CN106236511B - 减重步态训练机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的减重步态训练机器人，包括：底盘、立柱、两根扶手杆、减重机构、步行履带和辅助站立机构。本发明提供的减重步态训练机器人，通过设置减重机构，能够避免使用者承受设备的重量，通过设置两条步行履带能够分别对使用者的两条对进行步行训练，通过设置辅助站立机构，能够方便的将使用者从轮椅等设备上转移至机器人上，通过设置全息头盔能够全方位的锻炼使用者，并且使使用者在使用机器人时不会枯燥乏味，通过设置步行电机和移动电机，能够通过电机的带动直接移动使用者的腿部，避免了利用使用者自身力量进行移动，通过设置螺杆能够有效的对电机的启停进行缓冲，使机器人能够柔性的模拟人体行走动作。

Description

减重步态训练机器人
技术领域
本发明涉及康复设备领域，特别是一种减重步态训练机器人。
背景技术
目前，在临床上，康复机器人已经广泛的应用在治疗和科研上，但是，目前的康复机器人还停留在较原始的状态，现有的康复机器人均采用硬性捆绑的模式将使用者固定在设备上，使使用者十分不舒服，并且直接在使用者的脚下设置一台步行机构，当患者两条腿不能协同合作时，会对使用者造成二次伤害，而且，在使用者使用过程中，需要使用者利用自身的力气去带动设备上的腿部机构进行移动，如果使用者的腿部不能承受腿部机构的力度，则会对使用者造成再次的伤害。
发明内容
为了解决上述技术问题而提供一种能够使使用者不承受机构重量，而且在行走训练的过程中通过设备带动使用者的腿部进行移动，并且对使用者的两条腿进行单独的步行速率调节的减重步态训练机器人。
一种减重步态训练机器人，包括底盘和立柱，所述立柱设置于所述底盘的上表面上，内部为中空结构，且所述立柱内设置有电机和控制板，还包括两条步行履带，两条所述步行履带设置于所述底盘前侧，且分别与使用者的两条腿分别对应。
每一所述步行履带均通过一个电动机控制，所有所述电动机均与所述控制板电连接。
两条所述步行履带与水平面的夹角范围为±15°。
还包括：
两根扶手杆，两根所述扶手杆沿水平方向平行，且同侧的一端均设置于所述立柱上；
减重机构，包括连接杆、一个靠背、两条固定机械腿和多个配重块，所述连接杆一端伸入所述立柱内、两根所述扶手杆之间，且所述连接杆的侧面上设置有与所述立柱相配合的转轴，所述连接杆能够沿所述转轴自由转动，所有所述配重块均设置于所述立柱内，且与所述连接杆可拆卸式连接，所述靠背设置于所述连接杆的自由端上，且能够随所述连接杆上下移动，两根所述固定机械腿的上端沿所述靠背的宽度方向均可转动的设置于所述连接杆一端、所述靠背下侧；
每一所述步行履带分别设置于一条所述固定机械腿下方；
辅助站立机构，包括水平梁、水平移动机构和辅助绳索，所述水平梁一端设置于所述立柱的上端，且所述水平梁设置于两根所述扶手杆之间，所述水平移动机构设置于所述水平梁内，且能够沿所述水平梁的长度方向自由移动，所述辅助绳索中部搭设在所述水平移动机构上，且一端贯穿所述水平梁与所述电机固定连接，另一端自由垂落与所述水平梁和所述步行履带之间，且能够受所述电机控制在竖直方向自由升降；
所述控制板和所述步行履带、所述减重机构、所述电机和所述水平移动机构电连接。
每一所述步行履带的输送速率与所述固定机械腿的摆动速率成正比。
所述底盘为长方体结构，且所述长方体的长和宽均大于所述长方体的高度；所述底盘的下端面设置有减震块；所述立柱为横截面为正方形的空心柱体，且所有所述配重块设置于所述立柱内部、靠近所述底座，所述控制板设置于所述配重块上方，所述立柱外侧设置有与所述控制板电连接的显示屏。
两根所述扶手杆均能沿所述立柱的长度方向自由移动，且所述扶手杆到所述步行履带上表面的距离范围为0.8m-1.7m；两根所述扶手杆靠近所述靠背的一端均设置有急停按钮，两个所述急停按钮与所述控制板电连接。
所述靠背朝向远离所述步行履带的方向延伸形成有头枕，所述头枕能够沿竖直方向在所述靠背上自由调节。
