關(guān)于說明書附圖的附帶說明圖3中以G '為例繪出了人步態(tài)曲線；圖4中以搖桿3的右上角的鉸點為典型代表點所形成的運(yùn)動軌跡(即圖4中的黑色粗實線構(gòu)成的封閉曲線)即為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成的封閉循環(huán)軌跡；圖5中重點表述了外小腿11、斜拉片12、腳托板13與其他結(jié)構(gòu)之間的相對關(guān)系。實施例1—種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和并聯(lián)的兩套連桿機(jī)構(gòu)組合而成；所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成下述封閉循環(huán)軌跡其上部是圓弧的一部分，下部是近似直線的軌跡；在上述形成封閉循環(huán)軌跡的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動下，兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)的末端形成仿人步態(tài)曲線；兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)末端通過桿狀連接件鉸接連接在一起，且該桿狀連接件上的所有點都能夠在步態(tài)曲線上；其中所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下支架1、曲柄旋轉(zhuǎn)盤2、搖桿3、支撐桿4、連桿一 5、連桿二 6、連桿三7、連桿四8、連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10外小腿11、斜拉片12、腳托板13 ;其中曲柄旋轉(zhuǎn)盤2固定在支架I下部且能繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的軸線垂直于所述能形成人步態(tài)曲線的裝置所形成的活動平面且垂足為0點；連桿一 5的一端F點與支架I的上部鉸接，連桿一 5的另一端與連桿二 6的一端鉸接，鉸點為E點；搖桿3的一端鉸接在曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的偏離軸心的A點；搖桿3的另一端與連桿二 6鉸接且鉸點為D點；支撐桿4的一端B點鉸接固定在支架I下部靠近曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的某處，支撐桿4的另一端C點鉸接固定在搖桿3上；連桿二 6上遠(yuǎn)離E點的另一端G點形成仿人步態(tài)曲線；連桿三7、連桿四8分別平行于連桿一 5、連桿二 6布置，且連桿三7鉸接在支架I上部，鉸點為F ’ ;連桿四8的上端與連桿三7的下端鉸接，鉸點為E ’ ;鉸點E和E ^之間設(shè)置有連接鉸桿一9 ;連桿四8的下端G'點與連桿二6的下端G點之間設(shè)置有分別和連桿四8、連桿二 6 二者鉸接連接的連接鉸桿二 10 ；外小腿11、斜拉片12、腳托板13三者配合形成在腳托板13沿步態(tài)曲線運(yùn)行時能帶動腳托板13作周期性擺動的復(fù)合機(jī)構(gòu)；具體結(jié)構(gòu)滿足下述要求外小腿11為桿狀件，其一端鉸接固定在連桿三7下部近中央處的R點，另一端與斜拉片12的其中一端鉸接且鉸點為Q點，斜拉片12的另一端在G點與連桿二 6實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在G '點與連桿`四8實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在連接鉸桿二 10上或者腳托板13上某點鉸接固定；連桿二 6下端的G點和連桿四8下端的G '點上分別設(shè)置有兩根相互平行的鉸接軸，腳托板13固定在上述兩根鉸接軸上；連接鉸桿二 10與腳托板13相對固定。所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置還滿足下述要求連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度相等，且等于連桿一 5和連桿三7 二者的上端部與支架I分別鉸接的鉸點之間的有效長度；所述連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度(即OP的距離)為17-470mm ；所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置中，0A=42mm;0B在水平方向的長度=89. 73mm，OB在豎直方向的長度=3. 59mm(B點在0點之下)；AC=120mm ;CD=180mm ；BC=120mm ；EF=450mm ；EG=450mm ；DE=188mm ；0F 在水平方向的長度=200. 54mm ；0F在豎直方向的長度=818. 71mm (F點在0點之上)；所述連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度為IOOmm ；R點與E丨點之間的距離196mm之間，R點與Q點之間的距離(即外小腿11的長度)為590mm，斜拉片12兩端的兩個鉸點之間的水平距離為150mm之間，Q點和G點的垂直距離25臟。