專利名稱：多功能助殘機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種助殘康復(fù)訓(xùn)練機(jī)械。
背景技術(shù)：
隨著科技進(jìn)步和人民生活水平的提高，我國和世界上許多國家一樣，正在步入老齡化。在老齡人群中有大量的腦血管疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，這類患者多半有偏癱或截癱癥狀。需要進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練和護(hù)理，才能夠保證肢體的康復(fù)，不至于肌肉老損或壞死?？祻?fù)機(jī)器人技術(shù)轉(zhuǎn)化為機(jī)器人產(chǎn)品，對于提高患者的康復(fù)質(zhì)量、減輕社會負(fù)擔(dān)具有重要的實際意義。由于各種原因而患有肢體運(yùn)動障礙的患者人數(shù)多，隨著生活水平的提高，對康復(fù)治療的需要也會越來越大，康復(fù)機(jī)器人將有很好的市場前景?？祻?fù)機(jī)器人成果的轉(zhuǎn)化可能會帶動一個新興的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這將對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。
目前國外研制的相關(guān)成果閉環(huán)力控制式重力支撐系統(tǒng)(CLOSED-LOOP FORCE CONTROLLED BODY WEIGHTSUPPORT SYSTEM)Publication number:WO03035184Publication date:2003-05-01Inventor:GORDON KEITHE；SVENDSEN BJORN；HARKEMA SUSAN；EL-ALAMI SAMApplicant:UNIV CALIFORNIA(US)一種重力支撐系統(tǒng)，用于監(jiān)測和控制步態(tài)周期內(nèi)支撐力的大小，使得獲得正常的質(zhì)心運(yùn)動和地面反作用力。該系統(tǒng)通過上拉繩連接束具，繩長由裝置調(diào)節(jié)伸長或縮短。另有控制系統(tǒng)檢測繩上的負(fù)載情況，據(jù)此來調(diào)節(jié)繩的伸長或縮短。該系統(tǒng)與跑步機(jī)配合，對病人進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練。
該系統(tǒng)是基于繩的減重系統(tǒng)，借助于跑步機(jī)的動力使病人進(jìn)行下肢鍛煉，腿部無任何輔助訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，對于截癱患者無法達(dá)到下肢訓(xùn)練的目的。且整個系統(tǒng)較龐大，成本較高，只適用于室內(nèi)訓(xùn)練，不利于產(chǎn)品開發(fā)。
國內(nèi)研制出了兩種相關(guān)成果1、申請?zhí)枮镃N02238860.5的發(fā)明名稱為中風(fēng)患者康復(fù)機(jī)是采用曲軸、鏈條等組成的往復(fù)直線全方位體能功能訓(xùn)練運(yùn)動器械，是專為腿腳行動不便的非健康人提供的運(yùn)動方式，采用此康復(fù)機(jī)可使中風(fēng)患者人體腿、腳、手臂做上下運(yùn)動，手指做張合運(yùn)動。但中風(fēng)患者康復(fù)機(jī)是人體以坐姿狀態(tài)進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練，康復(fù)機(jī)不能隨意移動，只適用于室內(nèi)訓(xùn)練，且功能相對單一；2、專利申請?zhí)枮?2239834.1的名稱為偏癱助行器是由左、右、后三個側(cè)面支架連接構(gòu)成的車架，車架底部四角安裝四個腳輪，在車架內(nèi)安裝可掀翻的坐墊。其特征是在左、右兩側(cè)支架上對稱位置分別豎直連接一個用于腋下支撐與拐杖形狀相同的支撐架；前兩個腳輪選用具有制動功能的萬向輪；車架采用中部窄下部寬形狀。在車架前端左、右支架之間安裝一個保護(hù)杠；底層坐墊中間開一個可供患者大小便的橢圓形的孔。偏癱助行器主要用于偏癱患者，無減重措施，且無動力源，車體的移動是人行走帶動，能夠翻轉(zhuǎn)的坐椅也要依靠人手來進(jìn)行，腿部無任何輔助訓(xùn)練措施，自動化程度不高。