CN109395333A - 一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，包括基座、Stewart平台、踏板和扶手；扶手和Stewart平台安装在基座上，踏板固定在Stewart平台上。本发明结构稳定性强，运动精度高，能实现三维空间六个自由度方向的运动可根据人们的需要设计不同强度的平衡训练并兼具脚底按摩的功能促进平衡训练的功效。
Description
技术领域
本发明涉及康复训练机领域，特别涉及一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机。
背景技术
人体平衡能力的研究是非常重要而且具有实际意义的一个研究领域。由于人身体的平衡能力是人们身体的一项重要的机能，能使人的身体保持各种姿态，保证身体的正常运动。在生活中的各种运动都需要有效的平衡功能，一个人的平衡能力有障碍主要表现在站立或行走不稳定，容易摔倒，日常生活无法自理，生活质量会严重下降，同时也会给家庭带来负担。我国的康复机器人发展比较缓慢并且主要集中在高校研究，随着机器人技术和康复医学的不断发展，欧美和日本等国家的康复机器人在国内的市场占有率呈逐年上升趋势。我国的康复医学发展虽然受到重视，但是发展还处于起步阶段目前还不能满足人们的需要，所以现在急需设计一款结构稳定，平衡训练模式且功能多样的平衡康复训练机来满足人们的需要。
传统平衡康复机只有简单的机械结构适用范围不广泛且功能较少，现急需一种安全可靠工作模式多可自主调节的多功能平衡康复训练机。
在这里，简单的提出对于平衡训练康复机的技术要求：
为了安全性设备上应具有保证人体安全的部件
为了防止使用者在使用的过程中工作平面位置改变时发生滑移对人身安全造成伤害，工作表面应具有一定的防滑功能
为了使训练机的训练效果显著和满足对不同病人的训练要求或同一个病人的不同恢复阶段时的训练要求，应使运动机构在三维空间具有六个自由度方向的自由运动，并且为了满足不同人们的训练要求还应该具有多种工作模式的设计。
根据上述技术要该设备应该具备保证人体安全的部件，一般的部件有把手和扶手两种部件。把手结构灵活度高结构不稳定，结构承载能力不强。扶手结构稳定且承载能力较强。由于使用者的平衡能力受损平台在运动过程中如果使用灵活性较强的把手结构在平台运动训练的过程中双手容易发生控制不稳定的现象，对于一个平衡能力受损的人来说极其容易发生意外，并且造成身体伤害。因为其结构的承载力不强的原因训练机也会造成损坏。
现有的平衡康复训练机主要是运动训练方向单一或者是训练运动轨迹变化无法控制且结构简单的训练机，无法达到训练者的使用要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，具体技术方案如下：
一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，包括基座、Stewart平台、踏板和扶手；
所述Stewart平台由下平台、上平台、电缸、球铰、虎克铰、上转接座和下转接座组成；
所述虎克铰由中心块、虎克铰轴、轴承、轴承挡圈、U座组成，中心块周围四个面上分别开有一个沉孔，分别与四个虎克铰轴相连接，每个虎克铰轴再分别与四个轴承配合，每个轴承分别与两个U座配合，最后分别在两个U座的一端加上轴承挡圈；
所述上平台和下平台上分别开有圆形和方形沉槽，沉槽内设有螺栓孔；
所述上转接座下表面放置在上平台的圆形沉槽内，通过螺栓将上转接座固定在上平台上；
所述下转接座下表面放置在下平台的方形沉槽内，通过螺栓将下转接座固定在下平台上；
所述上转接座和下转接座的上表面位于几何中心的位置设有通孔，且通孔的周围设有螺栓孔；
所述下转接座上的螺栓孔与虎克铰上的其中一个U座表面上的四个螺栓孔通过螺栓连接，且U座表面的圆柱凸起和转接座的通孔相配合连接；
另一个所述U座上的四个螺栓孔与电缸上的四个螺栓孔通过螺栓固定连接，且U座的圆柱凸起与电缸下端的通孔相配合连接；
所述电缸的上端开有螺纹孔与球铰端部的螺纹杆相配合连接；
所述球铰的上端与上转接座上端通过螺栓连接；
所述基座上表面的两侧分别设有一个沉孔，用于与扶手固定连接，中间设有圆形沉孔；