H為OA繞0點旋轉(zhuǎn)一圈以上后由G點生成的軌跡即為步態(tài)曲線。[0051]本發(fā)明引入外小腿11的主要目的是保證外小腿相對于使用者的小腿的位置關(guān)系基本一致。修正連桿二 6、連桿四8與使用者小腿之間的較明顯的位置偏差；而斜拉片12的引入，則是為使用者的腳可以隨著外小腿11的運(yùn)動產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)的提拉從而帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動。關(guān)于外小腿11、斜拉片12的優(yōu)選數(shù)據(jù)，則是基于創(chuàng)造性試驗得出的保證技術(shù)效果的優(yōu)選量化數(shù)據(jù)，對應(yīng)著技術(shù)效果較好的優(yōu)選保護(hù)內(nèi)容。本實施例主要針對下肢中的步態(tài)訓(xùn)練，使得獨立或協(xié)助站立下的人群能夠走出仿生步態(tài)曲線。完成從腳趾到腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、胯關(guān)節(jié)在正常行走模式下康復(fù)訓(xùn)練。為了保證下部的腳能夠始終平行于該曲線，使用了雙連桿機(jī)構(gòu)，使得連桿機(jī)構(gòu)下部的連接鉸桿二 10上所有的點都能夠始終平行于下部的步態(tài)曲線段，確保人站在雙連桿機(jī)構(gòu)下部的時候，腳底上的所有點都能夠按照步態(tài)曲線行走。需要重點強(qiáng)調(diào)的是本實施例是一種能帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)多處協(xié)調(diào)動作的復(fù)合機(jī)構(gòu)，其具體由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、外小腿11和斜拉片12、腳托板13等組成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)的組合能夠形成步態(tài)曲線，訓(xùn)練中的人腳尖站在腳托板13上、小腿綁縛在機(jī)構(gòu)的外小腿11、腳后跟踩在Q點引出的鉸接軸上，這樣保證訓(xùn)練中的人在隨著曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動連桿機(jī)構(gòu)走出步態(tài)曲線而腳尖隨之運(yùn)動的同時，踩在Q點的腳后跟通過斜拉片12繞著0點旋轉(zhuǎn)和外小腿11隨著R點運(yùn)動而產(chǎn)生運(yùn)動，從而帶動腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動。實施例2一種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和并聯(lián)的兩套連桿機(jī)構(gòu)組合而成； 所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成下述封閉循環(huán)軌跡其上部是圓弧的一部分，下部是近似直線的軌跡；在上述形成封閉循環(huán)軌跡的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動下，兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)的末端形成仿人步態(tài)曲線；兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)末端通過桿狀連接件鉸接連接在一起，且該桿狀連接件上的所有點都能夠在步態(tài)曲線上；其中所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下支架1、曲柄旋轉(zhuǎn)盤2、搖桿3、支撐桿4、連桿一 5、連桿二 6、連桿三7、連桿四8、連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10外小腿11、斜拉片12、腳托板13 ;其中曲柄旋轉(zhuǎn)盤2固定在支架I下部且能繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的軸線垂直于所述能形成人步態(tài)曲線的裝置所形成的活動平面且垂足為0點；連桿一 5的一端F點與支架I的上部鉸接，連桿一 5的另一端與連桿二 6的一端鉸接，鉸點為E點；搖桿3的一端鉸接在曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的偏離軸心的A點；搖桿3的另一端與連桿二 6鉸接且鉸點為D點；支撐桿4的一端B點鉸接固定在支架I下部靠近曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的某處，支撐桿4的另一端C點鉸接固定在搖桿3上；連桿二 6上遠(yuǎn)離E點的另一端G點形成仿人步態(tài)曲線；連桿三7、連桿四8分別平行于連桿一 