CN104287940A - 一种下肢关节康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种下肢关节康复训练机器人，属于医疗设备领域。所述机器人包括踝关节装置、膝关节装置、髋关节装置、机械腿大腿调节装置、机械腿小腿调节装置、腿部运动预测装置、机架；踝关节装置采用电机直接驱动、锥齿轮传动，脚踏板装有压力传感器，可检测足底力预测踝关节的运动意图；膝关节和髋关节装置采用高速级同步带、低速级齿轮传动，机械腿大腿和小腿调节装置分别采用电动推杆和直线滑轨构成的摆动推杆滑块机构，可实现机械腿长度的调节以适应不同身高患者；腿部运动预测装置安装有压力传感器，能够直接判断髋关节和膝关节的运动趋势，结合踏板处装有的压力传感器，能够预测人体下肢运动意图，完成柔顺的辅助康复训练。

Description

一种下肢关节康复训练机器人

技术领域

本发明涉及一种下肢关节康复训练机器人，属于医疗设备领域。

背景技术

近年来，康复机器人以其自动化、精确化以及智能化的特点开始逐渐替代传统的人工物理治疗。康复机器人可分为辅助型和治疗型两种，其中治疗型下肢康复机器人可以划分为单自由度和多自由度下肢康复机器人。单自由度下肢康复训练机器人运动单一，其应用范围仅限于局部关节的康复，无法实现腿部各个关节的协调运动，训练效果不佳；多关节下肢康复训练机器人能够帮助患者进行多种多样的主被动训练，根据患者的情况确定个性化的训练模式。目前，国内医院应用的下肢康复设备大多为单自由度康复训练器，多自由度下肢康复训练机器人主要依赖进口，价格昂贵。近几年，国内开始对多自由度下肢康复训练机器人进行研究，申请公布号为CN 102949281 A的中国发明专利公开了一种下肢关节康复机器人，用于对下肢残障者进行被动、主动和助力训练。该发明技术方案存在下列不足：采用低速级同步带传动方案机械腿在运动过程容易发生微颤，机械腿在运动过程容易发生微颤；在机械腿长度调节方式上，采用丝杠螺母传动和侧向燕尾槽导向，存在运动间隙。

发明内容

针对上述存在问题，本发明旨在提供一种可用于坐卧式下肢康复的、结构合理、安全性高、成本低的机器人。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种下肢关节康复机器人，包括踝关节装置、膝关节装置、髋关节装置、机械腿大腿调节装置、机械腿小腿调节装置、机架，膝关节动力组件整体后置于髋关节后部，髋关节动力组件整体设置于机架上，其特征在于：

(1)所述踝关节装置包括电机驱动部分、脚踏板部分、踝关节支架和小腿内套，电机驱动部分安装在踝关节支架上，踝关节支架和脚踏板部分通过前、后踏板支杆相连；电机经减速器减速后，与动输出轴相连接的锥齿轮与固连在小腿内套的不完全锥齿轮的啮合传动实现了踝关节的运动；不完全锥齿轮的自身结构使锥齿轮的转动限定于一定的范围内，小腿内套的结构构成机械限位，踝关节转动到极限位置时，小腿内套触发限位开关，限位开关发出信号限制电机转动，构成电器限位，通过控制器设定编码器的脉冲数控制电机的运动极限位置，构成软件限位；踏板骨架的一端对称安装有两个压力传感器，其中，上压力传感器用螺栓和踏板骨架连接并预紧，下压力传感器用螺栓通过传感器底座和踏板骨架连接并预紧，传感器触点框固定在踏板上盖上，踏板骨架的另一端通过踏板转轴和踏板支架相连，踏板支架用螺栓固定在踏板上盖上；康复训练时，把患者脚部通过扣带固定在踏板上盖，上压力传感器产生压力信号，表示脚前掌对踏板上盖施加压力，下压力传感器产生压力信号，表示脚后掌对踏板上盖施加压力，根据压力与力臂的乘积来计算踝关节所受力矩和方向；

