基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置

本发明涉及医疗康复器械，尤其涉及基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置。背景技术：1、膝关节手术非常特殊，对活动度要求非常高，因此患者在进行膝关节置换术后，必须通过一些主动或被动的方法来对膝关节进行弯曲康复训练，从而保证膝关节的活动度达标。患者康复至可以起立步行后，此阶段的康复锻炼主要以增强肌力为主，扩大关节活动度，增加运动量，可由俩人搀扶下床站立，重心放在健侧站立10秒，再将重心移至患肢站立10秒，休息片刻后，在患者无头晕的情况下，可扶其在病室内行走10步左右，也可通过助行器辅助患者进行行走训练，但助行器应承担体重的50％；2、现有的助行装置主要依靠患者的腿部力量来支撑，其结构简单，功能性单一，现有的助行装置缺少固定装置和制动装置，无法智能化辅助患者进行自主移动，承担患者的体重压力，且患者的康复情况不稳定的情况下，无法及时观察到患者行走时髋关节和膝关节的角度、行走的距离和时间，一旦患者出现行走不稳的情况下，容易摔倒导致病情加重，延长康复时间；3、针对上述的技术缺陷，现提出解决方案。技术实现思路1、本发明的目的在于：通过判断水平仪的检测数据大于预设的水平判断阈值，生成预警信号后进行电控制，使得缓冲连接机构、气动限位机构以及防倾倒定位机构迅速联合作用，避免倾倒发生。2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置助行支架和水平仪，所述助行支架包括水平横杆和侧向支撑杆，所述水平仪固设于水平横杆的中心位置表面，所述水平横杆的两末端分别固设有弧形应力杆，两个所述弧形应力杆的外侧分别焊接有侧向延伸杆，两个所述侧向支撑杆分别焊接在侧向延伸杆的末端表面，两个所述侧向支撑杆的底端表面固设有驱动轮，两个所述驱动轮分别通过驱动连接件连接有驱动电机，两个所述弧形应力杆的末端表面固设有从动轮，通过水平横杆、弧形应力杆和侧向延伸杆以及侧向支撑杆形成助行器的框架结构，同时配备有带有驱动电机的驱动轮为助行器提供驱动力，助行支架的外侧配备有电池箱，电池箱内设置有可充电的蓄电池，此结构为现有技术中已公开的成熟技术，电池箱的位置可根据助行支架的实际结构以及配重分布设计调整，因此未在图中示出，驱动电机带动驱动轮移动，为助行支架提供驱动力，辅助患者移动，驱动电机的输出功率可根据患者的康复程度进行调节，使得驱动轮的移动速度与患者的自主移动速度相适应，该动力与速度调节过程为已公开的现有技术，可通过单片机控制实现，因此未作赘述；3、两个所述侧向支撑杆的顶端表面连接有缓冲连接机构，所述缓冲连接机构的外侧连接有手扶支架，所述手扶支架的外侧表面连接有气动限位机构，两个所述侧向支撑杆的外侧表面套装有防倾倒定位机构。4、进一步的，所述水平横杆和弧形应力杆为一体成型结构，所述弧形应力杆的底端表面与侧向支撑杆的底端表面在同一水平线上，康复患者使用助行器时，站立在水平横杆前方，且位于两个弧形应力杆之间，通过助行支架提供保护。5、进一步的，所述手扶支架包括垂直立轴和水平长轴，所述水平长轴固设于垂直立轴的顶端表面，所述和水平长轴之间相互垂直，所述垂直立轴的底端表面连接有铰接座，所述水平长轴的末端表面套设有手握层，康复患者的双手穿过拱形气囊进而握住手握层，此时拱形气囊位于康复患者的小臂外侧，手握层的外侧设置有与蓄电池电性连接的接电开关，打开接电开关使得蓄电池接入电路。6、进一步的，所述缓冲连接机构包括连接轴，所述侧向支撑杆的顶端表面固设有连接座，所述连接座的内部开设有贯穿槽，所述连接轴活动连接于贯穿槽的内壁处，所述连接轴的一端连接至铰接座的外侧表面，所述连接轴的另一端延伸至贯穿槽的外侧并连接有限位齿轮，所述限位齿轮的外侧连接有缓冲组件。7、进一步的，所述缓冲组件包括卡接齿条，所述连接座的内部开设有固定槽，所述固定槽的内壁处活动连接有磁铁块，所述固定槽的内壁处固设有第一电磁铁，所述第一电磁铁和磁铁块之间连接有定位弹簧，所述卡接齿条连接于磁铁块的外侧表面，所述卡接齿条与限位齿轮相互啮合，患者在惯性作用下会有向前倾倒的趋势，此时第一电磁铁同时断电，第一电磁铁与磁铁块之间的磁性排斥力消失后，定位弹簧具有自动恢复形变的作用，在定位弹簧复位过程中，使得磁铁块同步移动，磁铁块带动卡接齿条移动，由于卡接齿条与限位齿轮相互啮合，在啮合作用下使得限位齿轮带动连接轴顺时针转动，使得手扶支架整体向后转动，转动角度为25-25°，抑制了患者的前倾趋势，避免了患者倾倒，与气动限位机构以及防倾倒定位机构联合作用，在患者出现倾倒趋势时即可进行抑制，避免了倾倒的发生，提高了整体结构的稳定性和安全性，防止患者康复过程中造成更大的损伤。8、进一步的，所述气动限位机构包括拱形气囊和气动组件，所述手握层的外侧表面固设有定位座，所述拱形气囊固设于定位座的顶端表面，所述气动组件固设于定位座的底端表面且通过气动管道与拱形气囊相互连通。9、进一步的，所述气动组件包括储气筒，所述储气筒固设于定位座的底端表面，所述储气筒的内壁处活动连接有活塞，所述活塞和储气筒的内壁之间固设有电动推杆，所述气动管道的一端延伸至储气筒的内部，所述气动管道的另一端延伸至拱形气囊的内部，电动推杆接入电路后将活塞推出，进而将储气筒内的气体通过气动管道推送至拱形气囊中，使得拱形气囊迅速膨胀进而与患者的小臂或者手腕皮肤紧密接触，将患者的手部固定在水平长轴处，避免患者由于倾倒松开助行支架，与助行支架分离导致更严重的倾倒后果。10、进一步的，所述防倾倒定位机构包括配重环和防倾倒组件，所述侧向支撑杆的一侧表面开设有限位长槽，所述限位长槽的内壁处活动连接有连接块，所述配重环活动套装在侧向支撑杆的外侧表面，所述连接块连接至配重环的内壁处，所述驱动轮的外侧表面固设有对应于配重环底端表面的阻位轴，所述侧向支撑杆的外侧表面固设有第二电磁铁，所述防倾倒组件固设于配重环的外侧表面。11、进一步的，所述防倾倒组件包括压力支轴，若干个所述压力支轴均匀分布在配重块的外侧表面，若干个所述压力支轴的底端表面连接有接地吸盘，所述配重环的顶端表面固设有磁吸环，在出现倾倒可能性时，控制第二电磁铁断电，第二电磁铁与磁铁环之间的磁性吸引力消失，配重环在重力作用下带动连接块沿着限位长槽迅速下落，使得助行支架整体的重心向下移动，增加了结构的稳定性，配重环降落至最底位置处时，阻位轴与配重环的底端表面相互接触，起到了阻位和缓冲的作用，此时接地吸盘与地面接触，将驱动轮进行固定，同时避免助行支架晃动，进一步提高了稳定效果。12、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：13、1、该基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置，通过水平横杆、弧形应力杆和侧向延伸杆以及侧向支撑杆形成助行器的框架结构，同时配备有带有驱动电机的驱动轮为助行器提供驱动力，相比较现有的助行器，具有自主动力源的助行器能够引导康复患者移动，助行速度加快且减轻患者的负担，鼓励患者移动增强康复信心。14、2、该基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置，在移动过程中通过水平仪监测患者的行为特征，当患者出现倾倒可能性时，通过判断水平仪的检测数据大于预设的水平判断阈值，生成预警信号后进行电控制，使得缓冲连接机构、气动限位机构以及防倾倒定位机构迅速联合作用，避免倾倒发生。15、3、该基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置，通过防倾倒定位机构降低整体结构的重心同时起到限位效果，由于第二电磁铁与磁铁环之间的磁性吸引力消失，配重环在重力作用下带动连接块沿着限位长槽迅速下落，使得助行支架整体的重心向下移动，增加了结构的稳定性，配重环降落至最底位置处时接地吸盘与地面接触，将驱动轮进行固定，同时避免助行支架晃动，进一步提高了稳定效果；16、4、该基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置，通过气动限位机构将患者的腕部与助行支架进行限位，通过活塞将储气筒内的气体由气动管道推送至拱形气囊中，使得拱形气囊迅速膨胀进而与患者的小臂或者手腕皮肤紧密接触，将患者的手部固定在水平长轴处，避免患者由于倾倒松开助行支架，与助行支架分离导致更严重的倾倒后果。17、5、该基于行为特征识别的膝关节术后防倾倒助行装置，由于第一电磁铁与磁铁块之间的磁性排斥力使得定位弹簧复位，在啮合作用下使得限位齿轮带动连接轴顺时针转动，使得手扶支架整体向后转动，抑制了患者的前倾趋势，避免了患者倾倒，与气动限位机构以及防倾倒定位机构联合作用，在患者出现倾倒趋势时即可进行抑制，避免了倾倒的发生，提高了整体结构的稳定性和安全性，防止患者康复过程中造成更大的损伤。