所述下平台放置在基座的圆形沉孔内，通过螺栓连接固定；
所述踏板应设有圆形沉孔，踏板固定在上平台上。
所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其优选方案为所述踏板呈方形，上端中间设置有凸起的小圆台，凸起四周设有网格的防滑条纹，下端设有圆形沉孔安装座，将安装座放置上平台上，通过螺栓固定。
所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其优选方案为所述凸起呈小圆台形。
所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其优选方案为所述扶手呈L折角形，折角设为75°。
所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其优选方案为所述扶手至基座上端高度为110cm。
所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其优选方案为所述基座厚度为36mm。
一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机的工作原理：本康复机的主要是通过电缸将电机的转动转化为直线运动。工作是电缸伸缩从而带动与上平台相连的踏板在空间实现多自由度方向的运动。
其工作过程是通过控制每个电缸的伸缩量的变化来使踏板实现三维空间的旋转和移动来满足使用者的训练要求。
该设备根据不同的使用者对训练强度的要求不同设计多个模式，每个模式的区别在于踏板的移动和旋转角度不同并通过机构运动学的计算，编好每一个模式的程序来控制踏板的运动。使用者在使用时只需根据自身的实际情况来选择不同的训练模式即可。
本发明的有益效果：该平台可以实现三维空间六个自由的自由运动，由于其运动的复杂，多变性可以使使用者的训练效果得到显著的提升。该训练效果的提升主要是由于平台的多自由度的灵活运动从而使训练效果提升；该平台可以根据使用者的需要，事先设计出平台想要达到的位置，通过运动学反解的计算求出达到要求位置电缸的伸缩长度，进而编程来控制电机来控制电缸的伸缩从而使踏板达到所需要的位置。针对不同的轨迹进行计算后进行编程就可实现对训练轨迹的规划，使用者对训练要求不同可设计平台的转动幅度变化增加进而提高训练难度，设置多个级别来满足使用者的需求。
附图说明
图1为一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机结构示意图；
图2为Stewart平台结构示意图；
图3为虎克铰结构示意图；
图4为踏板结构示意图。
图中，1-基座、2-Stewart平台、3-踏板、4-扶手、下平台、6-上平台、7-电缸、8-球铰、9-虎克铰、10-上转接座、11-下转接座、12-中心块、13-虎克铰轴、14-轴承、15-轴承挡圈、16-U座、17-凸起、18-网格的防滑条纹。
具体实施方式
如图1-4所示一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，包括基座1、Stewart平台2、踏板3和扶手4；
所述Stewart平台由下平台5、上平台6、电缸7、球铰8、虎克铰9、上转接座10和下转接座11组成；
所述虎克铰9由中心块12、虎克铰轴13、轴承14、轴承挡圈15、U座16组成，中心块12周围四个面上分别开有一个沉孔，分别与四个虎克铰轴13相连接，每个虎克铰轴13再分别与四个轴承配合，每个轴承14分别与两个U座配合，最后分别在两个U座的一端加上轴承挡圈；
所述上平台6和下平台7上分别开有圆形和方形沉槽，沉槽内设有螺栓孔；
所述上转接座10下表面放置在上平台6的圆形沉槽内，通过螺栓将上转接座固定在上平台6上；
所述下转接座11下表面放置在下平台7的方形沉槽内，通过螺栓将下转接座11固定在下平台上；
所述上转接座10和下转接座11的上表面位于几何中心的位置设有通孔，且通孔的周围设有螺栓孔；
所述下转接座11上的螺栓孔与虎克铰9上的其中给一个U座16上表面的四个螺栓孔通过螺栓连接，且下转接座11表面的通孔与U座16上的圆柱凸起相配合连接；