5、連桿二 6布置，且連桿三7鉸接在支架I上部，鉸點為F ’ ;連桿四8的上端與連桿三7的下端鉸接，鉸點為E ’ ;鉸點E和E '之間設(shè)置有連接鉸桿一9 ;連桿四8的下端G'點與連桿二6的下端G點之間設(shè)置有分別和連桿四8、連桿二 6 二者鉸接連接的連接鉸桿二 10 ；外小腿11、斜拉片12、腳托板13三者配合形成在腳托板13沿步態(tài)曲線運(yùn)行時能帶動腳托板13作周期性擺動的復(fù)合機(jī)構(gòu)；具體結(jié)構(gòu)滿足下述要求外小腿11為桿狀件，其一端鉸接固定在連桿三7下部近中央處的R點，另一端與斜拉片12的其中一端鉸接且鉸點為Q點，斜拉片12的另一端在G點與連桿二 6實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在G丨點與連桿四8實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在連接鉸桿二 10上或者腳托板13上某點鉸接固定；連桿二 6下端的G點和連桿四8下端的G '點上分別設(shè)置有兩根相互平行的鉸接軸，腳托板13固定在上述兩根鉸接軸上；連接鉸桿二 10與腳托板13相對固定。所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置還滿足下述要求連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度相等，且等于連桿一 5和連桿三7 二者的上端部與支架I分別鉸接的鉸點之間的有效長度；所述連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度(即OP的距離)為17mm ； 所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置中，曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的有效旋轉(zhuǎn)半徑OA為34mm ；0B在水平方向的長度為51mm ；0B在豎直方向的長度為Omm ；AC長度為60mm KD長度為80mm ;支撐桿4的有效長度BC為60mm ;連桿一 5的有效長度EF為210mm ;連桿二 6的有效長度EG為210mm ；DE長度為60mm ；0F在水平方向的長度為Omm ；0F在豎直方向的長度為370_。R點與E'點之間的距離為17mm，R點與Q點之間的距離(即外小腿11的長度)為240mm，斜拉片12兩端的兩個鉸點之間的水平方向的距離為30mm，Q點和G點的垂直距離為Omm0H為OA繞0點旋轉(zhuǎn)一圈以上后由G點生成的軌跡即為步態(tài)曲線。本發(fā)明引入外小腿11的主要目的是保證外小腿相對于使用者的小腿的位置關(guān)系基本一致。修正連桿二 6、連桿四8與使用者小腿之間的較明顯的位置偏差；而斜拉片12的引入，則是為使用者的腳可以隨著外小腿11的運(yùn)動產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)的提拉從而帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動。關(guān)于外小腿11、斜拉片12的優(yōu)選數(shù)據(jù)，則是基于創(chuàng)造性試驗得出的保證技術(shù)效果的優(yōu)選量化數(shù)據(jù)，對應(yīng)著技術(shù)效果較好的優(yōu)選保護(hù)內(nèi)容。本實施例主要針對下肢中的步態(tài)訓(xùn)練，使得獨立或協(xié)助站立下的人群能夠走出仿生步態(tài)曲線。完成從腳趾到腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、胯關(guān)節(jié)在正常行走模式下康復(fù)訓(xùn)練。為了保證下部的腳能夠始終平行于該曲線，使用了雙連桿機(jī)構(gòu)，使得連桿機(jī)構(gòu)下部的連接鉸桿二 10上所有的點都能夠始終平行于步態(tài)曲線，確保人站在雙連桿機(jī)構(gòu)下部的時候，腳底上的所有點都能夠按照步態(tài)曲線行走。需要重點強(qiáng)調(diào)的是本實施例是一種能帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)多處協(xié)調(diào)動作的復(fù)合機(jī)構(gòu)，其具體由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、外小腿11和斜拉片12、腳托板13等組成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)的組合能夠形成步態(tài)曲線，訓(xùn)練中的人腳尖站在腳托板13上、小腿綁縛在機(jī)構(gòu)的外小腿11、腳后跟踩在Q點引出的鉸接軸上，這樣保證訓(xùn)練中的人在隨著曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動連桿機(jī)構(gòu)走出步態(tài)曲線而腳尖隨之運(yùn)動的同時，踩在Q點的腳后跟通過斜拉片12繞著0點旋轉(zhuǎn)和外小腿11隨著R點運(yùn)動而產(chǎn)生運(yùn)動，從而帶動腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動。