這樣給病人獨(dú)自進(jìn)行訓(xùn)練帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種既具有一般輪椅的通用性又能夠幫助截癱患者或行走不便病人進(jìn)行行走鍛煉、有利于殘疾人自主進(jìn)行腿部康復(fù)訓(xùn)練并能進(jìn)行減重訓(xùn)練、下肢關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動訓(xùn)練等康復(fù)訓(xùn)練功能，起坐、下蹲(坐椅子、坐沙發(fā)、上廁所)等生活技能訓(xùn)練的一種多功能助殘機(jī)器人。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括輪椅架、雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)、腿部推力機(jī)構(gòu)、踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和腰帶助力機(jī)構(gòu)，輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)和自由輪輔助機(jī)構(gòu)，雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)共有兩組，分別固定在輪椅兩側(cè)的中間位置；自由輪輔助機(jī)構(gòu)由四個自由輪組成，分別布置在輪椅的四角位置；腿部推力機(jī)構(gòu)和坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架下面，踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架前端，腰帶助力機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架中央。
本發(fā)明還有這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、所述的雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、渦輪蝸桿減速器、墊板、轉(zhuǎn)軸、鏈輪和輪子，直流電機(jī)與渦輪蝸桿減速器相連，并且通過墊板與輪椅框架底部相連，轉(zhuǎn)軸與渦輪蝸桿減速器連接，轉(zhuǎn)軸的一端與差動輪固連；轉(zhuǎn)軸中段固聯(lián)著鏈輪，鏈輪通過鏈條連接輪椅上的腿部推力機(jī)構(gòu)；2、所述的腿部推力機(jī)構(gòu)包括大鏈輪、轉(zhuǎn)動軸、滾動軸承、軸承座、套筒、曲柄、銷軸、連桿、搖桿、搖桿座和支撐板；大連輪與轉(zhuǎn)動軸相連，轉(zhuǎn)動軸與軸承座內(nèi)的軸承連接，一端連有大鏈輪，另一端與曲柄的一端相固結(jié)，曲柄末端通過銷軸與連桿一端相連，連桿的另一端通過長銷軸與搖桿連接，搖桿的另一端通過搖桿座固定在輪椅的扶手下面，相應(yīng)的軸承座固定在輪椅側(cè)面的短支架上，在搖桿末端的長銷軸上連接著支撐板，支撐板與連接軸通過球鉸鏈連接；3、所述的踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)、電機(jī)支撐架、滾動軸承、軸承支撐架和踏板，電機(jī)支架和軸承支撐架固定在輪椅的底架上，直流電機(jī)固定與電機(jī)支撐架，直流電機(jī)的輸出軸與踏板一端緊固，另一端與滾動軸承相接；
4、所述的坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)、電機(jī)支撐架、一對錐齒輪、軸承座、滾動軸承、支撐軸和支座，電機(jī)支撐架固定在輪椅側(cè)面，直流減速電機(jī)固定于電機(jī)支架，輸出軸與小錐齒輪緊固，軸承座固定在輪椅兩側(cè)的短支撐架上，軸承座內(nèi)裝有滾動軸承，支撐軸通過軸承固定，支撐軸的一端與大錐齒輪緊固，另一端與坐椅連接，坐椅下面設(shè)置有兩支座；5、所述的腰帶助力機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)、電機(jī)支撐架、過輪、繩、氣動彈簧、支座、固定板和腰帶，電機(jī)支撐架固定在輪椅后面，直流減速電機(jī)固定支撐架上，其輸出軸與過輪連接，輪椅頂部固定有兩過輪，繩通過三個過輪繞過輪椅，與支撐板腰帶相連，氣動彈簧通過支座固定在輪椅的支撐架上，其輸出端與支撐板球鉸鏈固定，腰帶和固定板固定為一體。
本發(fā)明是根據(jù)人體生理學(xué)理論和人機(jī)合作機(jī)器人原理，借助單片機(jī)控制，通過兩差動輪的差速轉(zhuǎn)動，來達(dá)到預(yù)期的規(guī)劃軌跡，使殘疾人可以按照自己的預(yù)期目標(biāo)或方向進(jìn)行行走鍛煉，輪椅上的特定機(jī)構(gòu)模擬人體行走時大腿地運(yùn)動軌跡，能夠給予殘疾人下肢一定的輔助力，幫助殘疾人順利進(jìn)行下肢鍛煉。由于具有動力源，殘疾人可以方便操控機(jī)器人使殘疾人到達(dá)預(yù)期的目標(biāo)位置，機(jī)器人坐椅通過自動控制進(jìn)行自由翻轉(zhuǎn)，腰帶助力機(jī)構(gòu)可以幫助殘疾人較靈活的實現(xiàn)站立，坐下等動作，因此多功能助殘機(jī)器人能實現(xiàn)減重訓(xùn)練、下肢關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動訓(xùn)練等康復(fù)訓(xùn)練功能，起坐、下蹲(坐椅子、坐沙發(fā)、上廁所)等生活技能訓(xùn)練。此助殘機(jī)器人還具有一般輪椅的通用性，方便了殘疾人的日常生活。
本發(fā)明的移動是通過兩差動輪轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的，并且由差動輪轉(zhuǎn)動的速度差來實現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動方向的改變。差動輪布置在機(jī)器人的中間位置，可實現(xiàn)機(jī)器人的原地轉(zhuǎn)動。自由輪機(jī)構(gòu)主要起支撐作用。雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸中段的一階梯是用來和鏈輪連接，通過鏈傳動，將動力傳給輪椅上的腿部推力機(jī)構(gòu)。雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)共有兩組，分別固定在輪椅兩側(cè)的中間位置。自由輪輔助機(jī)構(gòu)由四個自由輪組成，分別布置在輪椅的四角位置。自由輪輔助機(jī)構(gòu)主要用于機(jī)器人的支撐及輔助轉(zhuǎn)向。腿部推力機(jī)構(gòu)的大連輪與轉(zhuǎn)動軸相連，用來傳遞由差動輪驅(qū)動電機(jī)提供的動力，轉(zhuǎn)動軸與軸承座內(nèi)的軸承連接，一端連有大鏈輪，另一端再與曲柄的一端相固結(jié)，構(gòu)成曲柄的轉(zhuǎn)動，曲柄末端通過銷軸與連桿一端相連，連桿的另一端通過長銷軸與搖桿連接，搖桿的另一端通過搖桿座固定在輪椅的扶手下面，相應(yīng)的軸承座固定在輪椅側(cè)面的短支架上，從而構(gòu)成了由差動輪的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，在搖桿末端的長銷軸上連接著支撐板，支撐板與連接軸是球鉸鏈連接。踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電機(jī)支架和軸承支撐架固定在輪椅的底架上，直流電機(jī)固定與電機(jī)支撐架，直流電機(jī)的輸出軸與踏板一端緊固，另一端與滾動軸承相接，從而實現(xiàn)了踏板的回轉(zhuǎn)。坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的軸承座固定在輪椅兩側(cè)的短支撐架上，軸承座內(nèi)裝有滾動軸承，支撐軸通過軸承固定，可以自由轉(zhuǎn)動，支撐軸的一端與大錐齒輪緊固，另一端與坐椅連接，坐椅下面有兩支座進(jìn)行保護(hù)支撐。腰帶助力機(jī)構(gòu)的腰帶和固定板視為一體。腰帶助力機(jī)構(gòu)作用是通過腰部的繩來減輕人行走時手的支撐力，氣動彈簧用于病人行走時緩沖和保護(hù)。
使用時，殘疾人可以獨(dú)立操作。助殘機(jī)器人上的操控面板能夠控制機(jī)器人各個動作。殘疾人可以先坐在助殘機(jī)器人上，此時可以操控機(jī)器人，使坐椅放下。當(dāng)殘疾人坐好后，可以進(jìn)行相關(guān)操作，放下繩子，使腰帶能夠到達(dá)殘疾人的腰部，隨后系好腰帶，這樣殘疾人就可以開始進(jìn)行行走鍛煉了。殘疾人進(jìn)行操作后，使繩將其緩慢提起，此時殘疾人也可借助手臂力量慢慢站起，當(dāng)?shù)竭_(dá)合適位置時(即病人手的支撐不感到費(fèi)力時)，停止繩的上拉，此時人處于站立狀態(tài)，可以通過操控面板將坐椅收起，從而給殘疾人行走時讓開空間。由于腿部的支撐板是球鉸鏈固定，其垂直位置在大腿末端，所以其位置可以隨著殘疾人的站立自由調(diào)整，在必要時，殘疾人也可以在坐下時，由人自己進(jìn)行調(diào)整。殘疾人進(jìn)行相關(guān)操作，啟動機(jī)器人，隨著機(jī)器人的緩慢移動，殘疾人可以進(jìn)行行走鍛煉，推力機(jī)構(gòu)也會隨著機(jī)器人的移動而往復(fù)運(yùn)動，從而給殘疾人大腿一定的輔助力，是殘疾人順利的完成下肢鍛煉。殘疾人可由助殘機(jī)器人的操作面板控制兩差動輪的轉(zhuǎn)動，根據(jù)自己的需要控制輪椅運(yùn)動方向以及運(yùn)動速度。