(2)所述膝关节装置包括由电机、相对位置编码器、制动器、扭矩传感器、绝对位置编码器、限位开关组成的电器部件，以及由谐波减速器、带轮、齿轮、同步带、发信凸轮、绳轮组构成的传动部件；电机的动力传递给主动带轮和主动带轮，主动带轮通过同步带与被动带轮相连，被动带轮与制动器相连，电机失控或发生危险时，由制动器紧急制动，保证患者安全；另一个主动带轮通过同步带与被动带轮相连，被动带轮与谐波减速器的输入轴相连，谐波减速器的输出轴与主动齿轮相连，主动齿轮通过介轮带动从动齿轮转动，从动齿轮与扭矩传感器的一端相连，扭矩传感器的另一端与小腿机架相连，从而带动小腿机架转动，实现了膝关节的运动；所述扭矩传感器配置有膝关节扭矩传感器配卸荷装置，绝对位置编码器配置有膝关节绝对位置编码器卸荷装置，可在掉电情况下记录膝关节的转动角度，避免了开机后、训练前对膝关节的原点复位；安装在从动齿轮轴上的发信凸轮与安装在小腿机架上的限位开关组合来控制膝关节的极限运动范围，形成电器限位，通过控制器设定带有相对位置编码器的电机的运动极限位置，实现膝关节在正常运动范围内运动，构成软件限位；

(3)所述髋关节装置包括由电机、相对位置编码器、制动器、扭矩传感器、绝对位置编码器、限位开关构成的电器部件，以及由谐波减速器、带轮、齿轮、同步带构成的传动部件；电机的动力传递给两个主动带轮，一个主动带轮通过同步带与被动带轮相连，被动带轮与制动器相连，电机失控或发生危险时，由制动器紧急制动，另一个主动带轮通过同步带与被动带轮相连，被动带轮经谐波减速器减速与主动齿轮相连，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮与髋关节摆动支架固定，从而带动髋关节机架转动，实现髋关节的运动；绝对位置编码器配置有发信组件；安装在从动齿轮上的撞块和安装在髋关节绝对位置编码器发信组件上的限位开关组合来控制髋关节的极限运动范围，实现电器限位，通过控制器设定带有相对位置编码器的电机的运动极限位置，实现髋关节在正常运动范围内运动，构成软件限位。

(4)所述机械腿大腿调整装置包括电动推杆、直线滑块、直线导轨；电动推杆的固定端通过顶端转轴与大腿支撑机架相连、伸缩端通过底端转轴与横梁相连，横梁与髋关节摆动支架相对固定，大腿支撑机架和直线滑块固定连接，直线导轨与加强底板固定连接，电动推杆、直线滑块和直线导轨构成一个摆动推杆滑块机构，启动电动推杆时，直线滑块相对直线导轨运动，从而机械腿大腿可进行长度调节；电动推杆可绕顶端转轴和底端转轴转动；电动推杆内置的位移传感器能在掉电情况下记录大腿的伸缩量，调节后的大腿长度根据位移传感器自动设定。

(5)所述机械腿小腿调整装置包括电动推杆、直线滑块、直线导轨；电动推杆的固定端通过顶端转轴与小腿支架相连，伸缩端通过底端转轴与小腿内套相连，顶端转轴通过转动轴座与小腿机架相对固定，底端转轴与小腿内套相对固定，直线滑块与小腿内套固定连接，直线导轨与小腿机架固定连接，电动推杆、直线滑块、直线导轨、小腿机架和小腿内套构成一个摆动推杆滑块机构，启动电动推杆，直线滑块相对直线导轨运动，从而小腿可进行长度调节；电动推杆可绕顶端转轴和底端转轴转动；电动推杆内置的位移传感器能在掉电情况下记录小腿的伸缩量，调节后的小腿长度根据绝对位移传感器自动设定。

本发明还包括腿部运动预测装置，所述腿部运动预测装置包括上、下压力传感器、绑带支架、悬挂板、压板、转轴和绑带；绑带和绑带支架相连，上、下压力传感器通过螺钉固定在绑带支架上，绑带支架可绕转轴转动，悬挂板和压板固定连接在大腿机架上；康复训练时，把患者大(小)腿部通过绑带固定在绑带支架上，上压力传感器产生压力信号，表示腿部向上施力，有向上运动趋势；下压力传感器产生压力信号，表示腿部向下施力，有向下运动趋势，从而判断髋关节或膝关节的运动趋势。

