CN105997428A - 一种下肢康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下肢康复机器人，具备多种使用方式。该下肢康复机器人包括腰部连接模块、机械大小腿模块、长度调节模块及脚踝连接转动模块。使用时将其穿戴好便可进行下肢康复训练，同时也带有腰部调节协调保护机制。可以通过一定的运动轨迹来实现各个关节的运动以及腿部肌肉的拉伸，还可根据使用者的实际康复情况选择站、坐、卧式的康复训练，满足患者在不同时期的需求，帮助患者逐渐恢复下肢的运动能力，该机器人设有机械限位模块，可以保证康复训练时的安全性。本发明结构简单，组成零件少，重量小，控制方便可靠，发展前景广阔。

Description

一种下肢康复机器人

技术领域

本发明涉及医疗康复器械技术领域，特别是一种下肢康复机器人。

背景技术

由于生理衰退、机能萎缩导致老年人四肢活动能力下降，给日常生活带来不便，并且由心脑血管疾病或者神经系统疾病导致的下肢运动功能性障碍的患者也迅速增加。目前科学研究表明脑血管意外或者外伤导致的神经损伤引发的下肢瘫痪的患者经过正规的康复训练可以明显减少或减轻瘫痪的后遗症，较早进行康复训练不但可以维持现有运动关节的活动度，而且还能防止运动关节的挛缩。通常病人需要在专业护理人员的帮助下才能进行康复训练，但医疗费用的昂贵和护理人员的匮乏，开发一种可以为下肢运动功能性患者及体弱老年人提供康复训练和助行的装置显得非常必要。

目前已经设计出一些下肢康复机器人，主要包括站式下肢康复机器人和坐卧式下肢康复机器人。专利申请号为201210225997.1的发明专利“坐卧式下肢康复机器人”，包括座椅、机械臂、主工控箱、人机交互界面、电刺激手握开关和电极片、肌电信号采集电极片、功能性刺激和肌电信号采集工控箱，是一种通过将患者安置在特定的座椅上，由座椅上面的机械臂来带动下肢进行康复训练，但无法实现站立式训练且缺少腰部活动装置，训练时对腰部负担较大。

专利申请号为201210122947.0的发明专利“床式下肢康复外骨骼机器人”，是一种将起立床作为辅助平台，结合可穿戴式外骨骼式机器人，帮助患者逐步适应重力环境并完成康复训练。患者完全被固定在装置上，训练方式单一且缺少腰部协调保护装置。

专利申请号为201510311272.8的发明专利“一种外骨骼机器人的助行下肢”，是一种结合交叉四连杆结构设计的仿生机构，符合人体膝关节生理运动特点，能够提高外骨骼的使用安全性和穿戴舒适性，但仅有膝关节一块且主要用于助行，无法协调整个下肢康复。

由上可知，现有技术大多运动康复方式单一，且受使用场地的限制，在康复训练中骨盆和下肢活动自由度受限制，腰部与下肢运动不够协调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下肢康复机器人。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种下肢康复机器人，包括腰部延伸连接臂、第一推杆一号固定支撑座、第一电动推杆、第一旋转轴、第二推杆一号固定支撑座、第二电动推杆、小腿连接导向固定件、小腿下半部件、第三推杆二号固定支撑座、第三电动推杆、第三旋转轴、第三推杆一号固定支撑座、足底支撑板、第二推杆二号固定支撑座、小腿上半部件、第二旋转轴、大腿下半部件、大腿连接导向固定件、大腿上半部件、第二推杆二号固定支撑座、腰带连接装置、关节轴承和腰部连接件；

