專利名稱：一種自動同步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：
目前正在研發的自動洗浴機器人是為了解決高齡老年人和下肢功能障礙者洗澡難的問題而開展的項目，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樣輕松站立或坐下，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。為此需要開發一種特殊的輔助站立裝置， 但國內外的現有技術中，其輔助站立裝置大多采用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，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，無法解決人體上肢與下肢的同步協調動作。

發明內容
本發明的目的在于提供一種符合人體坐立動作習慣的幫助人體完成坐立動作的自動同步輔助站立裝置。本發明的技術方案是一種自動同步輔助站立裝置，包括底座及固定設置于底座上方的頂架、通過沿上下方向導向的靠背導向機構導向裝配于底座與頂架之間的用于攙扶人體上肢升降的靠背、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，靠背上設有供人手扶和/或支撐人體腋窩的扶手，靠背的下端鉸接有供人坐的椅座，椅座的后端與靠背鉸接，椅座的前部鉸接有沿豎直向下延伸的椅腿，椅腿的下端與踏板固定；裝置還包括驅動所述靠背沿上下方向移動的靠背驅動機構或驅動所述踏板在水平方向上靠近靠背移動或遠離靠背移動的踏板驅動機構；底座和頂架上安裝有同步傳動機構，同步傳動機構包括呈L形分布的傳動輪及繞裝在傳動輪上的傳動體,傳動輪為滑輪、皮帶輪或鏈輪，傳動體為與傳動輪對應的鋼絲繩、皮帶或鏈條，所述傳動輪包括裝配于底座上的前下輪、第一轉向輪、第二轉向輪及裝配于頂架上的后上輪，第一、二轉向輪處于靠背的正下方，所述傳動體自前下輪向后繞過第一轉向輪后向上繞經后上輪再向下繞經第二轉向輪后向前繞回前轉向輪而閉合為環形，傳動體包括繞于前下輪與第一轉向輪之間的兩段橫向段和繞于第二轉向輪與后上輪之間的兩段縱向段，所述踏板與鋼絲繩的其中一段橫向段固定連接，靠背與鋼絲繩的其中一段縱向段固定連接，踏板所連的鋼絲繩的橫向段與靠背所連的鋼絲繩的縱向段銜接于同一個轉向輪處。所述靠背導向機構為固定于底座上的兩根并列設置的立柱，靠背上固定有滑動套裝于立柱上的導套，靠背驅動機構是由電機帶動的絲杠螺母機構，電機采用伺服電機，包括豎向延伸的豎絲杠和通過螺紋旋裝在豎絲杠上的與靠背固連的螺母；所述踏板導向機構為踏板的底部安裝的沿先后方向滾動行走于底座上的行走輪。所述扶手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。本發明的靠背和踏板分別支撐人體的上肢和下肢，并通過同步傳動機構帶動踏板實現的下肢的水平移動與靠背帶動的人體上肢的上肢升降動作的同步，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。


圖I是本發明的自動同步輔助站立裝置實施例的結構示意 圖2是圖I坐下狀態的結構示意圖(未顯示扶手)； 圖3是圖I中的同步傳動機構的示意 圖4a 圖4c是本發明中椅腿在向后移動過程中的姿態示意 圖5是本發明中的扶手的另一種結構的示意圖。
具體實施例方式如圖廣圖4所示，本發明的輔助站立裝置的實施例，包括底座6及固定設置于底座6上方的頂架10、通過沿上下方向導向的靠背導向機構導向裝配于底座6與頂架10之間的用于換扶人體上肢升降的靠背I，在本實施例中，靠背導向機構為固定于底座6上的兩根并列設置的立柱11，靠背I上固定有滑動套裝于立柱11上的導套，靠背驅動機構是由電機帶動的絲杠螺母機構，電機采用伺服電機，包括豎向延伸的豎絲杠2和通過螺紋旋裝在豎絲杠2上的與靠背I固連的螺母。靠背I上間隔并列設有兩個扶手12，兩扶手21之間的間隔處留有容納人體軀干的空間。在本實施例中，扶手12為兩根可供人手扶或支撐于腋窩的支撐桿。靠背I的下端鉸接有供人坐的椅座3，椅座3的后端與靠背I鉸接，椅座3的前部鉸接有沿豎直向下延伸的椅腿8，椅腿8的下端固定有向前延伸的放置人腳的踏板7，踏板7的底部安裝有在沿先后方向滾動行走于底座6上的行走輪9。如圖3所示，底座6和頂架10上安裝有呈L形分布的傳動輪及繞裝在傳動輪上的鋼絲繩構成的同步傳動機構，如圖3中的各傳動輪布置位置所示，傳動輪包括裝配于底座6上的前下輪、第一轉向輪、第二轉向輪及裝配于頂架10上的后上輪，第一、二轉向輪處于靠背的正下方，前下輪處于兩轉向輪的前方，后上輪處于兩轉向輪的正上方。鋼絲繩自前下輪向后繞過第一轉向輪后向上繞經后上輪再向下繞經第二轉向輪后向前繞回前轉向輪而閉合為環形，鋼絲繩4包括繞于前下輪與第一轉向輪之間的兩段橫向段和繞于第二轉向輪與后上輪之間的兩段縱向段，所述踏板7與鋼絲繩的其中一段橫向段固定連接(圖3中A處)，靠背I與鋼絲繩的其中一段縱向段固定連接(圖3中B處)，踏板7所連的鋼絲繩的橫向段與靠背I所連的鋼絲繩的縱向段銜接于同一個轉向輪處。靠背I、椅座3、椅腿8和踏板7共同組成了一個豎直為支撐體、放下為座椅的可變形的座椅。上述實施例在用于輔助人體站立時，輔助站立裝置首先處于圖I的位置，由伺服電機帶動豎絲杠2正轉，使靠背I向上移動，靠背I移動過程中又帶動鋼絲繩的縱向段向上移動，此時，傳動輪轉動，又帶動鋼絲繩的橫向段水平向后移動，使得踏板7上的椅腿8在向后移動過程中基本保持豎直位置椅腿8在向后移動過程中，鋼絲繩為柔性傳動體，椅腿可以首先向后偏移一個角度，然后回到豎直位置，這時因為椅腿8整體受到重力以及向上和向右的作用力，向上的作用力一部分被重力抵消，因此主要產生逆時針轉動力矩而旋轉。而踏板也會逆時針旋轉一定角度，從而帶動人腳及小腿先向人體背側傾斜，這樣的動作基本符合人體自然站立規律，即在站起前，腳和小腿會先向人體背側傾斜移動將重心調正然后才會站起，本發明的此動作過程可對人體恢復訓練起到很好的效果。如圖4，隨著靠背I的向上移動，使得本輔助站立裝置最終到達如圖3位置，