本发明的踝关节装置采用电机直接驱动、锥齿轮传动的设计方案，脚踏板装有压力传感器可检测足底力预测踝关节的运动意图；膝关节和髋关节装置采用高速级同步带、低速级齿轮传动的设计方案，膝关节动力组件整体后置于髋关节后部，用于平衡机械腿运动部分的重量，减小了髋关节的驱动功率，实现了轻量化设计；髋关节动力组件整体置于机架上，减小了机械腿运动部分的重量；机械腿大腿和小腿调节装置采用电动推杆和直线滑轨构成的摆动推杆滑块机构可实现机械腿长度的调节以适应不同身高患者；腿部运动预测装置安装有压力传感器，能够直接判断髋关节和膝关节的运动趋势，结合踏板处装有的压力传感器，能够预测人体下肢运动意图，完成柔顺的辅助康复训练。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图。

图2a是本发明的踝关节装置示意图。

图2b是本发明的踝关节装置的小腿及踝关节结构示意图。

图2c是本发明的踝关节装置的踏板结构示意图。

图2d是图2c的I部放大图。

图3a是本发明的膝关节装置示意图。

图3b是本发明的膝关节装置附图。

图3c是图3b的Ⅱ部放大图。

图3d本发明的膝关节扭矩传感器卸荷装置示意图

图4a是本发明的髋关节装置示意图。

图4b是本发明的髋关节绝对位置编码器发信组件示意图。

图5a是本发明的大腿调节装置示意图。

图5b是本发明的大腿调节装置附图。

图5c是本发明的摆动推杆滑块机构原理图。

图6a是本发明的小腿调节装置示意图。

图6b是本发明的小腿调节装置背面附图。

图7a是本发明的腿部运动预测装置示意图。

图7b是本发明的腿部运动预测装置附图。

图中：1-踝关节装置，101-电机，102-锥齿轮，103-免键轴套，104-编码器，105-限位开关，106-不完全锥齿轮，107-减速器，108-电机架，109-踝关节支架，110-踝关节电机保护罩，111-小腿内套，112-上压力传感器，113-下压力传感器，114-踏板骨架，115-后踏板支架，116-前踏板支架，117-传感器触点框，118-踏板上盖，119-传感器底座，120-踏板下盖，121-踏板转轴，122-踏板支架，123-扣带，124-隔板；2-膝关节装置，201-电机，202-主动带轮，203-主动带轮，204-制动器，205-摆动张紧器，206-大腿支撑机架，207-张紧器转轴，208-调整块，209-同步带，210-底板，211-介轮，212-主动齿轮，213-从动齿轮，214-相对位置编码器，215-发信凸轮，216-限位开关，217-主动绳轮，218-线绳，219-弹簧，220-被动绳轮，221-绝对位置编码器，222-套杯，223-拨杆，224-拨盘，225-被动带轮，226-同步带，227-被动带轮，228-扭矩传感器，229-谐波减速器，230-传感器筒架，231-卸荷轴承，232-卸荷套筒，233-轴承隔套，234-轴承；3-髋关节装置，301-电机，302-主动带轮，303-主动带轮，304-被动带轮，305-同步带，306-制动器，307-连接板，308-扭矩传感器，309-绝对位置编码器，310-拨杆，311-拨盘，312-编码器拨盘，313-撞块，314-限位开关，315-被动带轮，316-同步带，317-轴承支座，318-主动齿轮，319-从动齿轮，320-加强内侧板，321-加强外侧板，322-加强前板，323-加强底板，324-上扣板，325-下扣板，326-相对位置编码器，327-支架，328-谐波减速器；4-机械腿大腿调节装置，401-电动推杆，402-直线滑块，403-直线导轨，404-顶端转轴，405-转动轴座，406-底端转轴，407-横梁；5-机械腿小腿调节装置，501-电动推杆，502-直线滑块，503-直线导轨，504-顶端转轴，505-转动轴座，506-底端转轴，507-小腿机架；6-腿部运动预测装置，601-上压力传感器，602-下压力传感器，603-绑带支架，604-悬挂板，605-压板，606-转轴，607-绑带；7-机架。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

本发明下肢关节康复训练机器人具有三个自由度，包括踝关节装置1，膝关节装置2，髋关节装置3，机械腿大腿调节装置4，机械腿小腿调节装置5，腿部运动预测装置6和机架7(见图1)，其中，踝关节采用电机直接驱动、锥齿轮传动的设计方案，结构紧凑简单；髋关节和膝关节装置采用高速级同步带、低速级齿轮传动的设计方案，髋关节动力组件整体置于机架7上，减小了机械腿运动部分的重量；膝关节动力组件整体后置于髋关节后部，用于平衡机械腿运动部分的重量，实现了轻量化设计；机械腿大腿调节装置4和小腿调节装置5采用电动推杆401(501)、直线滑块402(502)和直线导轨403(503)构成的摆动推杆滑块机构(图5c)，可实现机械腿长度的调节以适应不同身高患者；踝关节脚踏板安装有脚部压力传感器112、113，可预测踝关节运动意图；腿部运动预测装置安装有腿部压力传感器601、602，可预测髋关节和膝关节运动意图；通过脚部压力传感器112、113，腿部压力传感器601、602，可预测人体下肢运动意图完成柔顺的辅助康复训练。

