一种辅助站立设备

技术领域

本发明属于康复训练设备研究领域，具体涉及一种用于帮助下肢障碍患者站立的辅助设备。

背景技术

随着社会老龄化程度的提高，越来越多的老年人因身体肌肉力量的下降出现了站立困难、甚至是无法站立的情况；由于交通事故和种种疾病造成下肢失常、运动功能障碍的病患难以依靠自身实现站立过程；但是由于站立是日常生活中最重要的基本动作，该动作是完成其他生活活动的基础，因而难以站立的老年人或患者只能躺在床上或通过轮椅进行有限的日常活动，但是长时间躺在床上会导致身体局部受压产生褥疮，并造成肌肉萎缩等并发症。目前，对于需要进行站立康复的患者多采用轮椅进行日常活动，但是站立时需要护理人员或者家人进行辅助站立，这样就使得患者无法自行完成站立过程，从而难以独立无法完成如行走、上厕所等事情；这样不仅消耗了人力，也不利于患者心理和身体健康。

人体的站立过程主要是重心变化的过程，根据重心的变化过程可以将站立划分为屈膝、弯腰和站立阶段，屈膝和弯腰是站立的准备过程，主要实现人体重心在水平方向上的运动，站立阶段主要实现人体重心在竖直方向上的运动。为了解决上述存在的问题、实现辅助患者按照正常的站立过程，提出了一种辅助站立设备，该设备具有两个自由度，可以辅助使用者实现屈膝、弯腰和站立过程，能够在一定程度上复现人的真实站立过程。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题：提供一种二自由度辅助站立设备，所述辅助站立设备能够较好的实现站立过程中的人体轨迹，帮助使用者更加自如的完成站立过程。

技术方案：一种辅助站立设备，主要由腿部模块(1)、腿部电动推杆(2)、坐垫模块(3)、坐垫电动推杆(4)、靠背模块(5)、底座模块(6)组成；腿部模块一端与坐垫(302)铰接，另一端与腿部电动推杆的一端铰接，腿部电动推杆的另一端则与靠背支撑杆(603)的下铰链座(6031)铰接；坐垫模块主要包括坐垫、坐垫垂臂(305)，坐垫垂臂的一端与坐垫固连，另一端与曲形滑槽(605)构成滑动连接并可沿曲形滑槽的第一轨道(6051)和第二轨道(6052)滑动；靠背模块包括靠背(501)、躯干定向臂(502)，坐垫模块的坐垫与靠背模块的靠背铰接，靠背模块的躯干定向臂一端与靠背模块的靠背固定连接，另一端与底座模块的活动连杆(604)铰接；

底座模块包括升降底座(601)、扶手(602)、靠背支撑杆、曲形滑槽、坐垫支撑杆(606)及活动连杆，靠背支撑杆、曲形滑槽及扶手与上底座(6017)固连，靠背支撑杆上设置有上铰链座(6032)和下铰链座，其中上铰链座与活动连杆的一端铰接；坐垫支撑杆一端与上底座固连，另一端与坐垫电动推杆的一端铰接，坐垫电动推杆的另一端与坐垫铰接；曲形滑槽上设置有第一轨道和第二轨道；

辅助站立设备的运动过程：在控制系统(6016)控制下其辅助站立动作过程如下：第一阶段：腿部电动推杆收缩带动腿部模块旋转一个角度，之后腿部电动推杆锁定；第二阶段：坐垫电动推杆伸长，坐垫垂臂与曲形滑槽的配合端沿曲形滑槽的第一轨道向上滑动，坐垫则在坐垫电动推杆及坐垫垂臂的共同作用下绕腿部模块与坐垫的铰接轴作旋转运动，靠背在躯干定向臂、活动连杆及靠背支撑杆的约束下绕坐垫与靠背的铰接轴做旋转运动，而腿部模块保持不动；第三阶段：随坐垫电动推杆伸长，坐垫垂臂滑动到曲形滑槽的第二轨道后，坐垫在坐垫电动推杆及坐垫垂臂的共同作用下继续转动的同时带动腿部模块绕腿部模块与腿部电动推杆的铰接轴转动，靠背在躯干定向臂、活动连杆及靠背支撑杆的约束下继续绕坐垫与靠背的铰接轴做旋转运动，当坐垫垂臂滑动到曲形滑槽的第二轨道终点后，坐垫电动推杆锁定，坐垫、腿部模块及靠背模块处于竖直状态。

优选地，底座模块的扶手内侧固定连接有坐垫托板(6021)，坐垫模块的坐垫水平放置时，其坐垫托板可实现对坐垫模块的支撑。

优选地，升降底座由下底座(6013)和上底座，下底座包括足部踏板(6011)、万向轮(6012)、升降机构(6014)、驱动轮(6015)和控制系统组成，上底座可在升降机构带动下相对下底座上下运动，升降底座可在驱动轮驱动下实现移动。

优选地，坐垫垂臂与曲形滑槽的配合端安装有滑轮(306)。

有益效果：通过上述设计方案，本发明具有以下有益效果：

1、可实现屈膝动作。通过控制腿部电动推杆的伸缩，能够控制腿部模块的角度，从而完成屈膝动作。

2、可实现站立动作。通过控制坐垫电动推杆的伸缩，能够控制滑轮的运动轨道，从而实现腿部模块与坐垫的铰接轴的静止和向后运动，从而实现站立过程。

3、可作为移动工具。在站姿状态或坐姿状态下可通过升降底座的驱动轮实现移动功能。

4、可适应不同身高人群。通过升降机构可控制下底座和上底座之间的距离，以满足不同身高人群使用。

附图说明

如图1所示为辅助站立设备整体结构示意图。

如图2所示为坐垫模块示意图。

如图3所示为底座模块的上底座示意图。

如图4所示为底座模块的下底座示意图。

如图5所示为辅助站立设备的站立过程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、结构特点更加清楚，下面结合附图对发明实施例中的技术方案进行完整、清楚地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种辅助站立设备，主要由腿部模块(1)、腿部电动推杆(2)、坐垫模块(3)、坐垫电动推杆(4)、靠背模块(5)、底座模块(6)六个部分组成，腿部模块包括相对于坐垫(302)对称分布的左、右两部分，靠背模块包括靠背(501)与相对于坐垫对称分布的左、右躯干定向臂(502)，左、右两个躯干定向臂的一端与靠背模块的靠背对称固定连接，另一端通过铰接轴与底座模块的活动连杆(604)铰接，使得活动连杆可以相对于铰接轴的轴线转动，底座模块包括升降底座(601)，升降底座包括下底座(6013)、上底座(6017)和升降机构(6014)，升降机构一端固定安装在下底座上，另一端通过升降轴连接在上底座上，在手动或控制系统(6016)控制下，升降机构可带动上底座相对下底座上下运动。

上肢康复训练的装置包括：移动底盘(1)，水平导轨(2),升降立柱(3)，机械臂(4)，力传感器(5)，手臂托盘(6)，角度传感器(7)；移动底盘(1)安装有刹车装置(1-1)，可实现移动底盘任意位置固定；升降立柱(3)与水平导轨(2)固连，并可沿水平导轨移动；机械臂(4)与升降立柱(3)固连，并可沿升降立柱上下移动；力传感器(5)一端与机械臂(4)末端固连，另一端与手臂托盘(6)固连；手臂托盘(6)配有绑带连接人体手臂腕部；角度传感器(7)分别安装在人体上肢的肩关节和肘关节处。如图2所示，坐垫模块包括腿部铰接座(301)、坐垫、坐垫电动推杆铰链座(303)、靠背铰链座(304)、坐垫垂臂(305)和滑轮(306)，腿部铰接座、坐垫电动推杆铰链座、靠背铰链座固定安装在坐垫上，其中坐垫一端通过铰接轴将腿部铰接座与腿部模块铰接，另一端通过铰接轴将靠背铰链座与靠背模块的靠背铰接，从而使得腿部模块和靠背模块可相对于坐垫模块的铰接轴转动，坐垫垂臂的一端与坐垫固连，另一端与曲形滑槽构成滑动连接，可通过安装于曲形滑槽的滑轮沿曲形滑槽的第一轨道(6051)和第二轨道(6052)滑动。

如图3所示，上底座包括升降机构、扶手(602)、靠背支撑杆(603)、活动连杆、曲形滑槽(605)及坐垫支撑杆(606)，其中扶手、靠背支撑杆、活动连杆和曲形滑槽皆包括左右两个、对称分布于上底座上，扶手、靠背支撑杆及曲形滑槽与上底座固连，曲形滑槽上设置有第一轨道和第二轨道，靠背支撑杆上设置有上铰链座(6032)和下铰链座(6031)，其中上铰链座与活动连杆的一端铰接，下铰链座与腿部电动推杆一端铰接，腿部电动推杆的另一端与腿部模块铰接；坐垫支撑杆一端与上底座固连，另一端与坐垫电动推杆的一端铰接，坐垫电动推杆的另一端则通过坐垫电动推杆铰链座与坐垫铰接；扶手内侧固定连接有坐垫托板(6021)，坐垫模块的坐垫水平放置时，其坐垫托板可实现对坐垫模块的支撑。