其中所述腰带连接装置通过腰部连接件与关节轴承结合为一体,腰部连接件通过第一推杆一号固定支撑座与腰部延伸连接臂相连接，腰部延伸连接臂通过第一旋转轴与大腿上半部件相连接，第一电动推杆输出端通过第一推杆一号固定支撑座固定在腰部延伸连接臂上，第一电动推杆末端通过第一电动推杆二号固定支撑座固定在大腿上半部件；大腿上半部件与大腿下半部件相固连，大腿下半部件通过第二旋转轴与小腿上半部件连接在一起，第二电动推杆输出端通过第二电动推杆一号固定支撑座固定在大腿下半部件上，第二电动推杆末端通过第二电动推杆二号固定支撑座固定在小腿上半部件上；小腿上半部件与小腿下半部件相固连，小腿下半部分通过第三旋转轴与足底支撑板连接在一起，第三电动推杆输出端通过第三电动推杆一号固定支撑座固定在小腿下半部件上，第三电动推杆末端通过第三电动推杆二号固定支撑座固定在足底支撑板上。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明为简单多功能下肢康复外骨骼机器人，能够带动下肢仿效行走运动，同时也可对小腿、大腿及脚踝进行针对性训练；2)本发明可直接绑在腰部进行康复训练，通过腰部的绑带来仿效实际下肢运动中腰部所需要提供的支撑作用，借助关节轴承来保证腰部的灵活运动，也可安装固定在基座上，同时可根据患者腿部的长度以及运动范围对相应的机械机构进行调整，适用的人群范围更广，针对性更强；3)本发明使用方式多样，且进行康复训练时不受使用场地条件的限制，既能够用于康复初阶段的坐卧式锻炼，又能够在康复后期或者较轻病状情况下用于助行，能够满足使用者在不同时期的需求；4)在康复训练中骨盆和下肢活动有一定自由度，腰部与下肢运动时的相对活动协调，不借助辅助固定装置而依靠在腰部增加绑带保证了机械装置与康复关节运动的协调；5)本发明结构简单，组成零件少，使用方便，生产成本低，易于生产加工并实现产品化，且为电动控制，操作方便可靠，发展前景广阔。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明一种新型多种使用方式下肢康复机器人的三维结构图。

图2为小腿连接伸缩件的结构图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种下肢康复机器人，包括腰部延伸连接臂1、第一推杆一号固定支撑座2、第一电动推杆3、第一旋转轴4、第二推杆一号固定支撑座5、第二电动推杆6、小腿连接导向固定件8、小腿下半部件9、第三推杆二号固定支撑座10、第三电动推杆11、第三旋转轴12、第三推杆一号固定支撑座13、足底支撑板14、第二推杆二号固定支撑座17、小腿上半部件18、第二旋转轴19、大腿下半部件20、大腿连接导向固定件21、大腿上半部件24、第二推杆二号固定支撑座25、腰带连接装置26、关节轴承27和腰部连接件28；

其中所述腰带连接装置26通过腰部连接件28与关节轴承27结合为一体,腰部连接件28通过第一推杆一号固定支撑座2与腰部延伸连接臂1相连接，腰部延伸连接臂1通过第一旋转轴4与大腿上半部分24相连接，第一电动推杆3输出端通过第一推杆一号固定支撑座2固定在腰部延伸连接臂1上，第一电动推杆3末端通过第一电动推杆二号固定支撑座25固定在大腿上半部件24；大腿上半部件24与大腿下半部件20相固连，大腿下半部件20通过第二旋转轴19与小腿上半部件18连接在一起，第二电动推杆6输出端通过第二电动推杆一号固定支撑座5固定在大腿下半部件20上，第二电动推杆6末端通过第二电动推杆二号固定支撑座17固定在小腿上半部件18上；小腿上半部件18与小腿下半部件8相固连，小腿下半部分8通过第三旋转轴12与足底支撑板14连接在一起，第三电动推杆11输出端通过第三电动推杆一号固定支撑座13固定在小腿下半部件9上，第三电动推杆11末端通过第三电动推杆二号固定支撑座10固定在足底支撑板14上。

