CN104814840A - 一种下肢康复机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下肢康复机器人，包括有底架，底架前后分别转动安装有万向轮和驱动轮，底架上左、右侧分别设置有结构相同相互对称的左、右抬升机构，每个抬升机构上分别连接有助行机构，旨在提供一款结构简单、价格实惠、功能齐全的康复装置。本发明通过抬升机构提升人体的重心位置，有效地消除了人体坐立、站立的高度差，通过联动杆带动助行机构运动，模拟人步行时步态，带动下肢锻炼，帮助其恢复健康。

Description

一种下肢康复机器人机构

技术领域

本发明涉及康复装置领域，具体是一种下肢康复机器人机构。

背景技术

    下肢康复机器人是通过抬升机构将轮椅车身和助行机构相结合，在轮椅为残障人士提供代步工具的同时，通过助行机构进行下肢锻炼早日康复。目前市场上的轮椅和下肢康复装置大都是独立存在，且很多下肢康复装置价格昂贵，远远超出了普通人的经济承受范围。因此，设计一种经济实用、功能齐全的下肢康复机器人变得尤为重要。

发明内容    本发明的目的是提供一种下肢康复机器人机构，以解决现有技术目前市场上下肢康复装置功能单一、价格昂贵的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种下肢康复机器人机构，包括有底架，底架前后分别转动安装有万向轮和驱动轮，其特征在于：底架上左、右侧分别设置有结构相同相互对称的左、右抬升机构，每个抬升机构上分别连接有助行机构；

所述抬升机构包括推杆电机、水平固定于底架上的机架、大齿轮连杆、下支撑杆、传动杆、上支撑杆、小齿轮连杆和背部支架，推杆电机一端固定于底架，推杆电机另一端与大齿轮连杆铰接，大齿轮连杆下端铰接于机架右端，大齿轮连杆上端铰接传动杆的右端，传动杆左端铰接下支撑杆上端，下支撑杆下端铰接机架左端，由此机架、大齿轮连杆、传动杆和下支撑杆形成一个四连杆机构，传动杆左端又与小齿轮连杆下端铰接，小齿轮连杆上端与背部支架左端铰接，上支撑杆上端和下端分别与背部支架右端和传动杆的右端铰接，至此传动杆、小齿轮连杆、背部支架和上支撑杆也形成一个四连杆机构，同时铰接于传动杆两端的大、小齿轮连杆中的大齿轮和小齿轮啮合，实现大齿轮连杆到小齿轮连杆的运动传递；

所述助行机构包括小腿杆、大腿杆、髋部杆、髋曲柄、大腿连杆、小腿连杆和联动杆，髋部杆左端铰接大腿杆上端，髋部杆右上端铰接髋曲柄，髋曲柄通过大腿连杆连接大腿杆，由此大腿杆、髋部杆、髋曲柄和大腿连杆构成一个曲柄摇杆机构，大腿杆下端铰接小腿杆，小腿杆通过小腿连杆连接到大腿连杆中部，由此小腿杆、大腿杆、大腿连杆和小腿连杆构成一个双摇杆机构，每个助行机构的髋部杆左端分别与对应连接的抬升机构的背部支架左端铰接，右下端通过联动杆与抬升机构的上支撑杆连接，由此髋部杆、联动杆、上支撑杆和背部支杆构成四连杆机构，实现抬升机构和助行机构的连接；

所述小腿杆下端分别转动连接有脚板，每个小腿杆内侧分别连接有腿垫，每个大腿杆内侧分别连接有椅座，所述底架上还连接有背部支架，背部支架上安装有椅背，椅背上端固定有头枕，由底架、万向轮和驱动轮、脚板、腿垫、椅座、椅背和头枕构成轮椅车身。

所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：左、右侧抬升机构结构相同，且运动一致，两助行机构结构相同，左侧助行机构的髋曲柄和右侧助行机构的髋曲柄转速相同，但是转角交错设置，以实现步行时一前一后状态。

所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：所述助行机构中，大腿和小腿长度可以采用伸缩杆结构，以满足不同身高人的需要。