如图2a～图2d所示，踝关节装置包括电机驱动部分、脚踏板部分、踝关节支架109和小腿内套111，电机驱动部分安装在踝关节支架109上，踝关节支架109和脚踏板部分通过后踏板支杆115、前踏板支杆116相连，电机101经减速器107减速后，动力输出轴与免键轴套103连接，免键轴套103与锥齿轮102通过螺栓连接，螺栓紧固的过程使免键轴套103与锥齿轮102的锥形孔紧密配合，并转化成对动力输出轴侧面的表面压力，使动力输出轴与免键轴套103紧固，不完全锥齿轮106与小腿内套111固连，锥齿轮102与不完全锥齿轮106的啮合传动实现了踝关节的运动，不完全锥齿轮106的自身结构使锥齿轮102转动限定于一定的范围内，小腿内套111的特殊结构构成机械限位，踝关节转动到极限位置时，小腿内套111触发限位开关105，限位开关105发出信号限制电机转动，构成电器限位，通过控制器设定编码器104脉冲数控制电机的运动极限位置，构成软件限位。

踏板骨架114和后踏板支杆115、前踏板支杆116固连，踏板骨架114的一端对称安装有两个压力传感器112和113，上压力传感器112用螺栓和踏板骨架114连接并预紧，下压力传感器113用螺栓通过传感器底座119和踏板骨架114连接并预紧，传感器触点框117固定在踏板上盖118上，踏板骨架114的另一端通过踏板转轴121和踏板支架122相连，踏板支架122用螺栓固定在踏板上盖118上，康复训练时，把患者脚部通过扣带123固定在踏板上盖118，上压力传感器112产生压力信号，表示脚前掌对踏板上盖118施加压力，下压力传感器113产生压力信号，表示脚后掌对踏板上盖118施加压力，根据压力与力臂的乘积可以计算踝关节所受力矩和方向，本设计采用压力传感器112、113相对固定、踏板上盖118绕踏板转轴121微动的方法来测量踝关节力矩，避免了采用扭矩传感器，减小了踝关节的结构尺寸，力矩测量不存在中间传动环节的影响，提高了测量精度且简单可靠。

如图3a～图3d所示，膝关节装置主要包括电机201、相对位置编码器214、制动器204、扭矩传感器228、绝对位置编码器221和限位开关216等电气部件，以及谐波减速器I229，带轮202、203、225、227，齿轮211、212、213，同步带209、226，凸轮215，绳轮217、220等传动部件；电机201的动力传递给两个主动带轮202和203，一个主动带轮202通过同步带226与被动带轮225相连，被动带轮225与制动器204相连，电机201失控或发生危险时，由制动器204紧急制动，保证患者的安全，另一个主动带轮203与被动带轮227用同步带209相连，被动带轮227与谐波减速器229的输入轴相连，谐波减速器229的输出轴与主动齿轮212相连，主动齿轮212通过介轮211带动从动齿轮213转动，从动齿轮213与扭矩传感器228的一端用螺栓连接，扭矩传感器228的另一端通过传感器筒架230与小腿机架507相连，从而带动小腿机架507转动，实现了膝关节的运动；卸荷轴承231、卸荷套筒232和轴承隔套233构成膝关节扭矩传感器卸荷装置(见图3d)，轴承234的内圈与卸荷套筒232外壁过渡配合，卸荷轴承231的外圈与卸荷套筒232内壁过渡配合；从动齿轮213所受的径向力通过卸荷轴承231、卸荷套筒232经由轴承234传递给大腿支撑机架206，扭矩传感器228不受径向载荷，保证对膝关节的力矩测量不受传动环节的影响；扭矩传感器228既是传动件又是测量件，提高了测量精度且简单可靠；发信凸轮215与限位开关216组合来控制膝关节的极限运动范围，形成电气限位，通过控制器设定带有相对位置编码器214的电机201的运动极限位置，实现膝关节在正常运动范围内运动，构成软件限位。

电机201、主动带轮202、主动带轮203、被动带轮225和制动器204等作为膝关节动力组件整体后置于大腿后部与大腿支撑机架206相连，用于平衡机械腿运动部分的重量，减小了髋关节的驱动功率，膝关节动力组件与底板210、底板210与大腿支撑机架206用螺栓固定，底板210有长圆孔，膝关节动力组件的位置可由螺栓进行微调，实现同步带209张紧，同步带209的张紧还由摆动张紧器205实现，摆动张紧器205一端用螺栓固定于大腿支撑机架206上，另一端可绕摆动张紧器转轴207转动，落在同步带209上，利用压力张紧同步带209，调整块208用螺栓与大腿支撑机架206相连，螺栓微调调整块208的上下位置，从而压紧摆动张紧器205以实现同步带209的张紧。

如图3b所示，绳轮组的主动绳轮217与从动齿轮213固定，通过线绳218与被动绳轮220相连。如图3c所示，膝关节绝对位置编码器卸荷装置由套杯222、拨杆223、拨盘224构成，通过绳轮组传动。被动绳轮220与套杯222相连，线绳218的张紧由弹簧219实现，拨杆223固定在被动绳轮220上，主动绳轮217带动被动绳轮220转动时，拨杆223带动拨盘224转动，而拨盘224与绝对位置编码器221相连，经过套杯222、拨杆223和拨盘224的卸荷，绝对位置编码器221不受径向力影响，保证了其使用寿命及测量精度，绝对位置编码器221可在掉电情况下记录膝关节的转动角度，避免了开机后、训练前对膝关节的原点复位，既节省了待机时间，又不会造成患者由于机器人原点复位对其产生恐惧心理。

如图4a和图4b所示，髋关节装置主要包括电机301、相对位置编码器326、制动器306、扭矩传感器308、绝对位置编码器309和限位开关314等电气部件，以及谐波减速器328，带轮302、303、304、315，齿轮318、319，同步带305、316等传动部件。

电机301的动力传递给两个主动带轮302和303，一个主动带轮302通过同步带305与被动带轮304相连，被动带轮304与制动器306相连，电机301失控或发生危险时，由制动器306紧急制动，保证患者安全，另一个主动带轮303通过同步带316与被动带轮315相连，被动带轮315经谐波减速器328减速与主动齿轮318相连，主动齿轮318带动从动齿轮319转动，加强内侧板320、加强外侧板321、加强前板322、加强底板323、上扣板324、下扣板325固定连接形成一个整体作为髋关节摆动支架，从动齿轮319与髋关节摆动支架固定，从而带动髋关节机架转动，实现了髋关节的运动，撞块313和限位开关314组合来控制髋关节的极限运动范围，实现电器限位。通过控制器设定带有相对位置编码器326的电机301的运动极限位置，实现髋关节在正常运动范围内运动，构成软件限位。

电机301、主动带轮302、303，被动带轮304、315和制动器306等作为髋关节动力组件整体与机架相连，减小了机械腿运动部分的重量；髋关节动力组件与连接板307用螺栓固定，连接板307有长圆孔，髋关节动力组件的位置可由螺栓进行微调，实现同步带305、316的张紧。

如图4b所示，髋关节绝对位置编码器发信组件包括拨杆310、拨盘311、编码器拨盘312，拨盘311与从动齿轮319连接，通过拨杆310带动编码器拨盘312转动，编码器拨盘312与绝对位置编码器309相连，绝对位置编码器309通过支架327固定于髋关节动力组件上(见图4b)，从而测定髋关节的转角，绝对位置编码器309能在掉电情况下记录髋关节转动的角度。

如图5a和图5b所示，机械腿大腿调整装置主要包括电动推杆401、直线滑块402、直线导轨403；电动推杆401的固定端通过顶端转轴404与大腿支撑机架206相连、伸缩端通过底端转轴406与横梁407相连，横梁407与髋关节摆动支架的加强内侧板320和加强外侧板321相对固定，而大腿支撑机架206和直线滑块402固定连接，直线导轨403与加强底板323固定连接，电动推杆401、直线滑块402和直线导轨403构成一个摆动推杆滑块机构，启动电动推杆401时，直线滑块402相对直线导轨403运动，从而机械腿大腿可进行长度调节；电动推杆401可绕顶端转轴404和底端转轴406转动，电动推杆401的运动方向与直线滑块402相对于直线导轨403的运动方向不必保证平行，降低了对加工精度的要求；电动推杆401内置的位移传感器能在掉电情况下记录大腿的伸缩量，调节后的大腿长度根据位移传感器自动设定。

如图6a和图6b所示，小腿调整装置主要包括电动推杆501、直线滑块502、直线导轨503；电动推杆501的固定端通过顶端转轴504与小腿支架507相连，伸缩端通过底端转轴506与小腿内套111相连，顶端转轴504通过转动轴座505与小腿机架507相对固定，底端转轴506与小腿内套111相对固定，而直线滑块502与小腿内套111固定连接，直线导轨503与小腿机架507固定连接，电动推杆501、直线滑块502、直线导轨503、小腿机架507构成一个摆动推杆滑块机构，因此启动电动推杆501时，直线滑块502相对直线导轨503运动，从而小腿可进行长度调节；同时电动推杆501可绕顶端转轴504和底端转轴506转动，电动推杆501的运动方向与直线滑块503相对于直线导轨504的运动方向不必保证平行；电动推杆501内置的位移传感器能在掉电情况下记录小腿的伸缩量，调节后的小腿长度根据绝对位移传感器自动设定。

如图7a和图7b所示，腿部运动预测装置主要包括压力传感器601、602、绑带支架603、悬挂板604、压板605、转轴606和绑带607；绑带607和绑带支架603相连，压力传感器601、602通过螺钉固定在绑带支架603上，绑带支架603可绕转轴606转动，而悬挂板604和压板605固定连接在大腿机架206和小腿机架507上；康复训练时，把患者大(小)腿部通过绑带固定在绑带支架603上，腿部有向上运动趋势时向上施力，带动绑带607，绑带607带动绑带支架603绕转轴606向上转动，使上压力传感器601产生压力信号；腿部有向下运动趋势时向下施力，带动绑带607，绑带607带动绑带支架603绕转轴606向下转动，使下压力传感器602产生压力信号，从而判断髋(膝)关节的运动趋势；本设计采用上压力传感器601、下压力传感器602相对固定、绑带支架603绕转轴606微动的方法来预测髋(膝)关节的运动意图，方法简单可靠。

Claims (8)

1.一种下肢关节康复机器人，包括踝关节装置(1)、膝关节装置(2)、髋关节装置(3)、机械腿大腿调节装置(4)、机械腿小腿调节装置(5)、机架(7)，膝关节动力组件整体后置于髋关节后部，髋关节动力组件整体设置于机架上，其特征在于：

(1)所述踝关节装置包括电机驱动部分、脚踏板部分、踝关节支架和小腿内套，电机驱动部分安装在踝关节支架(109)上，踝关节支架和脚踏板部分通过前、后踏板支杆(116，115)相连；电机101经减速器107减速后，与动力输出轴相连接的锥齿轮(102)与固连在小腿内套(111)的不完全锥齿轮(106)的啮合传动实现了踝关节的运动；不完全锥齿轮的自身结构使锥齿轮的转动限定于一定的范围内，小腿内套自身结构构成机械限位，踝关节转动到极限位置时，小腿内套触发限位开关(105)，该限位开关发出信号限制电机转动，构成电器限位，通过控制器设定编码器(104)的脉冲数控制电机的运动极限位置，构成软件限位；踏板骨架(114)的一端对称安装有两个压力传感器，其中，上压力传感器(112)用螺栓和踏板骨架连接并预紧，下压力传感器(113)用螺栓通过传感器底座(119)和踏板骨架连接并预紧，传感器触点框(117)固定在踏板上盖(118)上，踏板骨架的另一端通过踏板转轴(121)和踏板支架(122)相连，踏板支架用螺栓固定在踏板上盖上；康复训练时，把患者脚部通过扣带固定在踏板上盖，上压力传感器产生压力信号，表示脚前掌对踏板上盖施加压力，下压力传感器产生压力信号，表示脚后掌对踏板上盖施加压力，根据压力与力臂的乘积来计算踝关节所受力矩和方向；

