CN105748264A - 人体下肢运动康复训练机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医用设备技术领域，特别涉及一种康复训练器具。一种人体下肢运动康复训练机器人，其技术方案是：它包括：移动底盘(4)，U型架，控制箱(7)。本发明通过上层扶手架、中层连接架和下层支撑架保护患者在康复机器人的安全区域，通过调整推动手动摇杆的方向和幅度来改变机器人运动的方向和速度，通过作用于腰部的两个拉力传感器采集患者的动作信息，继而通过控制箱内的主控板调整机器人的动作，防止患者在超速或者突发情况下跌倒在地。通过将电源、电动机驱动器等重量大的器件置于康复机器人的移动底盘，实现康复机器人重心下移，保证当患者朝任意方向倾倒时，康复机器人都不会倾倒。
Description
技术领域
本发明属于医用设备技术领域，特别涉及一种康复训练器具。
背景技术
目前康复机器人已经广泛应用到康复护理、康复轮椅，康复机械手，假肢等，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术、新领域的发展。康复机器人作为机器人领域的一个重要分支，综合了机器人学、机械学、生物医学、电子学、计算机学、材料学等诸多领域，已经成为国际领域的一个研究热点。
现有机器人具有防摔倒功能，但是检测上肢作用力不能很好地反映患者的运动状态，患者出现意外或者跌倒时不能进行合适的保护，且机器人操作复杂，偏瘫患者难以使用。
发明内容
本发明的目的是：提供一种克服上述现有技术不足，能够适应偏瘫患者需求的人体下肢运动的康复训练机器人。
本发明的技术方案是：一种人体下肢运动康复训练机器人，它包括：移动底盘，U型架，控制箱；
移动底盘包括：下层支撑架，分别位于下层支撑架前、后端的两个主动轮和两个从动轮，驱动两个主动轮的驱动电机；
U型架包括：设置在下层支撑架左右两侧上方、高度可调的中层连接架，连接在中层连接架上方、俯视为U型的上层扶手架，设置在上层扶手架前部的连接板，其上设有电源开关、急停开关、手动摇杆、显示屏，分别连接在上层扶手架左右两侧的两个拉力传感器和保护绳索；电源开关控制人体下肢运动康复训练机器人供电电源的接通或断开；急停开关控制人体下肢运动康复训练机器人停止和行走；手动摇杆控制人体下肢运动康复训练机器人的行走方向与行走速度；拉力传感器和保护绳索的另一端连接在患者身穿的保护带上，拉力传感器采集患者腰部作用力的大小、方向，保护绳索防止患者摔倒；显示屏显示人体下肢运动康复训练机器人的行走速度、方向，患者腰部作用力的大小、方向及预存的患者健康数据；
控制箱设置于下层支撑架前部，包括：为人体下肢运动康复训练机器人供电的可充电电源，从拉力传感器、手动摇杆、急停开关获取信息并传送给显示屏的数据采集板，分析处理数据采集板输出数据、形成相应驱动指令的ARM主控板，执行ARM主控板驱动指令控制驱动电机使人体下肢运动康复训练机器人前进、后退、左转、右转或急停的电动机驱动器，从驱动电机获取人体下肢运动康复训练机器人行走速度信息并将其反映在显示屏上的速度采集板。
有益效果：(1)本发明通过上层扶手架、中层连接架和下层支撑架保护患者在康复机器人的安全区域，通过调整推动手动摇杆的方向和幅度来改变机器人运动的方向和速度，通过作用于腰部的两个拉力传感器采集患者的动作信息，继而通过控制箱内的主控板调整机器人的动作，防止患者在超速或者突发情况下跌倒在地。
(2)本发明通过将电源、电动机驱动器等重量大的器件置于康复机器人的移动底盘，实现康复机器人重心下移，保证当患者朝任意方向倾倒时，康复机器人都不会倾倒。
(3)本发明不仅可以用在患者的中期康复，而且也用于患者的初期和后期康复，对于初期康复的患者，可以在康复机器人不运动的情况下，练习左右抬腿运动，因为患者穿上防摔倒保护装备，可以自如的进行练习，后期康复时，可以以自由行进的方式进行安全训练。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中移动底盘的俯视图；
图3为本发明中控制箱结构框图；
图4为本发明使用状态的俯视图；
图5为本发明使用方式示意图；
图6为本发明防止患者摔倒示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
参见附图1，一种人体下肢运动康复训练机器人，它包括：移动底盘4，U型架，控制箱7；
参见附图2，移动底盘4包括：下层支撑架3，分别位于下层支撑架3前、后端的两个主动轮5和两个从动轮6，驱动两个主动轮5的驱动电机8；在下层支撑架3上设有挡板14；在中层连接架2前部设有加固杆16；
U型架包括：设置在下层支撑架3左右两侧上方、高度可调的中层连接架2，连接在中层连接架2上方、俯视为U型的上层扶手架1，设置在上层扶手架1前部的连接板，其上设有电源开关9、急停开关10、手动摇杆11、显示屏17，分别连接在上层扶手架1左右两侧的两个拉力传感器18和保护绳索12；上层扶手架1通过连接销15与中层连接架2上的多个销孔之一相连接，用以根据患者身高调整上层扶手架1的高度；电源开关9控制人体下肢运动康复训练机器人供电电源的接通或断开；急停开关10控制人体下肢运动康复训练机器人停止和行走；手动摇杆11控制人体下肢运动康复训练机器人的行走方向与行走速度；拉力传感器18和保护绳索12的另一端连接在患者身穿的保护带上，拉力传感器18采集患者腰部作用力的大小、方向，保护绳索12防止患者摔倒；显示屏17显示人体下肢运动康复训练机器人的行走速度、方向，患者腰部作用力的大小、方向及预存的患者健康数据；
