[发明专利]一种四转动关节轴线汇交的轮椅腰部助力装置

说明书

本发明涉及一种四转动关节轴线汇交的轮椅腰部助力装置(安装在轮椅上的提供动力给胸腰部以驱使躯干运动的装置)，该躯干助力装置包括动平台、4个运动支链、4个电机驱动单元、基座。使用者通过将胸部连接上平台，基座连接髋部来实现躯干的部分运动。本发明是一个2T2R的4自由度并联机构，能够实现人体躯干的屈曲伸展运动、扭转运动以及它们的部分组合运动，能够满足部分SCI(脊柱损伤)患者的康复运动需求以及部分脑瘫患者在坐姿状态下的一些日常生活的要求(独立夹菜、取物等)，其结构相对简单。该装置动平台能够实现的运动符合人体运动学的原理，这将使得该装置能够进行的对躯干的牵引运动更具可操作性，能提高部分患者的康复质量和生活质量。

技术领域

本发明涉及一种轮椅腰部助力装置(安装在轮椅上的提供动力给胸腰部以驱使躯干运动的装置)，具体说，涉及辅助脊髓损伤患者康复训练以及脑瘫患者日常活动的并联机构。

背景技术

对于许多人来说，独立坐起来不需要重新思考。但是，对于躯干运动控制受损的人，独立坐着可能是一项艰巨的平衡任务。许多不同的人口群体难以完成平衡的坐姿任务。每1000个三年级学生的脑瘫发病率为3.1。在受影响的人群中，有32％的人的运动功能总分类系统(GMFCS)为IV或V级。他们主要以轮椅为主要交通工具，但坐着不便的情况比较麻烦。受影响的另一组是脊髓损伤的患者，尤其是脊髓的颈和胸区域有损伤的患者。据估计，2018年美国脊髓损伤幸存者人数约为288,000人，范围从247,000到358,000人。其中58.7％的颈椎完全或不完全受伤，从而导致四肢瘫痪和躯干控制受损。无法独立坐下会导致问题。如果某人不能自己坐起来，他们能够通过用手支撑或靠在靠背或椅子侧面来补偿。然而，这些策略使执行诸如吃顿饭，从架子上拿东西或推动轮椅等功能性任务变得困难。有躯干运动障碍的人可能会在执行这些任务时跌倒，或者可能因为担心跌倒而避免这些活动。此外，持续倾斜可能会使脊柱面临脊柱侧弯发展的风险，尤其是在脊柱仍在增长的情况下。最后，患有更大程度障碍的人，例如颈脊髓损伤的人，可能难以转移他们在椅子上的压力中心。这可能使他们处于压疮的危险中，然后可能引发自主神经反射异常。

为了解决这些问题，需要一种能够通过一系列坐姿来支撑使用者的辅助装置。这些问题的当前解决方案包括各种被动和通常为静态的装置，例如靠垫，皮带，胸腰s骨矫正器(TLSO)，轮椅倾斜和看护者协助。靠垫有助于促进良好的静态姿势和压力分布，但不能提供动态帮助，并且可能难以始终如一地定位。皮带能够帮助防止跌倒，但也能够防止其伸手去拿和执行功能性任务。TLSOs不会影响神经肌肉脊柱侧弯的自然病程，但是可能使青少年延迟手术成为可能。但是，它们具有极强的限制性，会导致肌肉萎缩。具有斜倚和空间倾斜功能的轮椅能够帮助分配压力，但不能使人有效地向前倾斜，也不能轻易地将其融入动态运动中。护理人员还能够帮助某人改变其姿势和压力中心，但这会给护理人员带来压力，并限制患者的独立性。近年来，还开发了一些机器人姿势装置。已经提出了一种新颖的机制，以为脊髓损伤的个体提供姿势支持。但是，此设备是被动的，不提供横向支撑。

新型的主动式轮椅用姿态支持装置(WRAPS)针对以上问题被研发出来，然而作为一种主动支撑躯干的轮椅腰部助力装置，它虽然支持人体最基本的屈曲伸展运动，却并不支持日常生活中运动需求量同样不低的扭转运动。

因此有必要研制一种更能满足患者活动需求的轮椅腰部助力装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四转动关节轴线汇交的轮椅腰部助力装置，以解决上述装置中不支持日常生活中运动需求量同样不低的扭转运动的问题。

本发明的实施例提供了一种四转动关节轴线汇交的轮椅腰部助力装置，其特征在于，该腰部助力装置包括动平台(2)、4个运动支链、4个电机驱动单元和基座(1)，4个运动支链包括第一运动支链、第二运动支链、第三运动支链、第四运动支链，4个电机驱动单元包括第一电机驱动单元(10)、第二电机驱动单元(20)、第三电机驱动单元(27)、第四电机驱动单元(38)。