上述實施例在用于輔助人體站立時，伺服電機帶動豎絲杠2反轉，使靠背I向下移動，靠背I移動過程中又帶動其連接的鋼絲繩的縱向段向下移動，此時，傳動輪，又帶動連接踏板7的鋼絲繩的橫向段水平向前移動，使得踏板7上的椅腿8在向前移動過程中繼續保持豎直位置，最后整個裝置回到圖I位置，動作完成。這樣，本發明就成功的解決了自動洗浴機器人輔助站立裝置的橫向與縱向同步移動的協調問 題。在本發明的其他實施例中，也可以由踏板驅動機構驅動踏板3在水平方向上靠近靠背移動或遠離靠背移動，進而通過同步傳動機構帶動靠背I升降，實現輔助人體站立或坐下的動作，這時就可以省去靠背驅動機構。而在本發明的其他實施例中，扶手也可以采用如圖5所示的結構，扶手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。另外，在本發明的其他實施例中，同步傳動機構中的鋼絲繩可以替換為其他的與轉動的傳動輪配合的傳動體，如皮帶，也可以采用常規技術中其他形式的帶傳動或鏈傳動，帶傳動的同步機構可以采用摩擦型帶傳動或同步帶型帶傳動。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。當然在本發明的其他實施例中，靠背、踏板的導向機構也可以采用其他常規的直線移動導向副，如直線導軌與滑塊、滑槽與滑輪、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一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，減少導向機構的導向維度。
權利要求
1.一種自動同步輔助站立裝置，其特征在于包括底座及固定設置于底座上方的頂架、通過沿上下方向導向的靠背導向機構導向裝配于底座與頂架之間的用于攙扶人體上肢升降的靠背、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，靠背上設有供人手扶和/或支撐人體腋窩的扶手，靠背的下端鉸接有供人坐的椅座，椅座的后端與靠背鉸接，椅座的前部鉸接有沿豎直向下延伸的椅腿，椅腿的下端與踏板固定；裝置還包括驅動所述靠背沿上下方向移動的靠背驅動機構或驅動所述踏板在水平方向上靠近靠背移動或遠離靠背移動的踏板驅動機構；底座和頂架上安裝有同步傳動機構，同步傳動機構包括呈L形分布的傳動輪及繞裝在傳動輪上的傳動體,傳動輪為滑輪、皮帶輪或鏈輪，傳動體為與傳動輪對應的鋼絲繩、皮帶或鏈條，所述傳動輪包括裝配于底座上的前下輪、第一轉向輪、第二轉向輪及裝配于頂架上的后上輪，第一、二轉向輪處于靠背的正下方，所述傳動體自前下輪向后繞過第一轉向輪后向上繞經后上輪再向下繞經第二轉向輪后向前繞回前轉向輪而閉合為環形，傳動體包括繞于前下輪與第一轉向輪之間的兩段橫向段和繞于第二轉向輪與后上輪之間的兩段縱向段，所述踏板與鋼絲繩的其中一段橫向段固定連接，靠背與鋼絲繩的其中一段縱向段固定連接，踏板所連的鋼絲繩的橫向段與靠背所連的鋼絲繩的縱向段銜接于同一個轉向輪處。
2.根據權利要求I所述的自動同步輔助站立裝置，其特征在于所述靠背導向機構為固定于底座上的兩根并列設置的立柱，靠背上固定有滑動套裝于立柱上的導套，靠背驅動機構是由電機帶動的絲杠螺母機構，電機采用伺服電機，包括豎向延伸的豎絲杠和通過螺紋旋裝在豎絲杠上的與靠背固連的螺母；所述踏板導向機構為踏板的底部安裝的沿先后方向滾動行走于底座上的行走輪。
3.根據權利要求I所述的自動同步輔助站立裝置，其特征在于所述扶手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。
全文摘要
本發明公開了一種自動同步輔助站立裝置，包括底座及固定設置于底座上方的頂架、靠背、踏板，靠背上設有供人手扶和/或支撐人體腋窩的扶手，靠背的下端鉸接有供人坐的椅座，椅座的前部鉸接有沿豎直向下延伸的椅腿，椅腿的下端與踏板固定；裝置還包括驅動所述靠背沿上下方向移動的靠背驅動機構或驅動所述踏板在水平方向上靠近靠背移動或遠離靠背移動的踏板驅動機構；底座和頂架上安裝有同步傳動機構。本發明的靠背和踏板分別支撐人體的上肢和下肢，并通過同步傳動機構帶動踏板實現的下肢的水平移動與靠背帶動的人體上肢的上肢升降動作的同步，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A61G5/14GK102670112SQ20121000398
公開日2012年9月19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, 周志立, 巫濱, 王偉, 裴學勝 申請人:河南科技大學