CN106693284B - 一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人 - Google Patents

一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗机器人技术领域，特别涉及一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，包括有驱动平台、踏步平台、支撑护栏和控制器；驱动平台倾斜设置，踏步平台可拆卸地安装在驱动平台的上方并且与驱动平台保持水平，在踏步平台上平行设置有两个踏步履带，在驱动平台上对应每个踏步履带分别安装有一个速度传感器。本发明机身体积小，适合家用的工作环境，下肢轻伤患者可以在家自行进行下肢肌肉群的康复训练，而不需要去大型医院或者康复机构进行训练，由于该医疗机器人在满足下肢轻伤患者的下肢肌肉群训练的同时可以作为代步小车和跑步机使用，一机多用，大大降低了患者进行康复治疗的成本。

Description

一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人
技术领域
本发明涉及医疗机器人技术领域，特别涉及一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人。
背景技术
康复机器人是近年出现的一种新型机器人，它属于医疗机器人范畴。主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练，如行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练、颈部运动训练等。
传统的康复程序依赖于治疗师的经验与徒手操作技术。随着病人数目迅速增大，为了提高康复效果、降低治疗师的劳动强度、使一般护理者能够帮助病人康复锻炼，依靠器械达到康复、治疗目的问题越来越受到人们关注。康复机器人能通过机器带动肢体做成千上万的重复性的运动, 对控制肢体运动的神经系统刺激并重建, 从而恢复肢体功能运动的一种新的临床干预手段。近年来，已经有很多研究涉及机器人在协助残疾者康复训练的作用，但大多停留在原地状态下的康复功能，没有助行功能。有研究表明，在机器人辅助下，患者行走中骨盆和下肢的活动自由度受到制，这使得肌肉的运动发动模式与正常人不一样。
康复机器人多应用在大型医院或者专业的康复训练机构内，而且现阶段的康复机器人都相对复杂，患者需要在专业人士的协助下进行穿戴各种专业的设备，而且患者自身通过简单的学习无法熟练掌握其基本操作，更不能够根据自己的康复情况进行阶段性调整训练。而且大部分的康复机器人固定安装在地面上或者由于设备体积过大只能摆放在固定的地方，灵活性不够，并且只能作为康复训练使用，而对于一些下肢轻伤患者，在需要进行康复训练的通知，具备有自己行走的能力，但是要借助辅助器械，而传统的康复机器人大多不能提供代步或者辅助行走的功能。
中国专利号CN103006416B所公开的“机械式下肢康复机器人助行装置”采用的仿生学设计，模拟了下肢谷歌，采用框架式结构，将该装置安装在下肢外侧，可以辅助患者行走，但是该装置的穿戴相对复杂，而且由于各个关节的驱动均采用电机驱动，患者需要背负沉重的电源，或者用电源线为设备供电，使用起来很不方便。更重要的一点，由于该装置具有较强的下肢支撑效果，不太适合下肢轻伤患者的康复训练，因为下肢轻伤患者的基本行走能力完整，只是需要通过辅助康复训练以恢复下肢肌肉的生理机能。所以，该专利所公开的助行装置不适合于下肢轻伤患者的康复训练。