所述大腿上半部件24与大腿下半部件20通过大腿连接伸缩件23相连接；小腿上半部件18与小腿下半部件9通过小腿连接伸缩件16相连接。所述大腿连接伸缩件23与小腿连接伸缩件16的结构相同，具体如图2所示，小腿连接伸缩件16固连在小腿上半部件18上，小腿下半部件9和小腿连接导向固定件8固定在一起，小腿连接导向固定件8内部有为打通的U型槽，其组合件中心为空心，可供小腿连接伸缩件16沿小腿下半部件9的中心轴线移动，小腿连接伸缩件16的中心设有U型槽，小腿连接固定螺钉7可以压在小腿连接伸缩件16的U型槽内来定位导向和固定压死小腿连接伸缩件16。

所述足底支撑板14上设置鞋套15。

所述大腿下半部件20与大腿连接伸缩件23通过大腿连接固定螺钉22固定导向；小腿下半部件9与小腿连接伸缩件16通过小腿连接件固定螺钉7固定导向。

所述腰部连接延伸臂1和大腿上半部分24之间通过机械限位，大腿下半部分20和小腿上半部分18之间通过机械限位，小腿下半部分9和足底支撑板14之间通过机械限位。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例

结合图1，本发明一种新型多种使用方式下肢康复机器人，包括腰部延伸连接臂1、第一推杆一号固定支撑座2、第一电动推杆3、第一旋转轴4、第二推杆一号固定支撑座5、第二电动推杆6、小腿连接件固定螺钉7、小腿连接导向固定件8、小腿下半部件9、第三推杆二号固定支撑座10、第三电动推杆11、第三旋转轴12、第三推杆一号固定支撑座13、足底支撑板14、鞋套15、小腿连接伸缩件16、第二推杆二号固定支撑座17、小腿上半部件18、第二旋转轴19、大腿下半部件20、大腿连接导向固定件21、大腿连接固定螺钉22、大腿连接伸缩件23、大腿上半部件24、第二推杆二号固定支撑座25、腰带连接装置26、关节轴承27、腰部连接件28；其中所述腰带连接装置26通过腰部连接件28与关节轴承27结合为一体；腰部延伸连接臂1通过第一旋转轴4与大腿上半部件24连接在一起，第一电动推杆3输出端通过第一推杆一号固定支撑座2固定在腰部延伸连接臂1上，第一电动推杆3末端通过第一电动推杆二号固定支撑座25固定在大腿上半部件24；大腿下半部件20通过第二旋转轴19与小腿上半部件18连接在一起，第二电动推杆6输出端通过第二电动推杆一号固定支撑座5固定在大腿下半部件20上，第二电动推杆6末端通过第二电动推杆二号固定支撑座17固定在小腿上半部件18上；小腿下半部件8通过第三旋转轴12与足底支撑板14连接在一起，第三电动推杆11输出端通过第三电动推杆一号固定支撑座13固定在小腿下半部件9上，第三电动推杆11末端通过第三电动推杆二号固定支撑座10固定在足底支撑板14上；

大腿连接伸缩件23的一端固定在大腿上半部件24，另一端位于大腿下半部件20内部并可沿大腿下半部件20的中心轴线直线移动，小腿连接伸缩件16的一端固定在小腿上半部件18，另一端位于小腿下半部分8内部并可沿小腿下半部件9的中心轴线移动，大腿连接导向固定件21、小腿连接导向固定件8内部有打通的U型槽，大腿连接固定螺钉22、小腿连接固定螺钉7用来卡在U型槽中起定位固定的作用，从而实现大小腿长度调节功能，适应更多人群。

腰部连接延伸臂1和大腿上半部件24、大腿下半部件20和小腿上半部件18、小腿下半部件9和足底支撑板14分别依靠连接转轴处的凹形槽和转动件间夹角来限制运动极限位置，以水平方向为起始位置，各极限位置夹角分别为胯部向下90°，向上30°，膝关节处向下100°，脚踝处向上30°，向下15°。