實施例3—種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和并聯(lián)的兩套連桿機(jī)構(gòu)組合而成；所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成下述封閉循環(huán)軌跡其上部是圓弧的一部分，下部是近似直線的軌跡；在上述形成封閉循環(huán)軌跡的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動下，兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)的末端形成仿人步態(tài)曲線；兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)末端通過桿狀連接件鉸接連接在一起，且該桿狀連接件上的所有點都能夠在步態(tài)曲線上；其中所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下支架1、曲柄旋轉(zhuǎn)盤2、搖桿3、支撐桿4、連桿一 5、連桿二 6、連桿三7、連桿四8、連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10外小腿11、斜拉片12、腳托板13 ;其中曲柄旋轉(zhuǎn)盤2固定在支架I下部且能繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的軸線垂直于所述能形成人步態(tài)曲線的裝置所形成的活動平面且垂足為0點；連桿一 5的一端F點與支架I的上部鉸接，連桿一 5的另一端與連桿二 6的一端鉸接，鉸點為E點；搖桿3的一端鉸接在曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的偏離軸心的A點；搖桿3的另一端與連桿二 6鉸接且鉸點為D點；支撐桿4的一端B點鉸接固定在支架I下部靠近曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的某處，支撐桿4的另一端C點鉸接固定在搖桿3上；連桿二 6上遠(yuǎn)離E點的另一端G點形成仿人·步態(tài)曲線；連桿三7、連桿四8分別平行于連桿一 5、連桿二 6布置，且連桿三7鉸接在支架I上部，鉸點為F ’ ;連桿四8的上端與連桿三7的下端鉸接，鉸點為E ’ ;鉸點E和E '之間設(shè)置有連接鉸桿一9 ;連桿四8的下端G'點與連桿二6的下端G點之間設(shè)置有分別和連桿四8、連桿二 6 二者鉸接連接的連接鉸桿二 10 ；外小腿11、斜拉片12、腳托板13三者配合形成在腳托板13沿步態(tài)曲線運(yùn)行時能帶動腳托板13作周期性擺動的復(fù)合機(jī)構(gòu)；具體結(jié)構(gòu)滿足下述要求外小腿11為桿狀件，其一端鉸接固定在連桿三7下部近中央處的R點，另一端與斜拉片12的其中一端鉸接且鉸點為Q點，斜拉片12的另一端在G點與連桿二 6實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在G '點與連桿四8實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片12的另一端在連接鉸桿二 10上或者腳托板13上某點鉸接固定；連桿二 6下端的G點和連桿四8下端的G '點上分別設(shè)置有兩根相互平行的鉸接軸，腳托板13固定在上述兩根鉸接軸上；連接鉸桿二 10與腳托板13相對固定。所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置還滿足下述要求連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度相等，且等于連桿一 5和連桿三7 二者的上端部與支架I分別鉸接的鉸點之間的有效長度；所述連接鉸桿一 9、連接鉸桿二 10 二者的有效長度(即OP的距離)為470mm ；所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置中，曲柄旋轉(zhuǎn)盤2的有效旋轉(zhuǎn)半徑OA為210mm ；0B在水平方向的長度是234mm ；0B在豎直方向的長度是60mm ；AC長度是240mm 長度是320mm ;支撐桿4的有效長度BC是240mm ;連桿一 5的有效長度EF是640mm ;連桿二 6的有效長度EG是640mm ；DE長度是340mm ；0F在水平方向的長度是340mm ；0F在豎直方向的長度是1140mm。R點與E ’點之間的距離是630mm，R點與Q點之間的距離(即外小腿11的長度)是1040mm，斜拉片12兩端的兩個鉸點之間的水平方向的距離是654mm，Q點和G點的垂直距離是53_。[0084]H為OA繞0點旋轉(zhuǎn)一圈以上后由G點生成的軌跡即為步態(tài)曲線。本發(fā)明引入外小腿11的主要目的是保證外小腿相對于使用者的小腿的位置關(guān)系基本一致。