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，该医疗机器人以常见的跑步机为原型进行改造设计，创造性的采用双平台设计，双平台包括驱动平台和踏步平台，驱动平台采用倾斜设置，踏步平台安装在驱动平台上方并与驱动平台保持平行，驱动平台上还安装有支撑护栏，需要进行下肢康复训练患者站在踏步平台上，通过支撑护栏保证身体平衡，由于踏步平台和驱动平台一样采用倾斜设置，因此使用者会不自然的身体前倾，踏步平台上平行设置有两个踏步履带，使用者的双脚在两个踏步履带上进行踏步运动以带动两个踏步履带滚动，在驱动平台上安装有两个速度传感器，每个速度传感器正对一个踏步履带，以独立检测踏步履带的滚动速度，在支撑护栏上安装有控制器，该控制器可以进行工作模式切换，本发明的医疗机器人预设有工作模式A、工作模式B和工作模式C，在工作模式A为直接代步模式，使用者手扶支撑护栏，静止站在踏步平台上或者进行踏步运动，通过控制器上的控制按钮或者操纵杆控制驱动平台，驱动平台设置有两个由伺服电机控制的驱动前轮和两个转向后轮，该工况下医疗机器人作为代步小车使用；工作模式B为间接代步模式，使用者手扶支持护栏，双脚在踏步履带上进行踏步运动以带动踏步履带滚动，两个速度传感器将两个踏步履带的转动速度发送至控制器，由控制器根据两个传感器的信号控制两个驱动前轮的转动，即在使用者进行踏步运动进行下肢肌肉群的训练的通知，医疗机器人也可以作为代步小车使用，代步小车的前进和转向的控制由使用者踏步运动进行控制，例如左右脚踏步频率相同时直行，左右脚踏步频率不同时转向；工作模式C为跑步机模式，在该模式下，使用者双脚进行踏步运动，控制器只根据两个速度传感器发送来的信号进行踏步（跑步）速率的计算，并将数值现实在控制器上的显示器上。综合上述，本发明机身体积小，适合家用的工作环境，下肢轻伤患者可以在家自行进行下肢肌肉群的康复训练，而不需要去大型医院或者康复机构进行训练，由于该医疗机器人在满足下肢轻伤患者的下肢肌肉群训练的同时可以作为代步小车和跑步机使用，一机多用，大大降低了患者进行康复治疗的成本。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，包括有驱动平台、踏步平台、支撑护栏和控制器；驱动平台倾斜设置，其底部安装有与控制器通讯连接的行走装置，踏步平台可拆卸地安装在驱动平台的上方并且与驱动平台保持水平，在踏步平台上平行设置有两个踏步履带，在驱动平台上对应每个踏步履带分别安装有一个速度传感器，该速度传感器与控制器通讯连接，支撑护栏的下端与驱动平台固定连接，控制器安装在支撑护栏的顶部。
进一步地，所述驱动平台包括有支撑板和安装在支撑板下方的行走装置，行走装置包括有电源、两个驱动前轮和两个转向后轮，每个驱动前轮均安装有一个伺服电机，在支撑板的上方安装有用于安装踏步平台的连接柱。
进一步地，所述连接柱的顶部设置有螺纹孔。
进一步地，所述速度传感器可拆卸的安装在支撑板的上表面上，并通过连接线与控制器通讯连接。
进一步地，所述踏步平台包括有踏板和安装在踏板上的两个踏步履带，踏板的周边设置有安装孔，在踏板上设置有两组条形槽，条形槽内均安装有一个转轴，每个转轴上均安装有一个传动辊，同一组条形槽内的两个传动辊构成用于安装踏步履带的支撑结构，每个踏步履带均套接在一组传动辊之间。
进一步地，所述支撑护栏设有左握杆、右握杆和前握杆，控制器可拆卸地安装在前握杆上。
进一步地，所述左握杆和右握杆之间安装有护带，该护带包括有左连接部、右连接部和中间部，所述左连接部和右连接部均为弹性绷带，所述中间部内侧安装有安全带。
进一步地，所述控制器上安装有显示器，该显示器为触摸屏。
进一步地，所述控制器上设置有显示器、键盘和操纵杆。
有益效果：本发明机身体积小，适合家用的工作环境，下肢轻伤患者可以在家自行进行下肢肌肉群的康复训练，而不需要去大型医院或者康复机构进行训练，由于该医疗机器人在满足下肢轻伤患者的下肢肌肉群训练的同时可以作为代步小车和跑步机使用，一机多用，大大降低了患者进行康复治疗的成本。
附图说明
图1为本发明具体实施例一立体结构示意图；
图2为本发明具体实施例一分解结构示意图；
图3为本发明具体实施例一中驱动平台立体结构示意图一；
图4为本发明具体实施例一中驱动平台立体结构示意图二；
图5为本发明具体实施例一中踏步平台立体结构示意图一；
图6为本发明具体实施例一中驱动平台立体结构示意图二；
图7为本发明具体实施例一中驱动支撑护栏的立体结构示意图一；
图8为本发明具体实施例二的立体结构示意；
附图标记说明：驱动平台1，支撑板1a，驱动前轮1b，转向后轮1f，连接柱1c，伺服电机1d，电源1e，踏步平台2，踏步履带2a，条形槽2b，转轴2c，传动辊2d，踏板2e，速度传感器3，螺栓4，支撑护栏5，左握杆5a，右握杆5b，前握杆5c，控制器6，显示器6a，键盘6b，操纵杆6c，护带7，安全带8。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：
参照图1和图2所示，本发明的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，包括有驱动平台1、踏步平台2、支撑护栏5和控制器6；驱动平台1倾斜设置，其底部安装有与控制器6通讯连接的行走装置，踏步平台2可拆卸地安装在驱动平台1的上方并且与驱动平台1保持水平，在踏步平台2上平行设置有两个踏步履带2a，在驱动平台1上对应每个踏步履带2a分别安装有一个速度传感器3，该速度传感器3与控制器6通讯连接，支撑护栏5的下端与驱动平台1固定连接，控制器6安装在支撑护栏5的顶部。
参照图3和图4所示，驱动平台1包括有支撑板1a和安装在支撑板1a下方的行走装置，行走装置包括有电源1e、两个驱动前轮1b和两个转向后轮1f，每个驱动前轮1b均安装有一个伺服电机1d，在支撑板1a的上方安装有用于安装踏步平台2的连接柱1c。
两个驱动前轮1b由独立的伺服电机1d驱动，在控制器6的控制下可以独立转动，以实现直行或者转向。
连接柱1c的顶部设置有螺纹孔，用于快速安装踏步平台2。
速度传感器3可拆卸的安装在支撑板1a的上表面上，并通过连接线与控制器6通讯连接。
参照图5和图6所示，踏步平台2包括有踏板2e和安装在踏板2e上的两个踏步履带2a，踏板2e的周边设置有安装孔，在踏板2e上设置有两组条形槽2b，在该条形槽2b内均安装有一个转轴2c，每个转轴2c上均安装有一个传动辊2d，同一组条形槽2b内的两个传动辊2d构成用于安装踏步履带2a的支撑结构，每个踏步履带2a均套接在一组传动辊2d之间。
通过穿过安装孔的螺栓4与支撑板1a的连接柱1c螺纹连接，将踏板2e固定在支撑板1a上方。
参照图7所示，支撑护栏5设有左握杆5a、右握杆5b和前握杆5c，控制器6可拆卸地安装在前握杆5c上。
左握杆5a和右握杆5b之间安装有护带7，该护带7包括有左连接部、右连接部和中间部，所述左连接部和右连接部均为弹性绷带，所述中间部内侧安装有安全带8。
参照图1和图7所示，所述控制器6上安装有显示器6a，该显示器6a为触摸屏。
图8为本发明的第二种实施例，其中控制器6上设置有显示器6a、键盘6b和操纵杆6c。
该医疗机器人以常见的跑步机为原型进行改造设计，创造性的采用双平台设计，双平台包括驱动平台1和踏步平台2，驱动平台1采用倾斜设置，踏步平台2安装在驱动平台1上方并与驱动平台1保持平行，驱动平台1上还安装有支撑护栏5，需要进行下肢康复训练患者站在踏步平台2上，通过支撑护栏5保证身体平衡，由于踏步平台2和驱动平台1一样采用倾斜设置，因此使用者会不自然的身体前倾，踏步平台2上平行设置有两个踏步履带2a，使用者的双脚在两个踏步履带2a上进行踏步运动以带动两个踏步履带2a滚动，在驱动平台1上安装有两个速度传感器3，每个速度传感器3正对一个踏步履带2a，以独立检测踏步履带2a的滚动速度，并将检测的数据发送给控制器6，该控制器6可以进行工作模式切换，本发明的医疗机器人预设有工作模式A、工作模式B和工作模式C，工作模式A为直接代步模式，使用者手扶支撑护栏5，静止站在踏步平台2上或者进行踏步运动，通过控制器6上的控制按钮或者操纵杆6c控制驱动平台1，驱动平台1设置有两个由伺服电机1d控制的驱动前轮1b和两个转向后轮1f，该工况下医疗机器人作为代步小车使用；工作模式B为间接代步模式，使用者手扶支持护栏，双脚在踏步履带2a上进行踏步运动以带动踏步履带2a滚动，两个速度传感器3将两个踏步履带2a的转动速度发送至控制器6，由控制器6根据两个传感器的信号控制两个驱动前轮1b的转动，即在使用者进行踏步运动进行下肢肌肉群的训练的同时，医疗机器人也可以作为代步小车使用，代步小车的前进和转向的控制由使用者踏步运动进行控制，例如左右脚踏步频率相同时直行，左右脚踏步频率不同时转向；工作模式C为跑步机模式，在该模式下，使用者双脚进行踏步运动，控制器6只根据两个速度传感器3发送来的信号进行踏步（跑步）速率的计算，并将数值现实在控制器6上的显示器6a上。