参见附图3，控制箱7设置于下层支撑架3前部，包括：为人体下肢运动康复训练机器人供电的可充电电源25，从拉力传感器18、手动摇杆11、急停开关10获取信息并传送给显示屏17的数据采集板20，分析处理数据采集板20输出数据、形成相应驱动指令的ARM主控板21，执行ARM主控板21驱动指令控制驱动电机8使人体下肢运动康复训练机器人前进、后退、左转、右转或急停的电动机驱动器22，从驱动电机8获取人体下肢运动康复训练机器人行走速度信息并将其反映在显示屏17上的速度采集板23；进一步的，控制箱7还包括与上位机26进行通讯的无线串口24；通信过程采用CAN通讯模块以及串口数据采集模块，CAN通讯模块由ARM主控板上的CAN控制器和CAN总线接收器组成，数据采集模块由ARM芯片自带的ADC转换模块、数字I/O模块和正交编码脉冲电路组成。
参见附图4、5、6，患者进入康复机器人内，穿上防护装备后，将连接拉力传感器18、连接保护绳索12的挂钩13挂在患者腰部，根据患者的身高调整机器人的高度，按下电源开关9，进入行走模式。患者根据自己的路况选择行进的方向，分别为前、后、左、右。推动手动摇杆11，推动摇杆的幅度越大，机器人行走的速度越快，幅度为0，则速度为0，手动摇杆推到极限，则速度达到最大。患者可根据自己的身体状况调整机器人的速度，使机器人更加人性化。当前方遇到障碍时，患者可按下急停按钮10，或者当患者跌倒时，拉力传感器18检测到拉力增大，通过ARM主控板21进行数据处理后给电动机驱动器22下发指令，以改变康复机器人运动的状态。或者当康复机器人超速时，通过内部反馈得到当前的速度，与理想速度进行比较后给电动机驱动器22下发指令，停止驱动电机8的运转。
上述方案中，驱动电机8为直流有刷电机空心杯伺服电机，且其上设有电机罩19；从动轮6是带锁止机构的无驱动万向轮。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种人体下肢运动康复训练机器人，其特征是：它包括：移动底盘(4)，U型架，控制箱(7)；
所述移动底盘(4)包括：下层支撑架(3)，分别位于所述下层支撑架(3)前、后端的两个主动轮(5)和两个从动轮(6)，驱动所述两个主动轮(5)的驱动电机(8)；
所述U型架包括：设置在所述下层支撑架(3)左右两侧上方、高度可调的中层连接架(2)，连接在所述中层连接架(2)上方、俯视为U型的上层扶手架(1)，设置在所述上层扶手架(1)前部的连接板，所述连接板上设有电源开关(9)、急停开关(10)、手动摇杆(11)、显示屏(17)，分别连接在所述上层扶手架(1)左右两侧的两个拉力传感器(18)和保护绳索(12)；所述电源开关(9)控制所述人体下肢运动康复训练机器人供电电源的接通或断开；所述急停开关(10)控制所述人体下肢运动康复训练机器人停止和行走；所述手动摇杆(11)控制所述人体下肢运动康复训练机器人的行走方向与行走速度；所述拉力传感器(18)和所述保护绳索(12)的另一端连接在患者身穿的保护带上，所述拉力传感器(18)采集患者腰部作用力的大小、方向；所述显示屏(17)显示所述人体下肢运动康复训练机器人的行走速度、方向，患者腰部作用力的大小、方向及预存的患者健康数据；
所述控制箱(7)设置于所述下层支撑架(3)前部，包括：为所述人体下肢运动康复训练机器人供电的可充电电源(25)，从所述拉力传感器(18)、所述手动摇杆(11)、所述急停开关(10)获取信息并传送给所述显示屏(17)的数据采集板(20)，分析处理所述数据采集板(20)输出数据、形成相应驱动指令的ARM主控板(21)，执行所述ARM主控板(21)驱动指令控制所述驱动电机(8)使所述人体下肢运动康复训练机器人前进、后退、左转、右转或急停的电动机驱动器(22)，从所述驱动电机(8)获取所述人体下肢运动康复训练机器人行走速度信息并将其反映在所述显示屏(17)上的速度采集板(23)。
2.如权利要求1所述一种人体下肢运动康复训练机器人，其特征是：所述中层连接架(2)上设有调整所述上层扶手架(1)高度的销孔,所述上层扶手架(1)通过连接销(15)与所述中层连接架(2)上的销孔连接。
3.如权利要求1或2所述一种人体下肢运动康复训练机器人，其特征是：所述控制箱(7)还包括与上位机(26)进行通讯的无线串口(24)；通信过程采用CAN总线模块以及串口数据采集模块，所述CAN通讯模块由ARM主控板上的CAN控制器和CAN总线接收器组成，所述数据采集模块由所述ARM主控板上的ADC转换模块、数字I/O模块和正交编码脉冲电路组成。
4.如权利要求1或2所述一种人体下肢运动康复训练机器人，其特征是：所述驱动电机(8)为直流有刷电机空心杯伺服电机。
5.如权利要求1或2所述一种人体下肢运动康复训练机器人，其特征是：所述从动轮(6)是带锁止机构的无驱动万向轮。
6.如权利要求1或2所述一种人体下肢运动康复训练机器人，其特征是：在所述下层支撑架(3)上设有挡板(14)；在所述中层连接架(2)前部设有加固杆(16)；在所述驱动电机(8)上设有电机罩(19)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160713 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |