一種下肢康復訓練機

王居鑫+郭啟盛+吳帆

【摘 要】針對目前下肢康復器械不適用于腰部康復訓練的問題，設計了一種下肢康復訓練機。該機具有結構簡單、操作方便、體積小，適合家庭及醫院使用，能為使用者提供了有效的康復訓練。

【關鍵詞】下肢康復；腰部訓練；機械結構

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量有所增加，使用者需要持久性的訓練，防止肌肉“廢用性”萎縮進而關節僵硬，因此需要醫護人員、家庭成員和使用者本人付出大量的時間和艱辛的努力。住院以及恢復期間醫護人員任務重，病人運動時間和強度得不到保障人工護理費用高，且受多種人為因素影響，護理難以做到長期的效果，影響護理質量，有礙后期康復。康復訓練機要求使用者能較為自主的進行使用，并能安全穩定的幫助使用者盡快恢復。為了幫助需要做下肢康復訓練的患者進行拉伸肌肉等運動，設計了一種能支撐上體，減輕腰部受力防止勞損，同時對下肢產生有效訓練的下肢康復訓練機。

1.下肢康復訓練機的結構

下肢康復訓練機包括跑步機、上體支撐機構、斜面調節機構以及動力系統和控制系統。下肢康復訓練機的整體結構如圖1所示：

跑步機布置在整個訓練機的最前方位置，其上方布置上體支撐機構，由固定架和一組左側支撐架和右側支撐架以及左腋部支撐架和右腋部支撐架構成，兩側支撐架上分別布置有兩組控制板；下方布置有斜面調整機構，由斜面支座、提升斜面、斜面齒輪以及與其配合的提升轉軸和旋轉手柄組成；后側設有提升機構，由一組連桿機構、螺桿機構、滑塊導軌機構以及減速齒輪機構和支柱等組成；動力系統布置在減速機構之后，電機的動力通過齒輪減速機構增大扭矩傳遞給提升機構。

2.下肢康復訓練機的功能設計

2.1跑步和斜面調整功能設計

跑步和調整功能分別由跑步機和斜面調節機構實現。跑步機可幫助患者進行室內的跑步訓練，斜面調節機構設置在跑步機下，如圖2所示，與跑步機相連的是提升斜面，其下表面布置斜面導軌，與斜面支座上表面的斜面導軌槽滑動配合；其中部還布置有齒條，齒條與斜面齒輪嚙合，斜面齒輪與斜面轉軸通過鍵連接，轉軸一端連接在斜面支座上，另一端通過緊固銷安裝有旋轉手柄，通過旋轉手柄帶動轉軸從而帶動斜面齒輪沿齒條移動，對斜面高度進行調節。通過兩組機構的組合，訓練機具有為使用者提供跑步運動的功能并兼有調節提升斜面高度的功能，能夠使訓練機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計

上體支撐功能由上體支撐機構和跑步機后的固定架機構實現。左側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，內部固定有左腋部支撐架和左側轉桿，可以通過腋部支撐桿齒條和側轉桿齒輪的嚙合，對左腋部支撐架的位置進行調節，右側功能與左側對稱設計。固定架機構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，可對其進行緊固，支撐上體。支柱內開有旋轉槽，轉軸能夠在旋轉槽內轉動，實現將左側支撐架和右側支撐架的拉開、合攏的功能，方便使用者站到左側支撐架和右側支撐架之間。

提升功能由提升機構實現。底座上的電機通過齒輪減速機構增大力矩后與螺桿1相連接，可對跑步機和斜面機構進行提升，螺桿的自鎖功能保證了提升過程的平穩和安全。上體支撐功能和提升功能的實現機構如圖3所示。

3.下肢康復訓練機的工作方式

3.1拔下緊固銷，轉動斜面手柄，調節跑步機的高度，使跑步機比使用者所要求的高度略低，插入緊固銷，卡住旋轉手柄，防止旋轉手柄轉動。

3.2沿著旋轉槽轉動左側支撐架和左側支撐架，拉開左側支撐架和右側支撐架之間的距離，使用者進入到左側支撐架和右側支撐架之間，合攏左側支撐架和右側支撐架，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，分別轉動左側轉桿和右側轉桿，調節左腋部支撐架和右腋部支撐架至合適位置。

3.3一手控制電機控制按鈕，電機通過減速齒輪1和減速齒輪2帶動螺桿1轉動，螺桿1推動滑塊1運動，滑塊1通過連桿3推動螺桿1轉動，螺桿1的轉動推動滑塊2沿著導軌槽2內向上滑動，滑塊2推動轉軸向上移動，左側支撐架和右側支撐架沿著兩側支撐架滑道向上運動，當左側支撐架和右側支撐架移動到合適位置，關閉電機控制按鈕。

3.4另一手控制跑步機控制按鈕，調節跑步機的啟停和運動速度。訓練完成后，關閉跑步機停止，控制提升電機反轉，慢慢將使用者降下，轉動左側轉桿和右側轉桿，調節左側支撐架和右側支撐架，方便使用者離開跑步機，使用者在康復訓練機上完成一次訓練。

參考文獻：

[1]趙齊林、辛紹杰等.下肢康復訓練機.國家實用新型專利.ZL201320407761.X.

作者簡介：

王居鑫：（1996.1—），男，上海電機學院材料成型及控制工程專業本科生。

郭啟盛：（1996.5—），男，上海電機學院電氣工程專業本科生。

吳帆：（1992.7—），男，電氣工程專業本科生。

范新竹：（1966.3—），男，講師，上海電機學院機械學院教師。endprint