修正連桿二 6、連桿四8與使用者小腿之間的較明顯的位置偏差；而斜拉片12的引入，則是為使用者的腳可以隨著外小腿11的運(yùn)動產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)的提拉從而帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動。關(guān)于外小腿11、斜拉片12的優(yōu)選數(shù)據(jù)，則是基于創(chuàng)造性試驗得出的保證技術(shù)效果的優(yōu)選量化數(shù)據(jù)，對應(yīng)著技術(shù)效果較好的優(yōu)選保護(hù)內(nèi)容。本實施例主要針對下肢中的步態(tài)訓(xùn)練，使得獨立或協(xié)助站立下的人群能夠走出仿生步態(tài)曲線。完成從腳趾到腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、胯關(guān)節(jié)在正常行走模式下康復(fù)訓(xùn)練。為了保證下部的腳能夠始終平行于該曲線，使用了雙連桿機(jī)構(gòu)，使得連桿機(jī)構(gòu)下部的連接鉸桿二 10上所有的點都能夠始終平行于步態(tài)曲線，確保人站在雙連桿機(jī)構(gòu)下部的時候，腳底上的所有點都能夠按照步態(tài)曲線行走。需要重點強(qiáng)調(diào)的是本實施例是一種能帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)多處協(xié)調(diào)動作的復(fù)合機(jī)構(gòu)，其具體由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、外小腿11和斜拉片12、腳托板13等組成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)的組合能夠形成步態(tài)曲線，訓(xùn)練中的人腳尖站在腳托板13上、小腿綁縛在機(jī)構(gòu)的外小腿11、腳后跟踩在Q點引出的鉸接軸上，這樣保證訓(xùn)練中的人在隨著曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動 連桿機(jī)構(gòu)走出步態(tài)曲線而腳尖隨之運(yùn)動的同時，踩在Q點的腳后跟通過斜拉片12繞著0點旋轉(zhuǎn)和外小腿11隨著R點運(yùn)動而產(chǎn)生運(yùn)動，從而帶動腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)運(yùn)動。
權(quán)利要求1.一種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其特征在于其由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和并聯(lián)的兩套連桿機(jī)構(gòu)組合而成；所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成下述封閉循環(huán)軌跡其上部是圓弧的一部分，下部是近似直線的軌跡；在上述形成封閉循環(huán)軌跡的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動下，兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)的末端形成仿人步態(tài)曲線；兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)末端通過桿狀連接件鉸接連接在一起，且該桿狀連接件上的所有點都能夠在步態(tài)曲線上；其中 所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下支架(I)、曲柄旋轉(zhuǎn)盤(2)、搖桿(3)、支撐桿(4)、連桿一(5)、連桿二(6)、連桿三(7)、連桿四(8)、連接鉸桿一(9 )、連接鉸桿二(10)外小腿(11)、斜拉片(12)、腳托板(13);其中 曲柄旋轉(zhuǎn)盤(2)固定在支架(I)下部且能繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；曲柄旋轉(zhuǎn)盤(2)的軸線垂直于所述能形成人步態(tài)曲線的裝置所形成的活動平面且垂足為O點； 連桿一(5)的一端F點與支架(I)的上部鉸接，連桿一(5)的另一端與連桿二(6)的一端鉸接，鉸點為E點；搖桿(3)的一端鉸接在曲柄旋轉(zhuǎn)盤(2)的偏離軸心的A點；搖桿(3)的另一端與連桿二(6)鉸接且鉸點為D點； 支撐桿(4)的一端B點鉸接固定在支架(I)下部靠近曲柄旋轉(zhuǎn)盤(2)的某處，支撐桿(4)的另一端C點絞接固定在搖桿(3)上； 連桿二(6)上遠(yuǎn)離E點的另一端G點形成仿人步態(tài)曲線； 連桿三(7)、連桿四(8)分別平行于連桿一(5)、連桿二(6)布置，且連桿三(7)鉸接在支架(I)上部，鉸點為;連桿四(8)的上端與連桿三(7)的下端鉸接，鉸點為E ^ ；鉸點E和E ^之間設(shè)置有連接鉸桿一(9 );連桿四(8 )的下端G丨點與連桿二(6)的下端G點之間設(shè)置有分別和連桿四(8 )、連桿二(6) 二者鉸接連接的連接鉸桿二(10)； 