專利名稱：一種可適應人體差異的自動輔助站立裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械、日常用具或護理設備領域的輔助人體完成站立、坐下動作的輔助站立裝置。
背景技術：
隨著國民生活水平不斷提高以及醫療公共衛生事業快速發展，我國已經步入老齡化社會，老年人口在總人口中所占的比例日漸升高。而高齡老年人的自我照料能力差，主要由家庭護理，護理費用高，勞動強度大，護理條件急需改善。同時，各類殘疾人和長期臥床老年人的大量存在。這就使得助老助殘問題正日益成為ー個重大的社會問題。為了解決這些問題，目前一些自動洗浴機器人項目的研制，對于這些問題的解決具有正面積極的作用，這 對于提高老年人和殘疾人的生活質量，保證我國社會的穩定發展具有重要意義。然而，高齡老年人和殘疾人在洗浴過程中并不能像正常人一祥輕松站立或坐下，而且由于年齡的增長或者是意外傷害，他們的下肢各關節可能不足以去支撐他們的身體自重。同吋，自動洗浴機器人的空間有限，且搓澡裝置需要與座椅相連，同時保證人體在站立和坐下狀態下都能為其搓澡。這就需要ー個特殊的輔助站立裝置。然而，在國內外的現有技術中，翹起的翻板將人體從臀部以上部分向前推動而立起的方式，而缺少對腿部與腿部以上部分進行銜接配合的措施，因此并不符合人體站立的自然習慣，并且現有技術中還缺少維持人體站立后的站立姿態的技術手段，而且現有技術中的此類裝置不能根據人體不同的幾何尺寸(如身高、肩寬、腿長等)進行調節，適用性較差。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種符合人體坐立動作習慣的幫助人體完成坐立動作、并可以根據人體的不同體型進行適應性調節的可適應人體差異的自動輔助站立裝置。本發明的技術方案是ー種可適應人體差異的自動輔助站立裝置，包括機架、通過沿上下方向導向的攙扶架導向機構導向裝配于機架上的用于攙扶人體上肢升降的攙扶架、通過沿水平方向導向的踏板導向機構導向裝配于機架上的用于挪動人體下肢的踏板；機架上還設有驅動所述攙扶架沿上下方向移動的攙扶架驅動機構、驅動所述踏板在水平方向上靠近攙扶架移動或遠離攙扶架移動的踏板驅動機構；所述攙扶架包括與所述攙扶架導向機構和攙扶架驅動機構配合的攙扶架體及設于攙扶架體上的用于人手扶和/或支撐人體腋窩的扶手；所述攙扶架體的下端鉸接有供人坐的椅座，椅座的后端與攙扶架體鉸接，椅座的前部鉸接有沿豎直方向延伸的椅腿，椅腿的下端與踏板固定；所述扶手后端連接于攙扶架體上設置的用于在人體左右手方向上移動調節扶手的調節機構上，所述椅腿為沿上下方向長度可調的伸縮桿。所述扶手均包括使用時支撐于人體腋窩的橫撐和連接于橫撐前部的供人手抓緊的手柄，手柄設于橫撐的斜下方，橫撐與手柄之間過渡連接有高于橫撐的用于防止人體向前傾倒的限位凸部。所述攙扶架體包括在其上沿上下方向導向移動設置的扶手升降架及其驅動扶手升降架上下移動的扶手升降驅動機構，所述調節機構是與扶手后端配合的對應開設于扶手升降架上的長孔及用于將扶手固定于長孔中的調節螺栓，所述長孔沿人體左右手方向導向。 所述踏板上裝有稱量人體重量及人體對踏板壓カ的壓カ傳感器，根據壓カ傳感器獲得的信號由人工或通過信號輸入端與壓カ傳感器信號輸出端連接的控制器對扶手升降驅動機構控制而驅動扶手升降架及其上的扶手向上運動一定高度而對人體施加向上的支撐力。所述換扶架導向機構為固定于機架上的兩根并列設置的立柱，換扶架體上固定有滑動套裝于立柱上的導套，攙扶架驅動機構為由電機帶動的絲杠螺母機構，包括豎向延伸的豎絲杠和通過螺紋旋裝在豎絲杠上的與攙扶架體固連的螺母；所述踏板驅動機構是由電機帶動的絲杠螺母機構，包括水平延伸的平絲杠和通過螺紋旋裝在平絲杠上的與踏板固連的螺母，踏板導向機構是由驅動踏板的絲杠螺母機構的水平導向副和踏板底部安裝的轉軸軸線與絲杠垂直的行走輪協同構成。 