CN106361543A - 一种减重式步态康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减重式步态康复训练机器人。本发明包括康复平台、智能减重装置、步态模拟发生装置；所述智能减重装置安装于康复平台的顶部，所述步态模拟发生装置安装于康复平台的底部并位于智能减重装置下方。本发明能实现主被动康复训练，用于脑瘫、中风等造成的步行障碍训练者的康复训练。本发明提供的减重式步态康复训练机器人由计算机控制，配有相应的传感器和安全装置，为患者提供了不同的行走训练模式，通过步态模拟发生器带动患者的双侧下肢可进行步态康复训练，逐渐恢复患者下肢的行走能力。与传统的减重步态训练相比，大大减轻了治疗师的工作强度，更加智能化，治疗个体化。

Description

一种减重式步态康复训练机器人

技术领域

本发明属于医疗机器人领域，具体涉及一种减重式步态康复训练机器人。

背景技术

随着我国社会老龄化加剧和各种意外事故的增加，双侧下肢出现运动障碍的患者越来越多。临床医学表明，运动障碍患者需进行必要的肢体康复运动训练，以防止肌肉萎缩，从而恢复肌肉功能。因为运动障碍患者往往不能独立地进行下肢康复运动训练，所以其需要在多名康复治疗师的帮助下进行康复训练。对于患者而言，这种康复训练方式效率低、治疗师任务繁重，不能最大限度地有效地科学地恢复患者的运动功能。康复机器人作为一种医疗机器人，不仅可以帮助患者完成各种康复训练，还可以对病人进行康复评估。行走步态训练是下肢功能障碍康复训练的主要方式，不仅可以使得患者重新建立步行姿势，还可以维持患者双侧下肢各关节的协调运动，防止出现关节“废用性挛缩”，能有效地提高患者双侧下肢功能性障碍的恢复进度和程度。

现有的步态康复训练机器人大多是通过驱动髋关节和膝关节来实现步行的模拟，而无法模拟人体下肢在正常行走过程中踝关节的运动轨迹，使得步态康复训练与正常人体下肢的行走姿态轨迹不一致，从而影响了科学的康复训练。此外，减重装置往往采用天轨悬吊方式，同时依靠多名治疗师实时地进行减重调节患者双侧下肢的负载，往往比较费时，且训练效果不佳。

发明内容

为了改善上述问题，本发明的目的在于提供一种减重式步态康复训练机器人，以解决康复训练步态轨迹与人自然行走步态的一致性问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种减重式步态康复训练机器人，包括康复平台、智能减重装置、步态模拟发生装置；所述智能减重装置安装于康复平台的顶部，所述步态模拟发生装置安装于康复平台的底部并位于智能减重装置下方。

进一步地，所述康复平台包括顶部工作平台、支撑架、PC控制机、轮椅进入通道、挡板、底部工作平台、护栏升降机构、左右护栏、前后护栏；所述底部工作平台的两侧各安装一个挡板；所述轮椅进入通道设置于底部工作平台的尾部；所述支撑架固定于底部工作平台的尾部上方；所述顶部工作平台安装于支撑架上部；所述护栏升降机构在顶部工作平台两侧各设置一个，且分别连接左右护栏；所述前后护栏的两端分别连接左右护栏的两端；所述PC控制机安装于支撑架上；所述智能减重装置与顶部工作平台相连。

再进一步地，所述智能减重装置包括智能驱动装置、绳索、连接架、承重背心；所述智能驱动装置固定于康复平台的顶部，绳索一端与智能驱动装置的输出端相连，另一端与连接架相连，所述承重背心与连接架相连。

更进一步地，所述步态模拟发生装置包括与康复平台的底部相连的导轨模块，以及与导轨模块相连的运动模块。

另外，所述导轨模块包括直线电机、丝杆、运动模块连接件、导轨连接块、直线导轨、电机座；所述直线电机固定于电机座上，直线导轨固定在康复平台的底部，且一端与导轨连接块相连，另一端与电机座相连；所述丝杠一端与导轨连接块相连，另一端与直线电机相连；所述运动模块连接件与丝杠螺纹连接；所述运动模块连接件与运动模块相连。

此外，所述运动模块包括连接块、脚踏板、第一销轴、第一运动构件、第二销轴、第二运动构件、齿轮减速器、电机、第三销轴；所述第二运动构件的一端通过第三销轴与连接块相连，第二运动构件的另一端通过第二销轴与第一运动构件相连；所述脚踏板通过第一销轴与第一运动构件的前端相连；所述齿轮减速器安装于第一运动构件的后端，用于驱动第一运动构件运动；所述电机与齿轮减速器相连；所述连接块与导轨模块相连。

进一步地，所述脚踏板包括前脚掌固定带、后脚跟固定带、踏板、压力传感器；所述前脚掌固定带固定于踏板的前端，后脚跟固定带固定于踏板后端，且与前脚掌固定带相连；所述压力传感器固定于踏板的下方；所述踏板通过第一销轴与第一运动构件相连。

值得说明的是，所述PC控制机可根据不同患者的需要，更改训练的模式，调整机器的辅助驱动力大小。所述护栏升降机构可根据身高不同的患者进行调节左右护栏和前后护栏离底部工作平台的高度。所述的康复训练机器人能够使患者实现平地康复训练和上下楼梯康复训练。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用智能减重装置可实现下肢运动功能性障碍患者在康复训练过程中实时自动调节患者双侧下肢的负载，以利于患者有效的科学的进行康复训练。

（2）本发明能够减轻治疗师的工作强度，一名治疗师即可完成康复训练。

（3）本发明可以根据不同患者的需求，更改训练模式，调整机器驱动力大小，保证有效的治疗，实现治疗个体化。

（4）本发明的步态模拟发生装置的给定运动轨迹是根据人体下肢在正常行走时的运动轨迹拟合而成，患者的踝关节能够安装给定的运动轨迹行走，实现方式简单可靠。

（5）本发明的步态模拟发生装置可调节驱动力大小，能够实现平地和上下楼训练模拟。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中康复平台的结构示意图。

图3为本发明中步态模拟发生装置的结构示意图。

图4为本发明中运动模块的结构示意图。

图5为本发明中导轨模块的结构示意图。

图6为本发明中脚踏板的结构示意图。

其中，附图中标记对应的零部件名称为：

1-康复平台，11-顶部工作平台，12-支撑架，13-PC控制机，14-轮椅进入通道，15-挡板，16-底部工作平台，17-护栏升降机构，18-左右护栏，19-前后护栏；

2-智能减重装置，21-智能驱动装置，22-绳索，23-连接架，24-承重背心；

3-步态模拟发生装置，31-运动模块，311-连接块，312-脚踏板，3121-前脚掌固定带，3122-后脚跟固定带，3123-踏板，3124-压力传感器，313-第一销轴，314-第一运动构件，315-第二销轴，316-第二运动构件，317-齿轮减速器，318-电机，32-导轨模块，321-直线电机，322-丝杠，323-运动模块连接件，324-导轨连接块，325-直线导轨，326-电机座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，一种减重式步态康复训练机器人，包括康复平台1、智能减重装置2和步态模拟发生装置3；康复平台1安装在地面上，为步态模拟发生装置3和智能减重装置2提供了安装平台；智能减重装置2安装于康复平台1的顶部，帮助患者在康复训练过程中实时地调节双侧下肢的负载；步态模拟发生装置3对称安装于康复平台的底部两侧，为患者双侧下肢提供行走驱动，进行步态康复训练。

如图2所示，所述康复平台1由顶部工作平台11、支撑架12、PC控制机13、轮椅进入通道14、挡板15、底部工作平台16、护栏升降机构17、左右护栏18和前后护栏19组成。其中底部工作平台16固定在地面上；在底部工作平台16左右两侧各安装一个挡板15，防止发生安全意外；轮椅进入通道14固定于底部工作平台的尾部，为引导患者轮椅进入康复平台1；支撑架12固定于底部工作平台16尾部上方，连接顶部工作平台11和底部工作平台16；PC控制机13安装于支撑架12的下部，根据不同患者的需要，更改训练模式，调整机器驱动力大小；顶部工作平台11安装在支撑架12的上部，为智能减重装置提供平台；护栏升降机构17在顶部工作平台11左右两侧各设置一个，可调节左右护栏18和前后护栏19离底部工作平台16的高度；左右护栏18的两端与前后护栏19的两端分别连接，为患者提供安全保护，防止发生患者身体倾倒。

所述智能减重装置2由智能驱动装置21、绳索22、连接架23和承重背心24组成。所述智能驱动装置21固定于顶部工作平台11上，绳索22一端于智能驱动装置21相连，另一端连接连接架23，连接架23末端连接承重背心。智能驱动装置21接收到PC控制机13的指令驱动绳索22运动，进而绳索22通过连接架23带动身着承重背心24的人体运动。

如图3所示，所述步态模拟发生装置3由运动模块31和导轨模块32组成。所述运动模块31固定于运动模块连接件323上，实现竖直方向上的运动；导轨模块32安装于底部工作平台16，实现运动模块31的水平方向上的运动。

如图4所示，所述运动模块31包括连接块311、脚踏板312、第一销轴313、第一运动构件314、第二销轴315、第二运动构件316、齿轮减速器317、电机318、第三销轴319。所述连接块第一运动构件314固连在运动模块连接件323上，电机318带动齿轮减速器317中的齿轮运动，进而驱动第一运动构件314运动，第一运动构件314通过第一销轴313和第二销轴315分别带动脚踏板312和第二运动构件316运动，从而实现踝关节在竖直方向的运动。