所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：所述髋曲柄由旋转电机驱动。

所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：所述抬升机构机构能够提升人的重心位置，并且结合助行机构实现由轮椅座椅功能到下肢康复训练功能的转变。

与现有康复装置相比，本发明既具有传统轮椅载人、代步功能，还可以模拟人体步行步态，带动人体下肢得到锻炼；且与目前市场上康复装置相比，本发明结构简单，价格实惠，可以满足普通消费者需求。

附图说明

图1为下肢康复机器人坐立时整体示意图。

图2为轮椅椅身机构的结构示意图。

图3为下肢康复机器人站立时整体示意图。

图4为左抬升机构和左腿助行机构结构简图。

具体实施方式

如图1所示，一种下肢康复机器人，包括有轮椅车身A，安装于轮椅车身的抬升机构B和助行机构C。

如图2所示，轮椅车身包括有底架A1，安装于底架A1前后的万向轮A2和驱动轮A3，安装于底架前后的万向轮A2和驱动轮A3、设于小腿杆下端的脚板A4、设于小腿杆上的腿垫A5、分开设于大腿杆的椅座A6、安装于背部支架的椅背A7和固定于椅背上端的头枕A8；图2为此机构人体坐立时的状态，与传统轮椅一样，可以提供载人、代步功能；

如图1所示，所述的抬升机构B包括有左抬升机构B1和右抬升机构B2，所述的助行机构C包括左腿助行机构C1和右腿助行机构C2。左、右抬升机构对称设置于底架A1两侧，左抬升机构B1与左腿助行机构C1连接，右抬升机构B2与右腿助行机构C2连接，左、右抬升机构结构相同，左、右腿助行机构结构相同。本文以左边机构为例来进行说明。

    如图4所示，左抬升机构B1包括推杆电机B11、水平固定于底架A1的机架B12、大齿轮连杆B13、下支撑杆B14、传动杆B15、上支撑杆B16、小齿轮连杆B17和背部支架B18，推杆电机B11一端固定于底架A1，另一端与大齿轮连杆B13铰接，大齿轮连杆B13下端铰接于机架B12右端，上端铰接传动杆B15的右端，传动杆B15左端铰接下支撑杆B14上端，下支撑杆B14下端铰接机架B12左端，由此机架B12、大齿轮连杆B13、传动杆B15和下支撑杆B14形成一个四连杆机构，传动杆B15左端又与小齿轮连杆B17下端铰接，小齿轮连杆B17上端与背部支架B18左端铰接，上支撑杆B16上端和下端分别与背部支架B18右端和传动杆B15的右端铰接，至此传动杆B15、小齿轮连杆B17、背部支架B18和上支撑杆B16也形成一个四连杆机构，与此同时，铰接于传动杆B15两端的大、小齿轮连杆中的大齿轮和小齿轮啮合，实现大齿轮连杆B13到小齿轮连杆B17的运动传递。

    左腿助行机构C1包括小腿杆C11、大腿杆C12、髋部杆C13、髋曲柄C14、大腿连杆C15、小腿连杆C16和联动杆C17。髋部杆C13左端铰接大腿杆C12上端，髋部杆C13右上端铰接髋曲柄C15，髋曲柄C15通过大腿连杆C15连接大腿杆C12，由此大腿杆C12、髋部杆C13、髋曲柄C14和大腿连杆C15构成一个曲柄摇杆机构，大腿杆C12下端铰接小腿杆C11，小腿杆C11通过小腿连杆C16连接到大腿连杆C15中部，由此小腿杆C11、大腿杆C12、大腿连杆C15和小腿连杆C16构成一个双摇杆机构。

左腿助行机构C1的髋部杆C11左端与左抬升机构B1的背部支架B18左端铰接，右下端通过联动杆C17与抬升机构的上支撑杆B16连接，由此髋部杆C11、联动杆C17、上支撑杆B16和背部支架B18构成四连杆机构，实现抬升机构和助行机构的连接。