所述椅腿為可調節長度的電動推桿。所述自動輔助站立裝置的頂部上方設置洗頭裝置，在自動輔助站立裝置的側面設置搓澡及噴淋裝置。本發明中攙扶架上的扶手可進行間距調節而適應人體肩寬或適應手臂、腋窩的位置，而且椅腿可根據人體的腿長進行伸縮調節，從而使本裝置能夠適應不同身高、體寬的人體，本發明中的攙扶架和踏板分別支撐人體的上肢和下肢，并通過對攙扶架和踏板的定向驅動實現人體上肢的升降移動和配合上肢動作的下肢的水平移動，從而符合人體自然習慣的動作輔助人體完成站立或坐下的動作。進ー步的，本發明中的扶手是可以相對于攙扶架升降的裝配于攙扶架上，通過扶手升降驅動機構可以升降扶手，除了能夠根據人的腋窩高度進行適應性調節外，還可通過站立后的提升動作為使用者減輕一定在站立時本應由下肢承受的身體自重，從而維持人體長久站立，滿足康復訓練或自動洗浴等需要。


圖I是本發明的可適應人體差異的自動輔助站立裝置實施例的結構示意 圖2是圖I站立狀態的結構示意 圖3是圖I中的扶手的結構示意 圖4是圖2的另一視角的不意圖。
具體實施例方式如圖f圖4所示，本發明的可適應人體差異的自動輔助站立裝置的實施例，包括機架I、通過沿上下方向導向的攙扶架導向機構導向裝配于機架上的用于攙扶人體上肢升降的攙扶架2、通過沿水平方向導向的踏板導向機構導向裝配于機架上的用于挪動人體下肢的踏板3，機架I上還設有驅動所述攙扶架2沿上下方向移動的攙扶架驅動機構、驅動所述踏板3在水平方向上靠近攙扶架移動或遠離攙扶架移動的踏板驅動機構。在本實施例中，攙扶架2包括與所述攙扶架導向機構和攙扶架驅動機構配合的攙扶架體20及間隔并列設于換扶架體20上的兩個扶手21,換扶架導向機構為固定于機架上的兩根并列設置的立柱5，攙扶架體20上固定有滑動套裝于立柱5上的導套，攙扶架驅動機構為由電機帶動的絲杠螺母機構，包括豎向延伸的豎絲杠24和通過螺紋旋裝在豎絲杠上的與攙扶 架體20固連的螺母。如圖4所示，兩扶手21之間的間隔處留有容納人體軀干的空間，各扶手21均包括使用時支撐于人體腋下的橫撐211和連接于橫撐211前部的供人手抓緊的手柄212，手柄212設于橫撐211的斜下方，橫撐211與手柄212之間過渡連接有高于橫撐211的用于防止人體向前傾倒的限位凸部213。兩扶手21的后端被調整螺栓固定于扶手升降架22上所開設的對應人體左右手方向導向的長孔214中，在使用時可由護理人員松開調整螺栓調節兩扶手21之間的間距，使兩扶手21之間的間距剛好適應使用者的肩寬；攙扶架體20包括其上到沿上下方向導向裝配的扶手升降架22及驅動扶手升降架22上下移動的扶手升降驅動機構，在本實施例中扶手升降驅動機構由電機驅動的絲杠螺母機構23，并且扶手升降架22導向裝配于立柱5上。踏板驅動機構是由電機帶動的絲杠螺母機構，包括水平延伸的平絲杠31和通過螺紋旋裝在平絲杠上的與踏板3固連的螺母，踏板導向機構是由驅動踏板的絲杠螺母機構的水平導向副和踏板底部安裝的轉軸軸線與絲杠垂直的行走輪協同構成。攙扶架體20的下端鉸接有供人坐的椅座6，椅座6的后端與攙扶架體20鉸接，椅座6的前部鉸接有沿豎直方向延伸的椅腿7，椅腿7的下端與踏板3固定。在本實施例中的椅腿7為可調節長度的電動推桿，由于椅腿對應的是人體的小腿長度，通過電動推桿的長度調節就可以調節椅腿的長度以適應不同人體的不同幾何尺寸。為了精確調節椅腿的長度以適應人體小腿的實際長度，由裝置本身或外設的量具如光幕測量儀測量出人體的小腿長，在電動推桿與機架之間設有測量電動推桿伸縮長度的光柵尺，光柵尺的電動推桿位移信號以及人體小腿的實測信號均輸入控制器(單片機或計算機)，由控制器向電動推桿發出啟動指令，當攙扶架向上(或向下)移動時，椅座也隨之向上(或向下)移動，同時，電動推桿啟動，使椅腿7伸長(或縮短)；當光柵尺檢測出座椅腿與使用者的小腿等長時，控制器給出停止指令，攙扶架驅動機構的伺服電機和電動推桿停轉，動作結束。這樣就適應了不同人體的小腿長，并滿足了適配的自動洗浴機器人在使用者坐下時為其搓小腿的要求。換扶架體20上設有靠背,換扶架體20上的靠背、椅坐6和椅腿7共同組成了ー個豎直為支撐體、放下為座椅的可變形的座椅。上述的各驅動機構中均采用伺服電機驅動絲杠轉動實現相應螺母及其所帯裝置的直線運動，通過對伺服電機的速度及轉向的控制可以實現座椅變形時的升降與平移動作的協調。 上述實施例中的踏板上裝有可以稱量人體重量及人體對踏板壓カ的壓カ傳感器，根據壓カ傳感器獲得的信號可以由人工也可以通過信號輸入端與壓カ傳感器信號連接的控制器(單片機或計算機)對扶手升降驅動機構的伺服電機進行控制，啟動帶動扶手升降架及其上的扶手向上運動一定高度而對下肢力量差的人體施加適度向上的支撐力，此高度由安裝在踏板上的壓カ傳感器獲得的信號決定，可達到為使用者減輕一定自身體自重而使下肢受カ變小，但又不會使用者雙腳離地而使上肢受カ過大而感到不適。上述實施例可具體的應用于洗澡機器人上，這時需要在裝置的頂部上方設置洗頭裝置，在裝置的側面設置搓澡及噴淋裝置，
在使用時，首先，該裝置處于圖I狀態，使用者坐上之后，由扶手的橫撐211頂住使用者的腋窩，扶手的限位凸部213處起到防止人體向前傾倒的作用，使用者的手可以扶在手柄212處，由洗頭裝置為其洗頭，搓澡裝置為其搓背。背搓完后，由攙扶架驅動機構的伺服電機驅動攙扶架及靠背向上移動，靠背帶動椅座向上移動，逐漸由水平位置變為豎直位置，攙扶架又帶動扶手升降架22、扶手21向上移動；在攙扶架驅動機構的伺服電機啟動的同時也啟動踏板驅動機構的伺服電機，帶動踏板及其上的椅腿同時水平向后(靠近攙扶架)移動，且使椅腿(即電動推桿)始終保持豎直狀態；最終使由靠背、椅座和椅腿共同組成的座椅伸開(如圖2狀態)。然后扶手升降驅動機構的伺服電機啟動帶動扶手升降架及其上的扶手向上運動一定高度，此高度由安裝在踏板上的壓カ傳感器決定，以達到為使用者減輕一定自身體自重的目的。在攙扶架逐漸升高同時踏板逐漸向攙扶架靠近的的過程中，本裝置已將使用者攙扶起來了，并由扶手升降架的舉升而為使用者減輕了一定的自重。此時，由本機器人的搓腿等其他裝置為其做全面的搓澡， 之后進行干身等工作。洗浴結束后，由扶手升降驅動機構的伺服電機反轉使扶手下落一定高度，使用者即可輕松的走出洗浴機。最后，攙扶驅動機構和踏板驅動機構的相應伺服電機反轉，使整個裝置回到圖I位置，動作結束，當然，對于站立行走困難的人體，也可以繼續留在裝置中由裝置輔助完成坐下的動作。當然在本發明的其他實施例中，攙扶架、踏板的導向機構也可以采用其他常規的直線移動導向副，如直線導軌、定向行走輪，兩者的驅動機構也可以采用其他的常規的驅動機構，如皮帶、鏈條、直線電機、齒輪齒條、氣/液壓缸等能夠輸出直線運動的機構，其中一些驅動機構也如絲螺母機構那樣自帶有ー維以上的導向限位特殊功能，這時可以如上述實施例中的踏板行走輪的結構那樣，簡少導向機構的導向維度。另外，本發明的其他實施例中，攙扶架體20上的扶手升降架22也可以設置獨立的以及其他類型的導向機構的升降驅動機構，比如直接在攙扶架體20上固定豎向立柱裝配扶手升降架而不再借助立柱5，至于其他類型的導向機構的升降驅動機構的變化與上述的列舉的攙扶架、踏板的導向、驅動機構類似，均屬于本領域技術人員能夠實現的常規技術手段。當然，如果不考慮減重問題并為了降低成本，扶手升降架22及其驅動機構也完全可以省去，而將扶手直接連接在攙扶架體上即可。另外，在本發明的其他實施例中，椅腿7也可以采用液壓活塞桿調節或用螺紋配合的套管手動調節；而用于與人體肩寬適配的扶手與扶手升降架之間的調節螺栓和長孔構成的調節機構，也可以替換為常規的直線移動的調節機構對扶手之間的間距進行調節，比如絲杠螺母、液壓活塞桿等。而由于大部分人的人體幾何尺寸差異不大，為了降低成本或者是為專人量身定做，椅腿7也可以是固定長度，兩扶手也可以是固定在扶手升降架上而不設置扶手間距調節機構。另外，在本發明的其他實施例中，扶手也可以僅設置供人手扶或支撐人體腋窩的橫向或縱向延伸的支撐桿，也可以時彎曲桿，使用者可根據需要用手或腋窩支撐住自己的身體。
權利要求
1.ー種可適應人體差異的自動輔助站立裝置，其特征在于包括機架、通過沿上下方向導向的攙扶架導向機構導向裝配于機架上的用于攙扶人體上肢升降的攙扶架、通過沿水平方向導向的踏板導向機構導向裝配于機架上的用于挪動人體下肢的踏板；機架上還設有驅動所述攙扶架沿上下方向移動的攙扶架驅動機構、驅動所述踏板在水平方向上靠近攙扶架移動或遠離攙扶架移動的踏板驅動機構；所述攙扶架包括與所述攙扶架導向機構和攙扶架驅動機構配合的攙扶架體及設于攙扶架體上的用于人手扶和/或支撐人體腋窩的扶手；所述攙扶架體的下端鉸接有供人坐的椅座，椅座的后端與攙扶架體鉸接，椅座的前部鉸接有沿豎直方向延伸的椅腿，椅腿的下端與踏板固定；所述扶手后端連接于攙扶架體上設置的用于在人體左右手方向上移動調節扶手的調節機構上，所述椅腿為沿上下方向長度可調的伸縮桿。
2.根據權利要求I所述的自動輔助站立裝置，其特征在于所述扶手均包括使用時支撐于人體腋窩的橫撐和連接于橫撐前部的供人手抓緊的手柄，手柄設于橫撐的斜下方，橫撐與手柄之間過渡連接有高于橫撐的用于防止人體向前傾倒的限位凸部。
3.根據權利要求I或2所述的自動輔助站立裝置，其特征在于所述攙扶架體包括在其上沿上下方向導向移動設置的扶手升降架及其驅動扶手升降架上下移動的扶手升降驅動機構，所述調節機構是與扶手后端配合的對應開設于扶手升降架上的長孔及用于將扶手固定于長孔中的調節螺栓，所述長孔沿人體左右手方向導向。
4.根據權利要求3所述的自動輔助站立裝置，其特征在于所述踏板上裝有稱量人體重量及人體對踏板壓カ的壓カ傳感器，根據壓カ傳感器獲得的信號由人工或通過信號輸入端與壓カ傳感器信號輸出端連接的控制器對扶手升降驅動機構控制而驅動扶手升降架及其上的扶手向上運動一定高度而對人體施加向上的支撐力。
5.根據權利要求I所述的自動輔助站立裝置，其特征在于所述攙扶架導向機構為固定于機架上的兩根并列設置的立柱，攙扶架體上固定有滑動套裝于立柱上的導套，攙扶架驅動機構為由電機帶動的絲杠螺母機構，包括豎向延伸的豎絲杠和通過螺紋旋裝在豎絲杠上的與攙扶架體固連的螺母；所述踏板驅動機構是由電機帶動的絲杠螺母機構，包括水平延伸的平絲杠和通過螺紋旋裝在平絲杠上的與踏板固連的螺母，踏板導向機構是由驅動踏板的絲杠螺母機構的水平導向副和踏板底部安裝的轉軸軸線與絲杠垂直的行走輪協同構成。
6.根據權利要求I所述的自動輔助站立裝置，其特征在于所述椅腿為可調節長度的電動推桿。
7.根據權利要求I所述的自動輔助站立裝置，其特征在于所述自動輔助站立裝置的頂部上方設置洗頭裝置，在自動輔助站立裝置的側面設置搓澡及噴淋裝置。
全文摘要
本發明公開了一種可適應人體差異的自動輔助站立裝置，包括機架、攙扶架、踏板、攙扶架驅動機構、踏板驅動機構；所述攙扶架包括攙扶架體及其上設置的用于人手扶和/或支撐人體腋窩的扶手；所述攙扶架體的下端鉸接有椅座，椅座的前部鉸接有沿豎直方向延伸的椅腿，椅腿的下端與踏板固定；所述扶手連接于攙扶架體上設置的用于在人體左右手方向上移動調節扶手的調節機構上，所述椅腿為沿上下方向長度可調的伸縮桿。本發明的扶手、椅腿可根據人體差異進行調節，攙扶架和踏板分別支撐人體的上肢和下肢，并帶動人體上肢升降移動和帶動人體下肢水平移動，從而符合人體自然習慣的動作輔助人體完成站立或坐下的動作。
文檔編號A61F5/00GK102687996SQ20121000398
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者付東遼, 尚振東, 李華杰, 王笑一, 胡志剛 申請人:河南科技大學