本发明的多种使用方式下肢康复外骨骼机器人的使用功能和工作过程如下：首先将使用者的脚套进鞋套，根据使用者的小腿、大腿长度调节机械臂的长度，并通过绑带把机器人的大腿部件与小腿部件固定到使用者的大腿和小腿上，最后将腰部绑带连接到使用者腰上便可，也可将腰部固定到底座上；然后，通过操作面板控制下肢外骨骼机器人，通过一定的运动轨迹来实现各个关节的运动以及腿部肌肉的拉伸，还可根据使用者的实际康复情况选择站、坐、卧式的康复训练，满足患者在不同时期的需求，帮助患者逐渐恢复下肢的运动能力。

本发明的下肢康复机器人结构简单，组成零件少，使用方便，生产成本低，易于生产加工并实现产品化，且为电动控制，操作方便可靠，发展前景广阔。

Claims (5)

1.一种下肢康复机器人，其特征在于，包括腰部延伸连接臂[1]、第一推杆一号固定支撑座[2]、第一电动推杆[3]、第一旋转轴[4]、第二推杆一号固定支撑座[5]、第二电动推杆[6]、小腿连接导向固定件[8]、小腿下半部件[9]、第三推杆二号固定支撑座[10]、第三电动推杆[11]、第三旋转轴[12]、第三推杆一号固定支撑座[13]、足底支撑板[14]、第二推杆二号固定支撑座[17]、小腿上半部件[18]、第二旋转轴[19]、大腿下半部件[20]、大腿连接导向固定件[21]、大腿上半部件[24]、第二推杆二号固定支撑座[25]、腰带连接装置[26]、关节轴承[27]和腰部连接件[28]；

其中所述腰带连接装置[26]通过腰部连接件[28]与关节轴承[27]结合为一体, 腰部连接件[28]通过第一推杆一号固定支撑座[2]与腰部延伸连接臂[1]相连接，腰部延伸连接臂[1]通过第一旋转轴[4]与大腿上半部分[24]相连接，第一电动推杆[3]输出端通过第一推杆一号固定支撑座[2]固定在腰部延伸连接臂[1]上，第一电动推杆[3]末端通过第一电动推杆二号固定支撑座[25]固定在大腿上半部件[24]；大腿上半部件[24]与大腿下半部件[20]相固连，大腿下半部件[20]通过第二旋转轴[19]与小腿上半部件[18]连接在一起，第二电动推杆[6]输出端通过第二电动推杆一号固定支撑座[5]固定在大腿下半部件[20]上，第二电动推杆[6]末端通过第二电动推杆二号固定支撑座[17]固定在小腿上半部件[18]上；小腿上半部件[18]与小腿下半部件[8]相固连，小腿下半部分[8]通过第三旋转轴[12]与足底支撑板[14]连接在一起，第三电动推杆[11]输出端通过第三电动推杆一号固定支撑座[13]固定在小腿下半部件[9]上，第三电动推杆[11]末端通过第三电动推杆二号固定支撑座[10]固定在足底支撑板[14]上。

2.根据权利要求1所述的下肢康复机器人，其特征在于，所述大腿上半部件[24]与大腿下半部件[20]通过大腿连接伸缩件[23]相连接；小腿上半部件[18]与小腿下半部件[8]通过小腿连接伸缩件[16]相连接。

3.根据权利要求1所述的下肢康复机器人，其特征在于，足底支撑板[14]上设置鞋套[15]。

4.根据权利要求2所述的下肢康复机器人，其特征在于，大腿下半部件[20]与大腿连接伸缩件[23]通过大腿连接固定螺钉[22]固定导向；小腿下半部件[9]与小腿连接伸缩件[16]通过小腿连接件固定螺钉[7]固定导向。

5.根据权利要求1所述的下肢康复机器人，其特征在于，腰部连接延伸臂[1]和大腿上半部分[24]之间通过机械限位，大腿下半部分[20]和小腿上半部分[18]之间通过机械限位，小腿下半部分[9]和足底支撑板[14]之间通过机械限位。