(2)所述膝关节装置包括由电机(201)、相对位置编码器(214)、制动器(204)、扭矩传感器(228)、绝对位置编码器(221)、限位开关(216)组成的电器部件，以及由谐波减速器(229)、带轮(202，203，225，227)、齿轮(211，212，213)、同步带(209，226)、发信凸轮(215)、绳轮组构成的传动部件；电机(201)的动力传递给主动带轮(202)和主动带轮(203)，主动带轮(202)通过同步带(226)与被动带轮(225)相连，被动带轮(225)与制动器(204)相连，电机失控或发生危险时，由制动器紧急制动，保证患者安全；另一个主动带轮(203)通过同步带(209)与被动带轮(227)相连，被动带轮与谐波减速器(229)的输入轴相连，谐波减速器的输出轴与主动齿轮(212)相连，主动齿轮(212)通过介轮(211)带动从动齿轮(213)转动，从动齿轮(213)与扭矩传感器(228)的一端相连，扭矩传感器(228)的另一端与小腿机架(507)相连，从而带动小腿机架转动，实现了膝关节的运动；所述扭矩传感器(228)配置有膝关节扭矩传感器卸荷装置；所述绝对位置编码器配置有膝关节绝对位置编码器卸荷装置，可在掉电情况下记录膝关节的转动角度；安装在从动齿轮轴上的发信凸轮(215)与安装在小腿机架上的限位开关(216)组合来控制膝关节的极限运动范围，形成电器限位，通过控制器设定带有相对位置编码器(214)的电机(201)的运动极限位置，实现膝关节在正常运动范围内运动，构成软件限位；

(3)所述髋关节装置包括由电机(301)、相对位置编码器(326)、制动器(306)、扭矩传感器(308)、绝对位置编码器(309)、限位开关(314)构成的电器部件，以及由谐波减速器(328)、带轮(302，303，304，315)、齿轮(318，319)、同步带(305，316)构成的传动部件；电机(301)的动力传递给两个主动带轮(302，303)，一个主动带轮(302)通过同步带(305)与被动带轮(304)相连，被动带轮(304)与制动器(306)相连，电机(301)失控或发生危险时，由制动器(306)紧急制动，另一个主动带轮(303)通过同步带(316)与被动带轮(315)相连，被动带轮(315)经谐波减速器(328)减速与主动齿轮(318)相连，主动齿轮(318)带动从动齿轮(319)转动，从动齿轮(319)与髋关节摆动支架固定，从而带动髋关节机架转动，实现髋关节的运动；绝对位置编码器(309)配置有髋关节绝对位置编码器发信组件；安装在从动齿轮(319)上的撞块(313)和安装在髋关节绝对位置编码器发信组件上的限位开关(314)组合来控制髋关节的极限运动范围，实现电器限位，通过控制器设定带有相对位置编码器(326)的电机(301)的运动极限位置，实现髋关节在正常运动范围内运动，构成软件限位。

(4)所述机械腿大腿调整装置包括电动推杆(401)、直线滑块(402)、直线导轨(403)；电动推杆(401)的固定端通过顶端转轴(404)与大腿支撑机架(206)相连、伸缩端通过底端转轴(406)与横梁(407)相连，横梁(407)与髋关节摆动支架相对固定，大腿支撑机架(206)和直线滑块(402)固定连接，直线导轨(403)与加强底板(323)固定连接，电动推杆(401)、直线滑块(402)和直线导轨(403)构成一个摆动推杆滑块机构，启动电动推杆(401)时，直线滑块(402)相对直线导轨(403)运动，从而机械腿大腿可进行长度调节；电动推杆(401)可绕顶端转轴(404)和底端转轴(406)转动；电动推杆(401)内置的位移传感器能在掉电情况下记录大腿的伸缩量，调节后的大腿长度根据位移传感器自动设定。

(5)所述机械腿小腿调整装置包括电动推杆(501)、直线滑块(502)、直线导轨(503)；电动推杆(501)的固定端通过顶端转轴(504)与小腿支架(507)相连，伸缩端通过底端转轴(506)与小腿内套(111)相连，顶端转轴(504)通过转动轴座(505)与小腿机架(111)相对固定，底端转轴(506)与小腿内套(111)相对固定，直线滑块(502)与小腿内套(111)固定连接，直线导轨(503)与小腿机架(507)固定连接，电动推杆(501)、直线滑块(502)、直线导轨(503)、小腿机架(507)和小腿内套(111)构成一个摆动推杆滑块机构，启动电动推杆(501)，直线滑块(502)相对直线导轨(503)运动，从而小腿可进行长度调节；电动推杆(501)可绕顶端转轴(504)和底端转轴(506)转动；电动推杆(501)内置的位移传感器能在掉电情况下记录小腿的伸缩量，调节后的小腿长度根据绝对位移传感器自动设定。