如图4所示，下底座包括足部踏板(6011)、万向轮(6012)、升降机构、驱动轮(6015)和控制系统，下底座的前端固定设置有足部踏板，左右两侧对称连接有两个万向轮和两个驱动轮，后端连接有控制系统，升降底座可在驱动轮驱动下实现移动。

如图5所示，a图表示使用者的初始状态，此时使用者坐在坐垫上，足部放在足部踏板上；b图表示腿部电动推杆收缩带动腿部模块旋转一个角度后的状态图，c图为坐垫垂臂与曲形滑槽的相配合的滑轮位于曲形滑槽第一轨道的状态图，d图为坐垫垂臂与曲形滑槽的相配合的滑轮位于曲形滑槽第二轨道终点的状态图，此时腿部模块、坐垫和靠背都处于竖直状态。

辅助站立设备的辅助使用者站立运动过程：

使用者可通过升降机构调整上下底座的距离以适应自身的身高特征，使其可坐在坐垫上，足部放在足部踏板上，腿部可通过弹性带连接在腿部模块上，如图5a所示在控制系统控制下其辅助使用者实现站立过程如下：第一阶段：腿部电动推杆收缩带动腿部模块旋转一个角度，之后腿部电动推杆锁定，如图5b所示；第二阶段：坐垫电动推杆伸长，坐垫垂臂与曲形滑槽的配合端沿曲形滑槽的第一轨道向上滑动，坐垫则在坐垫电动推杆及坐垫垂臂的共同作用下绕腿部模块与坐垫的铰接轴作旋转运动，靠背在躯干定向臂、活动连杆及靠背支撑杆的约束下绕坐垫与靠背的铰接轴做旋转运动，而腿部模块保持不动,如图5c所示；第三阶段：随坐垫电动推杆伸长，坐垫垂臂滑动到曲形滑槽的第二轨道后，坐垫在坐垫电动推杆及坐垫垂臂的共同作用下继续转动的同时带动腿部模块绕腿部模块与腿部电动推杆的铰接轴转动，靠背在躯干定向臂、活动连杆及靠背支撑杆的约束下继续绕坐垫与靠背(的铰接轴做旋转运动，当坐垫垂臂滑动到曲形滑槽的第二轨道终点后，坐垫电动推杆锁定，坐垫、腿部模块及靠背模块处于竖直状态,如图5d所示。

辅助站立设备的辅助使用者从站姿到坐姿的运动过程：第一阶段：初始时坐垫、腿部模块及靠背模块处于竖直状态，使用者足部站立在足部踏板上，腿部通过弹性带与腿部模块连接，如图5d所示坐垫电动推杆在控制系统的控制下逐渐缩短，腿部电动推杆保持锁定状态，坐垫垂臂从曲形滑槽第二轨道的终点逐渐向下滑动，坐垫则在坐垫电动推杆及坐垫垂臂的共同作用下转动，同时带动腿部模块绕腿部模块与腿部电动推杆的铰接轴转动，靠背在躯干定向臂、活动连杆及靠背支撑杆的约束下绕坐垫与靠背的铰接轴做旋转运动，直至坐垫垂臂运动到曲形滑槽的第一轨道如图5c所示；第二阶段：坐垫电动推杆继续缩短，坐垫垂臂与曲形滑槽的配合端沿曲形滑槽的第一轨道向下滑动，坐垫在坐垫电动推杆及坐垫垂臂的共同作用下绕腿部模块与坐垫的铰接轴作旋转运动，靠背在躯干定向臂、活动连杆及靠背支撑杆的约束下绕坐垫与靠背的铰接轴做旋转运动，而腿部模块保持不动，运动到曲形滑槽的第一轨道的起点后，坐垫电动推杆锁定,如图5b所示；第三阶段：腿部电动推杆在控制系统的控制下逐渐伸长，带动腿部模块旋转一个角度使使用者保持较舒适的腿部姿态后保持锁定,如图5a所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。