智能上下肢康复训练器的结构设计初探

智能上下肢康复训练器的结构设计初探

国子康郝甜妹

山东协和学院 山东省济南市 250107

摘要：康复训练器是现代康复设备的主体，目前康复训练器已经普遍被医学界重视，尤其是在一些欧美国家，它们在康复训练器领域的技术已经十分完备。然而我国在康复训练器领域的起步较晚，在一些技术层面更是没有办法和欧美的传统国家抗衡。本文主要针对的是传统的主被动康复上肢康复装置的设计，首先对主流的上肢康复装置的运动原理做了简要的分析，设计了一款可以应对在事故中利于上肢进行康复的训练器。本次设计采用的是目前市面上的主流康复训练器的设计思路，采用的是主被动的设计思路，防止活动的角度或者是力度过大，在支座上装有上肢屈伸设备，以及前后摇摆设备，来保障患者可以在使用的过程中肢体可以自由活动，除此之外还有开合机构以及滚柱丝杠等机构来对传动保驾护航。

关键词：上下肢康复结构设计应用探索

引言

上下肢康复装置主要针对的是一些老年群体，在我国由于有大量的老年人口，其中有很多老年人口患有心血管疾病以及神经方面的疾病，并且由于这些疾病的特殊性，很多患有该疾病的老年人是有偏瘫的症状的，并且目前这种疾病的发病率依然是呈现上升的趋势。

同时随着我国汽车人均拥有量的快速增加，这就导致我国的交通事故发生非常频繁，这些在事故中受伤的群体每年都有很多是伤在了上下肢部位。因此为了提高我国的医疗水平，上下肢康复装置逐渐走进了人们的视野。由此可见康复训练器的研究具有重大的商业价值以及实际的医疗方面的价值。

1国内外的研究现状

康复训练器是国内常用的康复设备，它有力学基础也有动力学基础，可以帮助患者更高效的实现肢体上的恢复。目前所有的康复训练器基本上都是主被动的，康复训练器的发展促进了相关领域的进步尤其是在机械制造方面。

目前市面上比较常见的康复训练器主要是有：用于辅助康复的训练器以及用于康复训练的训练器两种，对于辅助性质的康复训练器主要是为了帮助患者完成各种复杂的运动，而康复训练训练器的侧重点则是通过对患者的训练来到达康复的目的。

2智能上下肢康复训练器的设计方案

凡是训练器都是通过电机进行驱动的，康复训练器也不例外，通过电机驱动。本次设计的机身主要是有一个固定在地面上的底座和一个可以自由伸展的机构以及上下肢分合机构和手腕活动机构组成。各个部分都是由单独的电机进行驱动，必要的部分要加上减速器来保证驱动的平稳性。

本文的传动部分主要是包括传动轴、丝杠副的传动以及同步带的传动。它主要是有内部的衬套、外部的筒以及实现上线传动的滚柱丝杠副组成。

2.1前后摆装置

设计一个摆动幅度足够大的前后摆装置，这样就可对患者上下肢的肘关节以及肩关节进行康复训练。其次前后摆动的时候一定是要有阻隔感的，也就是患者在进行使用的过程中，将手部固定好之后，可以在任何角度实现阻隔感并且在任何的幅度下都可以实现听动。

2.2伸屈摆装置

为了实现伸屈的主被动控制，需要使用康复训练器在左右侧的伸屈立柱来进行控制，在控制的过程中，基本的运动过程如下：

使用者先将设备穿好，接下来，通过做伸屈的动作来活动肘关节以及肩关节。为了实现阻隔上的反馈，需要在本次设计中加上一个可以上下活动的立柱来实现这个功能。

可以实现上下伸缩的立柱是由内外套筒、支座以及复杂传动力的电机组成。

2.3分合机构设计

分合机构就是为了实现是使用者在两手臂分与合的时候试下阻隔感，从而实现对肩部的康复训练。分合机构安装在横梁架上，通过梁架上的传感器以及同步齿轮和光杆把手来实现传动。

在传动的过程中，电机是通过法兰盘固定在横梁的左右两端，两个同步齿形带是固定在电机轴上，通过使用者左右摆动可以实现开与和，把手和同步带连接在一起这样在左右拉的过程中就可以很好控制阻隔力，实现主被动的操作。

2.4手腕康复机构

康复机构的把手是和左右的同步带连接在一起的，而末端的手腕康复机构也就是整个上下肢康复装置的末端执行器，通过把手、手柄以及护具组成，可以连接减速电机，通过电机传动可以将手柄按照电机轴进行旋转，从而带动手腕的选择，进而实现手腕部分的康复训练。

总结

上下肢主被动康复训练器的整体结构，整个装置通过做好额地面固定，机构的立柱部分可以通过电机轴的传动实现前后的转动，同时由于滚柱丝杠的存在该康复训练器同样也可以实现立柱的上下的变动。

本文的康复训练器，末端是手腕康复部分，同时也是整个机构的末端执行器，可以同步首先手腕部分的转动，这样康复训练器就可以同时实现手腕部、肩部、肘关节的主被动康复训练。

参考文献

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