CN102846450B - 外骨骼机器人的腰部支撑部件及外骨骼机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种外骨骼机器人的腰部支撑部件，包括腰部固定部件，用以固定到人体上；及腰部活动部件，与所述腰部固定部件活动连接，用以固定到外骨骼机器人的腿部部件上。另外还提供了一种外骨骼机器人，包括前述的外骨骼机器人的腰部支撑部件及腿部部件，其中所述腰部活动部件固定在所述腿部部件上。上述外骨骼机器人的腰部支撑部件及外骨骼机器人，具有固定到人体的腰部固定部件和固定到腿部部件且与腰部固定部件活动连接的腰部活动部件，腰部活动部件在腿部部件行走时能够很好适应病人腰部运动。

Description

外骨骼机器人的腰部支撑部件及外骨骼机器人
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种外骨骼机器人的腰部支撑部件及外骨骼机器人。
背景技术
目前针对下肢功能障碍的康复治疗主要依赖于治疗师一对一或多对一的徒手训练，难以实现高强度、有针对性和重复性的康复训练要求，人工训练的成本很高。
目前有关下肢康复训练的机器人，通常包括腿部部件和腰部支撑部件。目前的腰部支撑部件都是固定在腿部部件上的，通常只用来支撑腰部，个别的还可以调节长度以适应不同的人体，但是没有可以活动的部分，因此不能够协助或适应病人实现腰部运动，也不能够协助腿部部件实现行走运动。
发明内容
基于此，有必要针对传统下肢康复训练的机器人的腰部支撑部件不能适应病人腰部运动的问题，提供一种能适应病人腰部运动的外骨骼机器人的腰部支撑部件。
一种外骨骼机器人的腰部支撑部件，包括腰部固定部件，用以固定到人体上；及腰部活动部件，与所述腰部固定部件活动连接，用以固定到外骨骼机器人的腿部部件上。
在其中一个实施例中，所述腰部活动部件上固定有带动所述腰部活动部件相对于所述腰部固定部件活动的第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴上安装有驱动齿轮，所述腰部固定部件具有与所述驱动齿轮啮合的齿轮。
在其中一个实施例中，所述腰部活动部件包括腿部部件支撑板、固定在腿部部件支撑板上的腰部固定部件支撑轴、安装在腿部部件支撑板上的第三驱动电机、安装在所述第三驱动电机的输出轴上的驱动齿轮，所述腿部部件支撑板用以与所述腿部部件固定连接；所述腰部固定部件包括腰部垫板，及固定在所述腰部垫板上且与所述第三驱动齿轮啮合的齿轮，所述齿轮安装在所述腰部固定部件支撑轴上。
在其中一个实施例中，所述齿轮为内齿轮，所述齿轮的中心孔中安装有第五轴承，所述腰部固定部件支撑轴安装在所述第五轴承中。
在其中一个实施例中，所述腰部固定部件还包括轴承盖，所述轴承盖分别与所述齿轮和所述腰部垫板固定连接。
在其中一个实施例中，所述腰部垫板上开设有通孔，所述轴承盖部分容纳于所述通孔中。
在其中一个实施例中，所述腰部垫板上还固定有腰带扣及背部连接扣。
在其中一个实施例中，所述腰部活动部件还包括分别置于所述腿部部件支撑板两侧的腿部部件连接座和活动连接板，所述腿部部件连接座穿过所述腿部部件支撑板，所述活动连接板通过锁紧螺母固定在所述腿部部件连接座上，所述活动连接板用以固定到所述腿部部件。
在其中一个实施例中，所述活动连接板和所述腿部部件支撑板之间还设置有减磨垫片。
另外，还提供一种外骨骼机器人，包括前述的外骨骼机器人的腰部支撑部件及腿部部件，其中所述腰部活动部件固定在所述腿部部件上。
上述外骨骼机器人的腰部支撑部件及外骨骼机器人，具有固定到人体的腰部固定部件和固定到腿部部件且与腰部固定部件活动连接的腰部活动部件，腰部活动部件在腿部部件行走时能够很好适应病人腰部运动。
附图说明
图1为本实施方式外骨骼机器人的分解图；
图2至图3为腰部支撑部件分解后各元件的结构示意图；
图4为腰部支撑部件的组装图；
图5为腰部支撑部件的剖视图；
图6为本实施方式外骨骼机器人站姿示意图；
图7为本实施方式外骨骼机器人走姿示意图；
图8为本实施方式外骨骼机器人坐姿示意图。
具体实施方式
请参考图1，本实施方式的外骨骼机器人包括依次连接并组成完整腿部部件的髋关节部件1、大腿支撑部件2、膝关节部件3、小腿支撑部件4、踝关节脚部部件5，及与髋关节部件1连接的腰部支撑部件6。
请参考图2至图5，腰部支撑部件6包括腰部垫板6.1、轴承盖6.2、第五轴承6.3、齿轮6.4、轴用卡簧6.5、腿部部件连接座6.6、腿部部件支撑板6.7、减磨垫片6.8、活动连接板6.9、驱动齿轮6.10、垫片6.11、锁紧螺母6.12、第三驱动电机6.13、腰部固定部件支撑轴6.14、腰带扣6.15及背部连接扣6.16。下面详细描述各元件的组装关系。
腿部部件支撑板6.7与腿部部件连接座6.6、减磨垫片6.8、活动连接板6.9、垫片6.11、锁紧螺母6.12、第三驱动电机6.13、驱动齿轮6.10、腰部固定部件支撑轴6.14连接后组成腰部活动部件，使用时固定到髋关节部件1上。腰部垫板6.1与腰带扣6.15、背部连接扣6.16、齿轮6.4、第五轴承6.3、轴承盖6.2连接后组成腰部固定部件，使用时通过腰带、背部连接带等固定在人体上。如此，使用时腰部活动部件能够相对于腰部固定部件摆动，从而协助驱动腿部部件行走。