另一个所述上U座16上开有四个螺栓孔与电缸7上的四个螺栓孔通过螺栓固定连接，且另一个U座16的圆柱凸起与电缸7下端的通孔相配合连接；
所述电缸7的上端开有螺纹孔与球铰8端部的螺纹杆相配合连接；
所述球铰8的上端与上转接座10上端通过螺栓连接；
所述基座1的上表面的两侧分别开有一个圆形沉孔，用于与扶手4固定连接，中间设有圆形沉孔；
所述下平台5放置在基座1的圆形沉孔内，通过螺栓连接固定；
所述踏板3应设有圆形沉孔，踏板固定在上平台6上。
所述踏板3呈方形，上端中间设置有凸起17，凸起四周设有网格的防滑条纹18，下端设有圆形沉孔安装座，将安装座放置上平台6上，通过螺栓固定。
所述凸起17呈小圆台形。
所述扶手4呈L折角形，折角设为75°。
所述扶手4至基座1上端高度为110cm。
所述基座1厚度为36mm。
一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机的工作原理：本康复机的主要是通过电缸将电机的转动转化为直线运动。工作是电缸伸缩从而带动与上平台相连的踏板在空间实现多自由度方向上的运动。
其工作过程是通过控制每个电缸的伸缩量的变化来使踏板实现三维空间的旋转和移动来满足使用者的训练要求。
该设备根据不同的使用者对训练强度的要求不同设计多个模式，每个模式的区别在于踏板的移动和旋转角度不同并通过机构运动学的计算编好每一个模式的程序来控制踏板的运动。使用者在使用时只需根据自身的实际情况来选择不同的训练模式即可。
Claims (6)
1.一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其特征在于：包括基座、Stewart平台、踏板和扶手；
所述Stewart平台由下平台、上平台、电缸、球铰、虎克铰、上转接座和下转接座组成；
所述虎克铰由中心块、虎克铰轴、轴承、轴承挡圈、U座组成，中心块周围四个面上分别开有一个沉孔，分别与四个虎克铰轴相连接，每个虎克铰轴再分别与四个轴承配合，每个轴承分别与相应的两个U座配合，最后分别在两个U座的一端加上轴承挡圈；
所述上平台和下平台上分别开有圆形和方形沉槽，沉槽内设有螺栓孔；
所述上转接座下表面放置在上平台的圆形沉槽内，通过螺栓将上转接座固定在上平台上；
所述下转接座下表面放置在下平台的方形沉槽内，通过螺栓将下转接座固定在下平台上；
所述上转接座和下转接座的上表面位于几何中心的位置设有通孔，且通孔的周围设有螺栓孔；
所述下转接座上的螺栓孔与虎克铰上的其中一个U座表面上的四个螺栓孔通过螺栓连接，且U座表面的圆柱凸起和转接座的通孔相配合连接；
另一个所述U座上开有四个螺栓孔与电缸上的四个螺栓孔通过螺栓固定连接，且U座的圆柱凸起与电缸下端的通孔相配合连接；
所述电缸的上端开有螺纹孔与球铰端部的螺纹杆相配合连接；
所述球铰的上端与上转接座上端通过螺栓连接；
所述基座上表面的两侧分别设有一个沉孔，用于与扶手固定连接，中间设有圆形沉孔；
所述下平台放置在基座的圆形沉孔内，通过螺栓连接固定；
所述踏板上设有圆形沉孔，踏板固定在上平台上。
2.如权利要求1所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其特征在于：所述踏板呈方形，上端中间设置有凸起，凸起四周设有网格的防滑条纹，下端设有圆形安装座，将安装座放置上平台的圆形沉孔内，通过螺栓固定。
3.如权利要求2所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其特征在于：所述凸起呈小圆台形。
4.如权利要求1所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其特征在于：所述扶手呈L折角形，折角设为75°。
5.如权利要求1所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其特征在于：所述扶手至基座上端高度为110cm。
6.如权利要求1所述的一种基于Stewart平台的一种多功能平衡康复训练机，其特征在于：所述基座厚度为36mm。
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