外小腿(11)、斜拉片(12)、腳托板(13)三者配合形成在腳托板(13)沿步態(tài)曲線運(yùn)行時能帶動腳托板(13)作周期性擺動的復(fù)合機(jī)構(gòu)；具體結(jié)構(gòu)滿足下述要求外小腿(11)為桿狀件，其一端鉸接固定在連桿三(7)下部近中央處的R點，另一端與斜拉片(12)的其中一端鉸接且鉸點為Q點，斜拉片(12)的另一端在G點與連桿二(6)實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系，或者斜拉片(12)的另一端在G '點與連桿四(8)實現(xiàn)相對位置確定的鉸接固定關(guān)系；或者斜拉片(12)的另一端在連接鉸桿二(10)上或者腳托板(13)上某點鉸接固定；連桿二(6)下端的G點和連桿四(8)下端的G '點上分別設(shè)置有兩根相互平行的鉸接軸，腳托板(13)固定在上述兩根鉸接軸上；連接鉸桿二( 10)與腳托板(13)相對固定。
2.按照權(quán)利要求1所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其特征在于所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置還滿足下述要求 連接鉸桿一(9 )、連接鉸桿二( 10) 二者的有效長度相等，且等于連桿一(5)和連桿三(7 )二者的上端部與支架(I)分別鉸接的鉸點之間的有效長度；所述連接鉸桿一(9 )、連接鉸桿二(10) 二者的有效長度(即OP的距離)為17-470mm ； 所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置中，曲柄旋轉(zhuǎn)盤(2)的有效旋轉(zhuǎn)半徑OA為34-2IOmm ;0B在水平方向的長度在51_234mm之間；0B在豎直方向的長度在0-60mm之間；AC長度在60_240mm之間；CD長度在80_320mm之間；支撐桿(4)的有效長度BC在60-240mm之間；連桿一(5)的有效長度EF在210_640mm之間；連桿二(6)的有效長度EG在210-640mm之間；DE長度在60_340mm之間；0F在水平方向的長度在0_340mm之間；0F在豎直方向的長度在370-1140mm之間；R點與E丨點之間的距離在17mm-630mm之間，R點與Q點之間的距離在240mm- 1040mm之間,斜拉片(12)兩端的兩個鉸點之間的水平方向的距離在30mm-654mm之間，Q點和G點的垂直距離不大于210mm。
3.按照權(quán)利要求2所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，其特征在于所述帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置構(gòu)成如下OA=42mm ；OB在水平方向的長度=89. 73mm, OB在豎直方向的長度=3. 59mm ；AC=120mm ；CD=180mm ；BC=120mm ；EF=450mm ；EG=450mm ；DE=188mm ；0F 在水平方向的長度=200. 54mm ；0F 在豎直方向的長度=818. 71mm ； 所述連接鉸桿一(9 )、連接鉸桿二(10) 二者的有效長度為100_ ； R點與E ’點之間的距離196mm之間，R點與Q點之間的距離為590mm，斜拉片(12)兩端的兩個鉸點之間的水平距離為150mm之間，Q點和G點的垂直距離25mm。
專利摘要一種帶動人體下肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動作形成人步態(tài)曲線的裝置，由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、并聯(lián)的兩套連桿機(jī)構(gòu)、外小腿(11)、斜拉片(12)、腳托板(13)組成；所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形成下述封閉循環(huán)軌跡其上部是圓弧的一部分，下部是近似直線的軌跡；在上述形成封閉循環(huán)軌跡的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動下，兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)的末端形成仿人步態(tài)曲線；兩套并聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)末端通過桿狀連接件鉸接連接在一起，且該桿狀連接件上的所有點都能夠在步態(tài)曲線上。運(yùn)動過程中，人的腳尖被束縛在腳托板(13)前部，腳后跟踩在Q點引出的垂直于外小腿(11)的軸上，小腿綁縛在外小腿(11)上，隨著曲柄2旋轉(zhuǎn)能帶動腳趾、腳掌、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)多處協(xié)調(diào)動作。
文檔編號A61H1/00GK202875735SQ201220387469
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者朱恩卓, 張玉璞, 那琳, 朱鐵成, 朱法利 申請人:沈陽六維康復(fù)機(jī)器人有限公司