当一种下肢康复机器人处于坐立状态时，推杆电机B11推动大齿轮连杆B13顺时针转动，一方面，大齿轮连杆B13通过齿轮传动带动小齿轮连杆B17转动，从而带动背部支架B18转动，实现人体重心的整体抬升，另一方面，大齿轮连杆B13带动上支撑杆B16转动，上支撑杆B16通过联动杆C17带动髋曲柄C13转动，从而带动左腿助行机构B1的整体运动动，使其从坐立弯曲状态转换为站立竖直状态，如图3所示。之后，旋转电机带动髋曲柄C14绕上端点转动，髋曲柄C14通过大腿连杆C15一方面带动大腿杆C12转动，另一方面通过大腿连杆C15与小腿连杆C16铰接，带动小腿杆C11转动，实现单腿的运动。本机构中，左、右髋曲柄转速相同，但是转角交错设置，模拟人步行时步态，带动人体下肢运动，帮助其恢复健康。

Claims (5)

1.一种下肢康复机器人机构，包括有底架，底架前后分别转动安装有万向轮和驱动轮，其特征在于：底架上左、右侧分别设置有结构相同相互对称的左、右抬升机构，每个抬升机构上分别连接有助行机构；

所述抬升机构包括推杆电机、水平固定于底架上的机架、大齿轮连杆、下支撑杆、传动杆、上支撑杆、小齿轮连杆和背部支架，推杆电机一端固定于底架，推杆电机另一端与大齿轮连杆铰接，大齿轮连杆下端铰接于机架右端，大齿轮连杆上端铰接传动杆的右端，传动杆左端铰接下支撑杆上端，下支撑杆下端铰接机架左端，由此机架、大齿轮连杆、传动杆和下支撑杆形成一个四连杆机构，传动杆左端又与小齿轮连杆下端铰接，小齿轮连杆上端与背部支架左端铰接，上支撑杆上端和下端分别与背部支架右端和传动杆的右端铰接，至此传动杆、小齿轮连杆、背部支架和上支撑杆也形成一个四连杆机构，同时铰接于传动杆两端的大、小齿轮连杆中的大齿轮和小齿轮啮合，实现大齿轮连杆到小齿轮连杆的运动传递；

所述助行机构包括小腿杆、大腿杆、髋部杆、髋曲柄、大腿连杆、小腿连杆和联动杆，髋部杆左端铰接大腿杆上端，髋部杆右上端铰接髋曲柄，髋曲柄通过大腿连杆连接大腿杆，由此大腿杆、髋部杆、髋曲柄和大腿连杆构成一个曲柄摇杆机构，大腿杆下端铰接小腿杆，小腿杆通过小腿连杆连接到大腿连杆中部，由此小腿杆、大腿杆、大腿连杆和小腿连杆构成一个双摇杆机构，每个助行机构的髋部杆左端分别与对应连接的抬升机构的背部支架左端铰接，右下端通过联动杆与抬升机构的上支撑杆连接，由此髋部杆、联动杆、上支撑杆和背部支杆构成四连杆机构，实现抬升机构和助行机构的连接；

所述小腿杆下端分别转动连接有脚板，每个小腿杆内侧分别连接有腿垫，每个大腿杆内侧分别连接有椅座，所述底架上还连接有背部支架，背部支架上安装有椅背，椅背上端固定有头枕，由底架、万向轮和驱动轮、脚板、腿垫、椅座、椅背和头枕构成轮椅车身。

2.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：左、右侧抬升机构结构相同，且运动一致，两助行机构结构相同，左侧助行机构的髋曲柄和右侧助行机构的髋曲柄转速相同，但是转角交错设置，以实现步行时一前一后状态。

3.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：所述助行机构中，大腿和小腿长度可以采用伸缩杆结构，以满足不同身高人的需要。

4.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：所述髋曲柄由旋转电机驱动。

5.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人机构，其特征在于：所述抬升机构机构能够提升人的重心位置，并且结合助行机构实现由轮椅座椅功能到下肢康复训练功能的转变。