如图5所示，所述导轨模块32包括直线电机321、丝杠322、运动模块连接件323、导轨连接块324、直线导轨325、电机座326。所述直线电机321固定于电机座326上，作为动力装置；直线导轨325固定在底部工作平台16上，运动模块连接件323安装在直线导轨325上，丝杠322的两端分别与直线电机321和导轨连接块324相连，导轨连接块324固定于直线导轨325上。所述直线电机321驱动丝杠322运动，进而带动运动模块连接件323实现水平方向上的运动。

如图6所示，所述脚踏板312由前脚掌固定带3121、后脚跟固定带3122、踏板3123和压力传感器3124组成。所述前脚掌固定带3121固定在踏板3123的前端，后脚跟固定带3122固定在踏板3123的后端与前脚掌固定带3121相连，压力传感器3124固定于踏板3123的下方。所述前脚掌固定带3121和后脚跟固定带3122将患者双足固定于踏板3123，压力传感器3124接收踏板3123产生的压力信号形成反馈，传送到PC控制机13。

值得说明的是，本发明能实现主被动康复训练，用于脑瘫、中风等造成的步行障碍训练者的康复训练。本发明提供的减重式步态康复训练机器人由计算机控制，配有相应的传感器和安全装置，为患者提供了不同的行走训练模式，通过步态模拟发生器带动患者的双侧下肢可进行步态康复训练，逐渐恢复患者下肢的行走能力。与传统的减重步态训练相比，大大减轻了治疗师的工作强度，更加智能化，治疗个体化。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，包括康复平台（1）、智能减重装置（2）、步态模拟发生装置（3）；所述智能减重装置安装于康复平台的顶部，所述步态模拟发生装置安装于康复平台的底部并位于智能减重装置下方。

2.根据权利要求1所述的一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，所述康复平台包括顶部工作平台（11）、支撑架（12）、PC控制机（13）、轮椅进入通道（14）、挡板（15）、底部工作平台（16）、护栏升降机构（17）、左右护栏（18）、前后护栏（19）；所述底部工作平台的两侧各安装一个挡板；所述轮椅进入通道设置于底部工作平台的尾部；所述支撑架固定于底部工作平台的尾部上方；所述顶部工作平台安装于支撑架上部；所述护栏升降机构在顶部工作平台两侧各设置一个，且分别连接左右护栏；所述前后护栏的两端分别连接左右护栏的两端；所述PC控制机安装于支撑架上；所述智能减重装置与顶部工作平台相连。

3.根据权利要求1所述的一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，所述智能减重装置包括智能驱动装置（21）、绳索（22）、连接架（23）、承重背心（24）；所述智能驱动装置固定于康复平台的顶部，绳索一端与智能驱动装置的输出端相连，另一端与连接架相连，所述承重背心与连接架相连。

4.根据权利要求1所述的一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，所述步态模拟发生装置包括与康复平台的底部相连的导轨模块（32），以及与导轨模块相连的运动模块（31）。

5.根据权利要求4所述的一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，所述导轨模块包括直线电机（321）、丝杆（322）、运动模块连接件（323）、导轨连接块（324）、直线导轨（325）、电机座（326）；所述直线电机固定于电机座上，直线导轨固定在康复平台的底部，且一端与导轨连接块相连，另一端与电机座相连；所述丝杠一端与导轨连接块相连，另一端与直线电机相连；所述运动模块连接件与丝杠螺纹连接；所述运动模块连接件与运动模块相连。

6.根据权利要求4所述的一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，所述运动模块包括连接块（311）、脚踏板（312）、第一销轴（313）、第一运动构件（314）、第二销轴（315）、第二运动构件（316）、齿轮减速器（317）、电机（318）、第三销轴（319）；所述第二运动构件的一端通过第三销轴与连接块相连，第二运动构件的另一端通过第二销轴与第一运动构件相连；所述脚踏板通过第一销轴与第一运动构件的前端相连；所述齿轮减速器安装于第一运动构件的后端，用于驱动第一运动构件运动；所述电机与齿轮减速器相连；所述连接块与导轨模块相连。

7.根据权利要求6所述的一种减重式步态康复训练机器人，其特征在于，所述脚踏板包括前脚掌固定带（3121）、后脚跟固定带（3122）、踏板（3123）、压力传感器（3124）；所述前脚掌固定带固定于踏板的前端，后脚跟固定带固定于踏板后端，且与前脚掌固定带相连；所述压力传感器固定于踏板的下方；所述踏板通过第一销轴与第一运动构件相连。