综合上述，本发明机身体积小，适合家用的工作环境，下肢轻伤患者可以在家自行进行下肢肌肉群的康复训练，而不需要去大型医院或者康复机构进行训练，由于该医疗机器人在满足下肢轻伤患者的下肢肌肉群训练的同时可以作为代步小车和跑步机使用，一机多用，大大降低了患者进行康复治疗的成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故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、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：包括有驱动平台(1)、踏步平台(2)、支撑护栏(5)和控制器(6)；驱动平台(1)倾斜设置，其底部安装有与控制器(6)通讯连接的行走装置，踏步平台(2)可拆卸地安装在驱动平台(1)的上方并且与驱动平台(1)保持水平，所述踏步平台(2)包括有踏板(2e)和安装在踏板(2e)上平行设置的两个踏步履带(2a)，踏板(2e)的周边设置有安装孔，在踏板(2e)上设置有两组条形槽(2b)，条形槽(2b)内均安装有一个转轴(2c)，每个转轴(2c)上均安装有一个传动辊(2d)，同一组条形槽(2b)内的两个传动辊(2d)构成用于安装踏步履带(2a)的支撑结构，每个踏步履带(2a)均套接在一组传动辊(2d)之间，在驱动平台(1)上对应每个踏步履带(2a)分别安装有一个速度传感器(3)，该速度传感器(3)与控制器(6)通讯连接，支撑护栏(5)的下端与驱动平台(1)固定连接，控制器(6)安装在支撑护栏(5)的顶部；所述驱动平台(1)包括有支撑板(1a)和安装在支撑板(1a)下方的行走装置，行走装置包括有电源(1e)、两个驱动前轮(1b)和两个转向后轮(1f)，每个驱动前轮(1b)均安装有一个伺服电机(1d)，在支撑板(1a)的上方安装有用于安装踏步平台(2)的连接柱(1c)。
2.根据权利要求1所述的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：所述连接柱(1c)的顶部设置有螺纹孔。
3.根据权利要求2所述的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：所述速度传感器(3)可拆卸的安装在支撑板(1a)的上表面上，并通过连接线与控制器(6)通讯连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：所述支撑护栏(5)设有左握杆(5a)、右握杆(5b)和前握杆(5c)，控制器(6)可拆卸地安装在前握杆(5c)上。
5.根据权利要求4所述的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：所述左握杆(5a)和右握杆(5b)之间安装有护带(7)，该护带(7)包括有左连接部、右连接部和中间部，所述左连接部和右连接部均为弹性绷带，所述中间部内侧安装有安全带(8)。
6.根据权利要求1所述的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：所述控制器(6)上安装有显示器(6a)，该显示器(6a)为触摸屏。
7.根据权利要求1所述的一种具有代步功能的下肢康复训练医疗机器人，其特征在于：所述控制器(6)上设置有显示器(6a)、键盘(6b)和操纵杆(6c)。
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