2.根据权利要求1所述的下肢关节康复训练机器人，其特征在于，其还包括腿部运动预测装置，所述腿部运动预测装置包括上、下压力传感器(601，602)、绑带支架(603)、悬挂板(604)、压板(605)、转轴(606)和绑带(607)；绑带(607)和绑带支架(603)相连，上、下压力传感器(601，602)通过螺钉固定在绑带支架(603)上，绑带支架(603)可绕转轴(606)转动，悬挂板(604)和压板(605)固定连接在大腿机架(206)上；康复训练时，把患者大(小)腿部通过绑带(607)固定在绑带支架(603)上，腿部有向上运动趋势时向上施力，带动绑带(607)，绑带(607)带动绑带支架(603)绕转轴(606)向上转动，使上压力传感器(601)产生压力信号；腿部有向下运动趋势时向下施力，带动绑带(607)，绑带(607)带动绑带支架(603)绕转轴(606)向下转动，使下压力传感器(602)产生压力信号，从而判断髋关节或膝关节的运动趋势。

3.根据权利要求1或2所述的下肢关节康复机器人，其特征在于，所述电机(101)的动力输出轴与免键轴套(103)连接，免键轴套(103)与锥齿轮(102)通过螺栓连接，螺栓紧固的过程使免键轴套(103)与锥齿轮(102)的锥形孔紧密配合，并转化成对动力输出轴侧面的表面压力，使动力输出轴与免键轴套紧固。

4.根据权利要求1或2所述的下肢关节康复机器人，其特征在于，所述膝关节动力组件整体通过底板(210)与大腿支撑机架(206)用螺栓固定，底板(210)上设有长圆孔，所述膝关节动力组件的位置可由螺栓进行微调，实现同步带(209)的张紧，同步带(209)的张紧还由摆动张紧器(205)实现，摆动张紧器(205)一端用螺栓固定于大腿支撑机架(206)上，另一端可绕摆动张紧器转轴(207)转动，落在同步带(209)上，利用压力张紧同步带(209)，调整块(208)用螺栓与大腿支撑机架(206)相连，螺栓微调调整块(208)的上下位置，从而压紧摆动张紧器(207)以实现同步带(209)的张紧。

5.根据权利要求1或2所述的下肢关节康复机器人，其特征在于，所述膝关节扭矩传感器卸荷装置包括卸荷轴承(231)、卸荷套筒(232)、轴承(234)，轴承(234)的内圈与卸荷套筒(232)外壁过渡配合，卸荷轴承(231)的外圈与卸荷套筒(232)内壁过渡配合，上述从动齿轮(213)所受的径向力通过卸荷轴承(231)、卸荷套筒(232)经由轴承(234)传递给大腿支撑机架(206)。

6.根据权利要求1或2所述的下肢关节康复机器人，其特征在于，所述膝关节绝对位置编码器卸荷装置包括套杯(222)、拨杆(223)、拨盘(224)，通过绳轮组传动，绳轮组的主动绳轮(217)与从动齿轮(213)固定，通过线绳(218)与被动绳轮(220)相连，被动绳轮(220)与套杯(222)相连，线绳(218)的张紧由弹簧(219)实现，拨杆(223)固定在被动绳轮(220)上，主动绳轮(217)带动被动绳轮(220)转动时，拨杆(223)带动拨盘(224)转动，拨盘(224)与绝对位置编码器(221)相连，经过套杯(222)、拨杆(223)和拨盘(224)的卸荷，使得绝对位置编码器(221)不受径向力影响。

7.根据权利要求1或2所述的下肢关节康复机器人，其特征在于，所述电机(301)、主动带轮(302，303)、被动带轮(304、315)和制动器(306)作为髋关节动力组件整体通过连接板(307)与机架(7)用螺栓固定，连接板(307)有长圆孔，髋关节动力组件的位置可由螺栓进行微调，实现同步带(305，316)的张紧。

8.根据权利要求1或2所述的下肢关节康复机器人，其特征在于，所述髋关节绝对位置编码器发信组件包括拨杆(310)、拨盘(311)、编码器拨盘(312)；拨盘(311)与从动齿轮(319)连接，通过拨杆(310)带动编码器拨盘(312)转动，编码器拨盘(312)与绝对位置编码器(309)相连，绝对位置编码器(309)通过支架(327)固定于髋关节动力组件上，从而测定髋关节的转角，绝对位置编码器(309)能在掉电情况下记录髋关节转动的角度。