所述固定机械腿包括大腿段和小腿段，所述大腿段上端沿所述扶手杆长度方向可自由转动的设置于所述连接杆上，且所述大腿段上设置有步行电机，所述小腿段沿所述扶手杆长度方向可自由转动的设置于所述大腿段下端，且所述步行电机与所述小腿段通过螺杆传动连接，所述小腿段远离所述立柱的侧面设置有小腿固定结构，所述步行电机与所述控制板电连接，所述连接杆设置有移动电机，所述移动电机通过螺杆与所述大腿段传动连接，所述移动电机与所述控制板电连接。
所有所述配重块的重量和与所述靠背和两条所述固定机械腿的重量和的比例不小于所述连接杆处于所述转轴到所述靠背的距离与所述连接杆处于所述转轴到所述配重块的距离的比例。
本发明提供的减重步态训练机器人，通过设置减重机构，能够避免使用者承受设备的重量，通过设置两条步行履带能够分别对使用者的两条对进行步行训练，通过设置辅助站立机构，能够方便的将使用者从轮椅等设备上转移至机器人上，通过设置全息头盔能够全方位的锻炼使用者，并且使使用者在使用机器人时不会枯燥乏味，通过设置步行电机和移动电机，能够通过电机的带动直接移动使用者的腿部，避免了利用使用者自身力量进行移动，通过设置螺杆能够有效的对电机的启停进行缓冲，使机器人能够柔性的模拟人体行走动作。
附图说明
图1为本发明提供的减重步态训练机器人的结构示意图；
图2为本发明提供的减重步态训练机器人的正视图；
图3为本发明提供的减重步态训练机器人的后视图；
图中：
1、底盘；2、立柱；3、扶手杆；5、步行履带；21、电机；22、控制板；41、连接杆；42、靠背；43、固定机械腿；44、配重块；45、头枕；61、水平梁；62、水平移动机构；63、辅助绳索；411、移动电机；431、大腿段；432、小腿段；433、步行电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1至图3所示的减重步态训练机器人，包括底盘1和立柱2，所述立柱2设置于所述底盘1的上表面上，内部为中空结构，且所述立柱2内设置有电机21和控制板22，还包括两条步行履带5，两条所述步行履带5设置于所述底盘1前侧，且分别与使用者的两条腿分别对应，因为使用者在生病后，两条腿可能不能以相同的速率进行行走，因此，通过两条步行履带分别对两条腿进行相同或不同的速率控制。
每一所述步行履带5均通过一个电动机51控制，所有所述电动机51均与所述控制板22电连接，即每一所述步行履带5的速率能够根据对应的所述电动机51进行调节。
其中，所述履带为跑步机履带。
两条所述步行履带5与水平面的夹角范围为±15°。
还包括：
两根扶手杆3，两根所述扶手杆3沿水平方向平行，且同侧的一端均设置于所述立柱2上；
减重机构，包括连接杆41、一个靠背42、两条固定机械腿43和多个配重块44，所述连接杆41一端伸入所述立柱2内、两根所述扶手杆3之间，且所述连接杆41的侧面上设置有与所述立柱2相配合的转轴，所述连接杆41能够沿所述转轴自由转动，所有所述配重块44均设置于所述立柱2内，且与所述连接杆41可拆卸式连接，所述靠背42设置于所述连接杆41的自由端上，且能够随所述连接杆41上下移动，两根所述固定机械腿43的上端沿所述靠背42的宽度方向均可转动的设置于所述连接杆41一端、所述靠背42下侧；
每一所述步行履带5分别设置于一条所述固定机械腿43下方；
辅助站立机构，包括水平梁61、水平移动机构62和辅助绳索63，所述水平梁61一端设置于所述立柱2的上端，且所述水平梁61设置于两根所述扶手杆3之间，所述水平移动机构62设置于所述水平梁61内，且能够沿所述水平梁61的长度方向自由移动，所述辅助绳索63中部搭设在所述水平移动机构62上，且一端贯穿所述水平梁61与所述电机21固定连接，另一端自由垂落与所述水平梁61和所述步行履带5之间，且能够受所述电机21控制在竖直方向自由升降；
所述控制板22和所述步行履带5、所述减重机构、所述电机21和所述水平移动机构62电连接。
其中，所述靠背42、两条所述固定机械腿43上均设置有束缚带。
在使用本申请时，使用者后背贴靠在所述靠背42上，并通过束缚带将使用者的后背与所述靠背42固定，将使用者的两条腿分别设置于两条所述固定机械腿43上，并通过束缚带进行固定，调节所述连接杆41、所述靠背42的高度，使使用者的双脚均设置于所述步行履带5上，使用者的双手分别放置在两根扶手杆3上，通过控制器控制所述步行履带5转动和两条所述固定机械腿43进行前后移动，模拟正常人行走的状态，达到对使用者进行步行训练的目的。
其中，当使用者是乘坐轮椅等设备来进行训练时，将所述辅助绳索63的自由端向下降低，并调节所述水平移动机构62靠近使用者，将辅助绳索63的自由端绑缚于使用者身体上或使使用者抓住所述辅助绳索63的自由端，向上升起所述辅助绳索63的自由端，使使用者处于站立状态，此时，移动所述水平移动机构62，使所述辅助绳索63的自由端靠近所述立柱2，即使使用者靠近所述步行履带5和所述靠背42，当使用者到达预定位置后，进行上述固定和训练操作。
每一所述步行履带5的输送速率与所述固定机械腿43的摆动速率成正比，从而使得使用者的两条腿能够在步行履带5上跟着所述固定机械腿43前后移动。
所述底盘1为长方体结构，且所述长方体的长和宽均大于所述长方体的高度；所述底盘1的下端面设置有减震块，增加机器人的整体稳定度，防止对使用者造成二次伤害；所述立柱2为横截面为正方形的空心柱体，且所有所述配重块44设置于所述立柱2内部、靠近所述底座，所述控制板22设置于所述配重块44上方，所述立柱2外侧设置有与所述控制板22电连接的显示屏，操作人员通过显示屏直接对所述控制板22进行控制，并且在所述显示屏上直接编辑针对使用者的训练课程。
两根所述扶手杆3均能沿所述立柱2的长度方向自由移动，且所述扶手杆3到所述步行履带5上表面的距离范围为0.8m-1.7m，能够随着使用者的身高进行自由调节，使其适应更多人群；两根所述扶手杆3靠近所述靠背42的一端均设置有急停按钮，两个所述急停按钮与所述控制板22电连接，能够在使用者产生不适症状而操作人员没有察觉的时候，通过使用者直接停止机器人的训练动作。
所述靠背42朝向远离所述步行履带5的方向延伸形成有头枕45，所述头枕45能够沿竖直方向在所述靠背42上自由调节，能够对使用者进行整体的固定，使使用者的上半身处于最舒适的状态或应该处于的体位。
所述固定机械腿43包括大腿段431和小腿段432，所述大腿段431上端沿所述扶 手杆3长度方向可自由转动的设置于所述连接杆41上，且所述大腿段431上设置有步行电机433，所述小腿段432沿所述扶手杆3长度方向可自由转动的设置于所述大腿段431下端，且所述步行电机433与所述小腿段432通过螺杆传动连接，所述小腿段432远离所述立柱2的侧面设置有小腿固定结构，所述步行电机433与所述控制板22电连接，分别对使用者的大腿段431和小腿段432进行固定，避免使用者在使用的过程中无法进行屈膝等动作，更加真实的模拟人体行走的状态，通过设置步行电机433，能够利用所述步行电机433的动力带动使用者的小腿进行移动，避免了利用使用者的力度进行移动，通过设置螺杆，减小所述步行电机433启停或正反转切换时造成的硬性冲击，增加使用者使用过程中的舒适度，所述连接杆41设置有移动电机411，所述移动电机411通过螺杆与所述大腿段431传动连接，所述移动电机411与所述控制板22电连接，通过设置移动电机411，能够利用所述移动电机411的动力带动使用者的大腿进行移动，避免了利用使用者的力度进行移动，通过设置螺杆，减小所述移动电机411启停或正反转切换时造成的硬性冲击，增加使用者使用过程中的舒适度。
其中，所述电动机51、所述移动电机411和所述步行电机433均通过所述控制盘控制相互配合达到模拟人体行走的目的。
所有所述配重块44的重量和与所述靠背42和两条所述固定机械腿43的重量和的比例不小于所述连接杆41处于所述转轴到所述靠背42的距离与所述连接杆41处于所述转轴到所述配重块44的距离的比例，即使所述配重块44的质量能够完全抵消与使用者接触的机构的重力，甚至能够承受一部分使用者的体重，达到减重的目的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减重步态训练机器人，包括底盘和立柱，所述立柱设置于所述底盘的上表面上，内部为中空结构，且所述立柱内设置有电机和控制板，其特征在于：还包括：
两条步行履带，两条所述步行履带设置于所述底盘前侧，且分别与使用者的两条腿分别对应；
减重机构，包括连接杆、一个靠背、两条固定机械腿和多个配重块，所述连接杆一端伸入所述立柱内、两根扶手杆之间，且所述连接杆的侧面上设置有与所述立柱相配合的转轴，所述连接杆能够沿所述转轴自由转动，所有所述配重块均设置于所述立柱内，且与所述连接杆可拆卸式连接，所述靠背设置于所述连接杆的自由端上，且能够随所述连接杆上下移动，两根所述固定机械腿的上端沿所述靠背的宽度方向均可转动的设置于所述连接杆一端、所述靠背下侧。
2.根据权利要求1所述的减重步态训练机器人，其特征在于：每一所述步行履带均通过一个电动机控制，所有所述电动机均与所述控制板电连接。
3.根据权利要求1所述的减重步态训练机器人，其特征在于：两条所述步行履带与水平面的夹角范围为±15°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的减重步态训练机器人，其特征在于：还包括：
两根扶手杆，两根所述扶手杆沿水平方向平行，且同侧的一端均设置于所述立柱上；
每一所述步行履带分别设置于一条所述固定机械腿下方；
辅助站立机构，包括水平梁、水平移动机构和辅助绳索，所述水平梁一端设置于所述立柱的上端，且所述水平梁设置于两根所述扶手杆之间，所述水平移动机构设置于所述水平梁内，且能够沿所述水平梁的长度方向自由移动，所述辅助绳索中部搭设在所述水平移动机构上，且一端贯穿所述水平梁与所述电机固定连接，另一端自由垂落与所述水平梁和所述步行履带之间，且能够受所述电机控制在竖直方向自由升降；
所述控制板和所述步行履带、所述减重机构、所述电机和所述水平移动机构电连接。
5.根据权利要求4所述的减重步态训练机器人，其特征在于：每一所述步行履带的输送速率与所述固定机械腿的摆动速率成正比。
6.根据权利要求4所述的减重步态训练机器人，其特征在于：所述底盘为长方体结构，且所述长方体的长和宽均大于所述长方体的高度；所述底盘的下端面设置有减震块；所述立柱为横截面为正方形的空心柱体，且所有所述配重块设置于所述立柱内部、靠近所述底盘，所述控制板设置于所述配重块上方，所述立柱外侧设置有与所述控制板电连接的显示屏。
7.根据权利要求4所述的减重步态训练机器人，其特征在于：两根所述扶手杆均能沿所述立柱的长度方向自由移动，且所述扶手杆到所述步行履带上表面的距离范围为0.8m-1.7m；两根所述扶手杆靠近所述靠背的一端均设置有急停按钮，两个所述急停按钮与所述控制板电连接。
8.根据权利要求4所述的减重步态训练机器人，其特征在于：所述靠背朝向远离所述步行履带的方向延伸形成有头枕，所述头枕能够沿竖直方向在所述靠背上自由调节。
9.根据权利要求4所述的减重步态训练机器人，其特征在于：所述固定机械腿包括大腿段和小腿段，所述大腿段上端沿所述扶手杆长度方向可自由转动的设置于所述连接杆上，且所述大腿段上设置有步行电机，所述小腿段沿所述扶手杆长度方向可自由转动的设置于所述大腿段下端，且所述步行电机与所述小腿段通过螺杆传动连接，所述小腿段远离所述立柱的侧面设置有小腿固定结构，所述步行电机与所述控制板电连接，所述连接杆设置有移动电机，所述移动电机通过螺杆与所述大腿段传动连接，所述移动电机与所述控制板电连接。
10.根据权利要求1所述的减重步态训练机器人，其特征在于：所有所述配重块的重量和与所述靠背和两条所述固定机械腿的重量和的比例不小于所述连接杆处于所述转轴到所述靠背的距离与所述连接杆处于所述转轴到所述配重块的距离的比例。
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