當(dāng)殘疾人需要休息時，通過操作面板使坐椅放下，另外，還可以將設(shè)置在輪椅兩側(cè)的腳踏板放下，這樣殘疾人可以坐下，并且可以將兩腿放在踏板上，此時病人則能操控輪椅方便的到達(dá)一些地方，如殘疾人需要上廁所，可以使機(jī)器人退到便池位置，殘疾人操控機(jī)器人幫助自己站起來，收起坐椅，讓開便池位置，這樣殘疾人可以坐在便池上了。
本發(fā)明的有益效果在于1、通過兩差動輪的差速轉(zhuǎn)動，使殘疾人通過減重機(jī)構(gòu)，以站立狀態(tài)，按照自己的預(yù)期目標(biāo)或方向進(jìn)行行走鍛煉輪椅上的腿部推力機(jī)構(gòu)模擬人體行走時大腿的運(yùn)動軌跡，能夠給予殘疾人下肢一定的輔助力，幫助殘疾人順利進(jìn)行下肢鍛煉；機(jī)器人坐椅通過自動控制可以自由翻轉(zhuǎn)，腰帶助力機(jī)構(gòu)可以幫助殘疾人較靈活的實現(xiàn)站立，坐下等動作，因此多功能助殘機(jī)器人能實現(xiàn)減重訓(xùn)練、下肢關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動訓(xùn)練等康復(fù)訓(xùn)練功能，起坐、下蹲(坐椅子、坐沙發(fā)、上廁所)等生活技能訓(xùn)練；此助殘機(jī)器人還具有一般輪椅的通用性，方便了殘疾人的日常生活；2、基于繩驅(qū)動、輪驅(qū)動和腿部推力機(jī)構(gòu)共同作用的綜合訓(xùn)練平臺截癱患者處于站立狀態(tài)，由機(jī)器人的移動帶動患者進(jìn)行行走鍛煉，腿部推力機(jī)構(gòu)根據(jù)曲柄搖桿原理，利用其搖桿末端軌跡，給予病人行走時一定的輔助力。此機(jī)構(gòu)與驅(qū)動輪使用了同一驅(qū)動源，當(dāng)機(jī)器人移動時，腿部推力機(jī)構(gòu)隨其往復(fù)運(yùn)動，并且可以通過采用不同的控制策略滿足180度相位差(即正常人行走時的相位關(guān)系)，在幾種機(jī)構(gòu)的共同作用下，幫助截癱患者進(jìn)行行走鍛煉；3、除控制患者實現(xiàn)行走鍛煉、減重訓(xùn)練、下肢關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動訓(xùn)練外，還具有坐椅子、坐沙發(fā)、上廁所等生活技能訓(xùn)練坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、腳踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和繩驅(qū)動機(jī)構(gòu)可共患者順利完成坐下的動作；當(dāng)病人需要上廁所時，可先使機(jī)器人移動至便池上方，通過控制坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使其翻轉(zhuǎn)收起，讓開空間，從而患者可以直接坐在便池上。
本發(fā)明可以用于先天性腿部殘疾以及由腦血栓后遺癥、脊髓損傷、腦性麻痹、肌肉萎縮、意外事故等引起的后天性腿部殘障或截癱患者的腿部訓(xùn)練。


圖1為本發(fā)明多功能助殘機(jī)器人主視圖；圖2為本發(fā)明多功能助殘機(jī)器人吊繩與固定板脫離的狀態(tài)時的左視圖；圖3為多功能助殘機(jī)器人俯視圖。
具體實施方式
下面給出附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明結(jié)合圖1-3，本實施例包括輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，腿部推力機(jī)構(gòu)，踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，腰帶助力機(jī)構(gòu)。整套機(jī)構(gòu)安裝在輪椅架上。輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)和自由輪輔助機(jī)構(gòu)。
雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)10、渦輪蝸桿減速器11、墊板12、轉(zhuǎn)軸13、鏈輪14和輪子15組成。直流電機(jī)10與渦輪蝸桿減速器11相連，通過一塊墊板12來彌補(bǔ)直流電機(jī)10與減速器11安裝后的高度差，并且通過墊板12與輪椅框架底部相固連，差動輪的轉(zhuǎn)軸通過與減速器固結(jié)，將動力傳遞給差動輪，轉(zhuǎn)軸13一端與差動輪中的銷軸緊固連接。另外轉(zhuǎn)軸13中段有一階梯，用來和小鏈輪14連接，通過鏈傳動，將動力傳給輪椅上的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)共有兩組，分別固定在輪椅兩側(cè)的中間位置。
自由輪輔助機(jī)構(gòu)由四個自由輪組成，分別布置在輪椅的四角位置。自由輪輔助機(jī)構(gòu)主要用于機(jī)器人的支撐及輔助轉(zhuǎn)向。
結(jié)合圖3，踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸30、軸承支撐架31、踏板32、電機(jī)支撐架33和直流減速電機(jī)34。電機(jī)支架33和軸承支撐架31固定在輪椅的底架上，直流減速電機(jī)34固定與電機(jī)支撐架33，直流減速電機(jī)34的輸出軸與踏板32一端固結(jié)，踏板32另一端與轉(zhuǎn)軸30的一端緊固，轉(zhuǎn)軸30的另一端與滾動軸承連接完成軸向固定，從而實現(xiàn)了踏板32的回轉(zhuǎn)。
如圖1-3所示，腿部推力機(jī)構(gòu)包括大鏈輪40、轉(zhuǎn)動軸41、曲柄42、連桿43、搖桿44、搖桿座45和支撐板46。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)采用對稱方式布置在輪椅兩側(cè)。大連輪40與轉(zhuǎn)動軸41固連，用來傳遞由差動輪驅(qū)動電機(jī)提供的動力，轉(zhuǎn)動軸41由軸承座內(nèi)的軸承定位，并能自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動軸41再與曲柄42的一端相固結(jié)，構(gòu)成曲柄42的轉(zhuǎn)動，曲柄41末端通過銷軸與連桿43一端相連，連桿43和曲柄42可以自由相對轉(zhuǎn)動。連桿43的另一端通過銷軸與搖桿44連接，搖桿44的另一端通過搖桿座45固定在輪椅的扶手下面，相應(yīng)的軸承座固定在輪椅側(cè)面的短支架上，從而構(gòu)成了由差動輪的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，在搖桿末端的銷軸上連接著支撐板46，支撐板46與連接軸是球鉸鏈連接，即支撐板46可以相對連接軸自由轉(zhuǎn)動。連接軸和銷軸是鉸鏈連接，從而支撐板、連接軸可以相對銷軸轉(zhuǎn)動。腿步推力機(jī)構(gòu)的動力是由雙差動輪的驅(qū)動電機(jī)提供的，通過鏈傳動傳遞動力。由于采用單片機(jī)控制，能夠保證180度相位關(guān)系，即人行走時的兩腿的相位關(guān)系。采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，利用搖桿末端的弧線軌跡模擬人行走時大腿的軌跡，從而實現(xiàn)對病人行走時的推動輔助力。
結(jié)合圖1-3，坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)50、電機(jī)支撐架51、大傘齒輪52、小傘齒輪53、支撐軸54、支撐軸55和坐椅56。坐椅56采用單側(cè)驅(qū)動，雙側(cè)支撐。電機(jī)支撐架51固定在輪椅一側(cè)，直流減速電機(jī)50固定于電機(jī)支架51，輸出軸與小齒輪53緊配合，軸承座固定在輪椅兩側(cè)的短支撐架上，軸承座內(nèi)裝有滾動軸承，支撐軸54通過軸承固定，可以自由轉(zhuǎn)動，支撐軸54的一端與大齒輪52緊配合，另一端與坐椅56緊配合，坐椅下面有兩支座進(jìn)行保護(hù)。在輪椅的另一側(cè)固定有軸承座，支撐軸55通過軸承座內(nèi)的軸承定位并實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，支撐軸55的伸出部分與坐椅56緊配合，這樣實現(xiàn)了坐椅56的雙側(cè)支撐，單側(cè)驅(qū)動。
