王居鑫+郭啟盛+吳帆

【摘 要】針對目前下肢康復(fù)器械不適用于腰部康復(fù)訓(xùn)練的問題，設(shè)計了一種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)。該機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、體積小，適合家庭及醫(yī)院使用，能為使用者提供了有效的康復(fù)訓(xùn)練。

【關(guān)鍵詞】下肢康復(fù)；腰部訓(xùn)練；機(jī)械結(jié)構(gòu)

引言

隨著我國人口老齡化社會的到來，心腦血管病使用者的數(shù)量有所增加，使用者需要持久性的訓(xùn)練，防止肌肉“廢用性”萎縮進(jìn)而關(guān)節(jié)僵硬，因此需要醫(yī)護(hù)人員、家庭成員和使用者本人付出大量的時間和艱辛的努力。住院以及恢復(fù)期間醫(yī)護(hù)人員任務(wù)重，病人運動時間和強(qiáng)度得不到保障人工護(hù)理費用高，且受多種人為因素影響，護(hù)理難以做到長期的效果，影響護(hù)理質(zhì)量，有礙后期康復(fù)?？祻?fù)訓(xùn)練機(jī)要求使用者能較為自主的進(jìn)行使用，并能安全穩(wěn)定的幫助使用者盡快恢復(fù)。為了幫助需要做下肢康復(fù)訓(xùn)練的患者進(jìn)行拉伸肌肉等運動，設(shè)計了一種能支撐上體，減輕腰部受力防止勞損，同時對下肢產(chǎn)生有效訓(xùn)練的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)。

1.下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的結(jié)構(gòu)

下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)包括跑步機(jī)、上體支撐機(jī)構(gòu)、斜面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

跑步機(jī)布置在整個訓(xùn)練機(jī)的最前方位置，其上方布置上體支撐機(jī)構(gòu)，由固定架和一組左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架以及左腋部支撐架和右腋部支撐架構(gòu)成，兩側(cè)支撐架上分別布置有兩組控制板；下方布置有斜面調(diào)整機(jī)構(gòu)，由斜面支座、提升斜面、斜面齒輪以及與其配合的提升轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)手柄組成；后側(cè)設(shè)有提升機(jī)構(gòu)，由一組連桿機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)、滑塊導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)以及減速齒輪機(jī)構(gòu)和支柱等組成；動力系統(tǒng)布置在減速機(jī)構(gòu)之后，電機(jī)的動力通過齒輪減速機(jī)構(gòu)增大扭矩傳遞給提升機(jī)構(gòu)。

2.下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的功能設(shè)計

2.1跑步和斜面調(diào)整功能設(shè)計

跑步和調(diào)整功能分別由跑步機(jī)和斜面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。跑步機(jī)可幫助患者進(jìn)行室內(nèi)的跑步訓(xùn)練，斜面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置在跑步機(jī)下，如圖2所示，與跑步機(jī)相連的是提升斜面，其下表面布置斜面導(dǎo)軌，與斜面支座上表面的斜面導(dǎo)軌槽滑動配合；其中部還布置有齒條，齒條與斜面齒輪嚙合，斜面齒輪與斜面轉(zhuǎn)軸通過鍵連接，轉(zhuǎn)軸一端連接在斜面支座上，另一端通過緊固銷安裝有旋轉(zhuǎn)手柄，通過旋轉(zhuǎn)手柄帶動轉(zhuǎn)軸從而帶動斜面齒輪沿齒條移動，對斜面高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過兩組機(jī)構(gòu)的組合，訓(xùn)練機(jī)具有為使用者提供跑步運動的功能并兼有調(diào)節(jié)提升斜面高度的功能，能夠使訓(xùn)練機(jī)適用于不同身高的使用者。

2，2上體支撐功能和提升功能設(shè)計

上體支撐功能由上體支撐機(jī)構(gòu)和跑步機(jī)后的固定架機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。左側(cè)支撐架下端固定連接兩個互相平行的“L”形狀的底架，其水平部分開有底槽，內(nèi)部固定有左腋部支撐架和左側(cè)轉(zhuǎn)桿，可以通過腋部支撐桿齒條和側(cè)轉(zhuǎn)桿齒輪的嚙合，對左腋部支撐架的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，右側(cè)功能與左側(cè)對稱設(shè)計。固定架機(jī)構(gòu)包括底座和垂直固定在底座上的兩支柱，兩者之間鉸接有互相平行的一組連桿，可對其進(jìn)行緊固，支撐上體。支柱內(nèi)開有旋轉(zhuǎn)槽，轉(zhuǎn)軸能夠在旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)將左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架的拉開、合攏的功能，方便使用者站到左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架之間。

提升功能由提升機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。底座上的電機(jī)通過齒輪減速機(jī)構(gòu)增大力矩后與螺桿1相連接，可對跑步機(jī)和斜面機(jī)構(gòu)進(jìn)行提升，螺桿的自鎖功能保證了提升過程的平穩(wěn)和安全。上體支撐功能和提升功能的實現(xiàn)機(jī)構(gòu)如圖3所示。

3.下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的工作方式

3.1拔下緊固銷，轉(zhuǎn)動斜面手柄，調(diào)節(jié)跑步機(jī)的高度，使跑步機(jī)比使用者所要求的高度略低，插入緊固銷，卡住旋轉(zhuǎn)手柄，防止旋轉(zhuǎn)手柄轉(zhuǎn)動。

3.2沿著旋轉(zhuǎn)槽轉(zhuǎn)動左側(cè)支撐架和左側(cè)支撐架，拉開左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架之間的距離，使用者進(jìn)入到左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架之間，合攏左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架，使用者的兩只胳膊分別搭在左腋部支撐架和右腋部支撐架上，分別轉(zhuǎn)動左側(cè)轉(zhuǎn)桿和右側(cè)轉(zhuǎn)桿，調(diào)節(jié)左腋部支撐架和右腋部支撐架至合適位置。

3.3一手控制電機(jī)控制按鈕，電機(jī)通過減速齒輪1和減速齒輪2帶動螺桿1轉(zhuǎn)動，螺桿1推動滑塊1運動，滑塊1通過連桿3推動螺桿1轉(zhuǎn)動，螺桿1的轉(zhuǎn)動推動滑塊2沿著導(dǎo)軌槽2內(nèi)向上滑動，滑塊2推動轉(zhuǎn)軸向上移動，左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架沿著兩側(cè)支撐架滑道向上運動，當(dāng)左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架移動到合適位置，關(guān)閉電機(jī)控制按鈕。

3.4另一手控制跑步機(jī)控制按鈕，調(diào)節(jié)跑步機(jī)的啟停和運動速度。訓(xùn)練完成后，關(guān)閉跑步機(jī)停止，控制提升電機(jī)反轉(zhuǎn)，慢慢將使用者降下，轉(zhuǎn)動左側(cè)轉(zhuǎn)桿和右側(cè)轉(zhuǎn)桿，調(diào)節(jié)左側(cè)支撐架和右側(cè)支撐架，方便使用者離開跑步機(jī)，使用者在康復(fù)訓(xùn)練機(jī)上完成一次訓(xùn)練。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙齊林、辛紹杰等.下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī).國家實用新型專利.ZL201320407761.X.

作者簡介：

王居鑫：（1996.1—），男，上海電機(jī)學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)本科生。

郭啟盛：（1996.5—），男，上海電機(jī)學(xué)院電氣工程專業(yè)本科生。

吳帆：（1992.7—），男，電氣工程專業(yè)本科生。

范新竹：（1966.3—），男，講師，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院教師。endprint