本实施方式中，齿轮6.4为内齿轮，腰部固定部件中，腰带扣6.15、背部连接扣6.16分别安装在腰部垫板6.1的两侧，第五轴承6.3固定在齿轮6.4的中心孔中，轴承盖6.2与齿轮6.4固定连接，轴承盖6.2同时与腰部垫板6.1固定连接。请参考图2和图5，腰部垫板6.1的中部开设有通孔（未标号），轴承盖6.2部分容纳在通孔中，如此，能减小腰部固定部件的整体厚度。腰带扣6.15、背部连接扣6.16的作用在于便于使用腰带、背部连接带等元件将腰部固定部件固定到人体上。可以理解，也可以在腰部垫板6.1上设置开口或凸起，可以替代腰带扣6.15、背部连接扣6.16。
腰部活动部件中，腿部部件支撑板6.7与腿部部件连接座6.6、第三驱动电机6.13、腰部固定部件支撑轴6.14固定连接。第三驱动电机6.13和腿部部件连接座6.6固定在腿部部件支撑板6.7的同一侧，其中第三驱动电机6.13固定在腿部部件支撑板6.7的中间位置，腿部部件连接座6.6则固定在腿部部件支撑板6.7的端部。腿部部件支撑板6.7上设有与第三驱动电机6.13的输出轴对应的孔，驱动齿轮6.10固定连接在第三驱动电机6.13的输出轴上并与齿轮6.4啮合。腰部固定部件支撑轴6.14自腿部部件支撑板6.7的一侧穿过腿部部件支撑板6.7，然后与第五轴承6.3配合，从而使整个腰部活动部件得到支撑。轴用卡簧6.5则安装在腰部固定部件支撑轴6.14上，防止腰部固定部件支撑轴6.14从腿部部件支撑板6.7脱落。
腿部部件连接座6.6穿过腿部部件支撑板6.7，活动连接板6.9、垫片6.11则依次套于腿部部件连接座6.6上，通过锁紧螺母6.12固定连接于腿部部件连接座6.6上，其中活动连接板6.9和腿部部件支撑板6.7之间还安装有减磨垫片6.8，垫片6.11和活动连接板6.9之间也安装有减磨垫片6.8，增强活动连接板6.9的耐磨性能。活动连接板6.9与腿部部件固定连接。本实施方式中，腿部部件支撑板6.7的两端均设有一个活动连接板6.9，分别连接到两个腿部部件上。本实施方式的外骨骼机器人中，活动连接板6.9固定在髋关节部件1上。
本实施方式的腰部支撑部件6的优点在于：1）腰部活动部件与固定在人体上的腰部固定部件活动连接，因此使用时，腰部活动部件能够适应人体腰部的运动；2）第三驱动电机6.13工作时，安装在其输出轴上的驱动齿轮6.10与腰部固定部件的齿轮6.4啮合，而腰部固定部件系通过腰带等固定在人体上，因此能实现腰部活动部件相对于腰部固定部件的摆动，而腰部活动部件又固定到腿部部件上，故腰部活动部件相对于腰部固定部件摆动的同时将协助人体上身部分实现腰身的摆动运动，进而协助完成人体的抬腿行走动作。
请参考图6至图8，本实施方式的腰部支撑部件6可以与外骨骼机器人的腿部部件配合使用。可以理解，腰部支撑部件6可以应用到多种形式的外骨骼机器人的腿部部件上去，不会影响其功能的发挥。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种外骨骼机器人的腰部支撑部件，包括：腰部固定部件，用以固定到人体上；及腰部活动部件，与所述腰部固定部件活动连接，用以固定到外骨骼机器人的腿部部件上；其特征在于，
所述腰部活动部件上固定有带动所述腰部活动部件相对于所述腰部固定部件活动的驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有驱动齿轮，所述腰部固定部件具有与所述驱动齿轮啮合的齿轮。
2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述腰部活动部件包括腿部部件支撑板、固定在腿部部件支撑板上的腰部固定部件支撑轴，所述驱动电机安装在所述腿部部件支撑板上，所述腿部部件支撑板用以与所述腿部部件固定连接；所述腰部固定部件还包括腰部垫板，所述齿轮固定在所述腰部垫板上且与所述驱动齿轮啮合，所述齿轮同时安装在所述腰部固定部件支撑轴上。
3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述齿轮为内齿轮，所述齿轮的中心孔中安装有轴承，所述腰部固定部件支撑轴安装在所述轴承中。
4.根据权利要求3所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述腰部固定部件还包括轴承盖，所述轴承盖分别与所述齿轮和所述腰部垫板固定连接。
5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述腰部垫板上开设有通孔，所述轴承盖部分容纳于所述通孔中。
6.根据权利要求2所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述腰部垫板上还固定有腰带扣及背部连接扣。
7.根据权利要求2至6中任一权利要求所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述腰部活动部件还包括分别置于所述腿部部件支撑板两侧的腿部部件连接座和活动连接板，所述腿部部件连接座穿过所述腿部部件支撑板，所述活动连接板通过锁紧螺母固定在所述腿部部件连接座上，所述活动连接板用以固定到所述腿部部件。
8.根据权利要求7所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件，其特征在于，所述活动连接板和所述腿部部件支撑板之间还设置有减磨垫片。
9.一种外骨骼机器人，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一权利要求所述的外骨骼机器人的腰部支撑部件及腿部部件，其中所述腰部活动部件固定在所述腿部部件上。
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