結(jié)合圖1-3，腰帶助力機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)60、電機(jī)支撐架61、過輪62-64、繩65、氣動彈簧66、支座67、固定板68和腰帶69。電機(jī)支撐架61固定在輪椅背后，直流減速電機(jī)60固定在電機(jī)支撐架61上，其輸出軸與過輪62連接，另外輪椅頂部固定有兩過輪63、64，繩65通過三個過輪繞過輪椅，與支撐板腰帶69相連，氣動彈簧66通過支座67固定在輪椅的支撐架上，其輸出端與固定板68球鉸鏈固定，腰帶69和固定板68視為一體。
使用時，殘疾人0可以獨(dú)立操作。助殘機(jī)器人上的操控面板能夠控制機(jī)器人各個動作。殘疾人0可以先坐在助殘機(jī)器人上，此時可以操控機(jī)器人，使坐椅56放下，當(dāng)殘疾人坐好后，可以進(jìn)行相關(guān)操作，放下繩子65，使腰帶69能夠到達(dá)病人的腰部，隨后系好腰帶69，這樣殘疾人就可以開始進(jìn)行行走鍛煉了。殘疾人0進(jìn)行操作后，使繩65將其緩慢提起，此時病人也可借助手臂力量慢慢站起，當(dāng)?shù)竭_(dá)合適位置時(即病人手的支撐不感到費(fèi)力時)，使繩65的停止上拉，此時人處于站立狀態(tài)，可以通過操控面板將坐椅56收起，從而給病人行走時讓開空間。由于腿部的支撐板46是球鉸鏈固定，其垂直位置在大腿末端，所以其位置可以隨著病人的站立自由調(diào)整，在必要時，病人也可以在坐下時，由病人自己進(jìn)行調(diào)整。病人進(jìn)行相關(guān)操作，啟動機(jī)器人，隨著機(jī)器人的緩慢移動，病人可以進(jìn)行行走鍛煉，推力機(jī)構(gòu)也會隨著機(jī)器人的移動而往復(fù)運(yùn)動，從而給病人大腿一定的輔助力，是病人順利的完成下肢鍛煉。殘疾人可由助殘機(jī)器人的操作面板控制兩差動輪的轉(zhuǎn)動，根據(jù)自己的需要控制輪椅前進(jìn)方向以及運(yùn)動速度。殘疾人可由輪椅上的操作面板控制兩差動輪的運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)自己的需要控制助殘機(jī)器人運(yùn)動方向及運(yùn)動速度。
當(dāng)殘疾人需要休息時，通過操作面板先使機(jī)器人停止，并且回到初始狀態(tài)(搖桿44回到鉛錘位置)，再使坐椅56放下，另外，可以將設(shè)置在機(jī)器人兩側(cè)的腳踏板32放下，這樣病人可以坐在坐椅上，并且可以將兩腿放在踏板32上，此時殘疾人則能操控助殘機(jī)器人方便的到達(dá)一些地方，方便了殘疾人的日常生活。如殘疾人需要上廁所，可以使機(jī)器人退到便池位置，殘疾人操控機(jī)器人幫助自己站起來，收起坐椅56，讓開便池位置，殘疾人就可以坐在便池上了。
權(quán)利要求
1.一種多功能助殘機(jī)器人，它包括輪椅架和驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于它還包括腿部推力機(jī)構(gòu)、踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和腰帶助力機(jī)構(gòu)，所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)和自由輪輔助機(jī)構(gòu)，雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)共有兩組，分別固定在輪椅兩側(cè)的中間位置；自由輪輔助機(jī)構(gòu)由四個自由輪組成，分別布置在輪椅的四角位置；腿部推力機(jī)構(gòu)和坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架下面，踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架前端，腰帶助力機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架中央。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能助殘機(jī)器人，其特征在于所述的雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、渦輪蝸桿減速器、墊板、轉(zhuǎn)軸、鏈輪和輪子，直流電機(jī)與渦輪蝸桿減速器相連，并且通過墊板與輪椅框架底部相連，轉(zhuǎn)軸與渦輪蝸桿減速器連接，轉(zhuǎn)軸的一端與差動輪固連；轉(zhuǎn)軸中段固聯(lián)著鏈輪，鏈輪通過鏈條連接輪椅上的腿部推力機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能助殘機(jī)器人，其特征在于所述的腿部推力機(jī)構(gòu)包括大鏈輪、轉(zhuǎn)動軸、滾動軸承、軸承座、套筒、曲柄、銷軸、連桿、搖桿、搖桿座和支撐板；大連輪與轉(zhuǎn)動軸相連，轉(zhuǎn)動軸與軸承座內(nèi)的軸承連接，一端連有大鏈輪，另一端與曲柄的一端相固結(jié)，曲柄末端通過銷軸與連桿一端相連，連桿的另一端通過長銷軸與搖桿連接，搖桿的另一端通過搖桿座固定在輪椅的扶手下面，相應(yīng)的軸承座固定在輪椅側(cè)面的短支架上，在搖桿末端的長銷軸上連接著支撐板，支撐板與連接軸通過球鉸鏈連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能助殘機(jī)器人，其特征在于所述的踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)、電機(jī)支撐架、滾動軸承、軸承支撐架和踏板，電機(jī)支架和軸承支撐架固定在輪椅的底架上，直流電機(jī)固定與電機(jī)支撐架，直流電機(jī)的輸出軸與踏板一端緊固，另一端與滾動軸承相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能助殘機(jī)器人，其特征在于所述的坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)、電機(jī)支撐架、一對錐齒輪、軸承座、滾動軸承、支撐軸和支座，電機(jī)支撐架固定在輪椅側(cè)面，直流減速電機(jī)固定于電機(jī)支架，輸出軸與小錐齒輪緊固，軸承座固定在輪椅兩側(cè)的短支撐架上，軸承座內(nèi)裝有滾動軸承，支撐軸通過軸承固定，支撐軸的一端與大錐齒輪緊固，另一端與坐椅連接，坐椅下面設(shè)置有兩支座。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能助殘機(jī)器人，其特征在于所述的腰帶助力機(jī)構(gòu)包括直流減速電機(jī)、電機(jī)支撐架、過輪、繩、氣動彈簧、支座、固定板和腰帶，電機(jī)支撐架固定在輪椅后面，直流減速電機(jī)固定支撐架上，其輸出軸與過輪連接，輪椅頂部固定有兩過輪，繩通過三個過輪繞過輪椅，與支撐板腰帶相連，氣動彈簧通過支座固定在輪椅的支撐架上，其輸出端與支撐板球鉸鏈固定，腰帶和固定板固定為一體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多功能助殘機(jī)器人。它包括輪椅架、雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)、腿部推力機(jī)構(gòu)、踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和腰帶助力機(jī)構(gòu)，輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)和自由輪輔助機(jī)構(gòu)，雙差動輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)共有兩組，分別固定在輪椅兩側(cè)的中間位置；自由輪輔助機(jī)構(gòu)由四個自由輪組成，分別布置在輪椅的四角位置；腿部推力機(jī)構(gòu)和坐椅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架下面，踏板回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架前端，腰帶助力機(jī)構(gòu)設(shè)置在輪椅架中央。本發(fā)明既具有一般輪椅的通用性又能夠幫助截癱患者或行走不便病人進(jìn)行行走鍛煉、有利于殘疾人自主進(jìn)行腿部康復(fù)訓(xùn)練并能進(jìn)行減重訓(xùn)練、下肢關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動訓(xùn)練等康復(fù)訓(xùn)練功能，起坐、下蹲等生活技能訓(xùn)練。
文檔編號A61H1/02GK101019795SQ20071007187
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者張立勛, 夏振濤, 蔣贊 申請人:哈爾濱工程大學(xué)