CN108095982A - 一种外骨骼机器人的宽度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外骨骼机器人的宽度调节装置，包括外骨骼基架、驱动部件、连杆、连杆连接件、第一导轨、第二导轨、外骨骼上肢、外骨骼下肢、上下肢连接件，所述驱动部件驱动所述连杆连接件，所述连杆连接件沿第二导轨进行竖直方向往复移动，所述连杆通过所述上下肢连接件带动所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢沿第一导轨进行水平方向的相对移动，使得外骨骼在宽度方向具有一段变化范围，进而实现调节外骨骼宽度。本发明通过结构上的改进实现只用一根推杆驱动双侧外骨骼进行宽度调节，满足不同人体形要求进行康复训练；本发明节省物料成本、时间，简化控制流程。

Description

一种外骨骼机器人的宽度调节装置

技术领域

本发明涉及康复工程领域的装置，具体地，涉及一种外骨骼机器人的宽度调节装置。

背景技术

近年来，因交通事故、工伤事故、脑卒中等因素引发的步行障碍呈现高发趋势，脑卒中、脊椎损伤等疾病患者人群范围在逐步扩大。此类患者除了进行手术或药物治疗，还需要科学的康复训练帮助恢复肢体活动能力。

现有的康复训练机器分为两种：一种是固定在一个位置走太空步，另外一种是设备跟随人体、并辅助人的肢体进行空间移动。后者所面对的受训人群是拥有部分运动能力的患者。但对于早期或者超早期的患者来说，自身的运动能力不足以维持设备跟随人体训练。

通过对现有技术进行检索，发现现有产品无法实现宽度自动调节，大多采用手动调节，费时费力，或者采用两根推杆同时推动单侧外骨骼进行宽度调节，结构复杂，且有些控制不简洁，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种外骨骼机器人的宽度调节装置，依据神经可塑性原理对四肢活动不便病人进行康复训练，通过对病人进行渐进性的功能训练达到预期康复效果。

为实现以上目的，本发明提供一种外骨骼机器人的宽度调节装置，包括外骨骼基架、驱动部件、Y形连杆机构、连杆连接件、第一导向部件、第二导向部件、外骨骼上肢、外骨骼下肢、上下肢连接件，其中：

所述第一导向部件水平安装在所述外骨骼基架上，所述上下肢连接件与所述第一导向部件连接并能沿所述第一导向部件移动，所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢分别与所述上下肢连接件连接，所述驱动部件安装在所述外骨骼基架上，所述驱动部件的输出端连接所述连杆连接件，多个所述连杆一端连接在所述连杆连接件上形成Y形，多个所述连杆的另一端与所述上下肢连接件连接；所述第二导向部件竖直安装在所述外骨骼基架上，所述连杆连接件与所述第二导向部件连接并沿能所述第二导向部件移动；

所述驱动部件驱动所述连杆连接件，所述连杆连接件沿第二导向部件进行竖直方向往复移动，连接在所述连杆连接件上的所述连杆通过所述上下肢连接件带动所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢沿第一导向部件进行水平方向的相对移动，使得外骨骼在宽度方向具有一段变化范围，进而实现调节外骨骼宽度。

优选地，所述外骨骼上肢、外骨骼下肢分别有两个，对应的，所述上下肢连接件也有两个，所述外骨骼上肢、外骨骼下肢、所述上下肢连接件分列在所述外骨骼基架的左右两侧。

更优选地，一个所述外骨骼上肢和一个所述外骨骼下肢固定在一个所述上下肢连接件上，另一个所述外骨骼上肢和另一个所述外骨骼下肢固定在另一个所述上下肢连接件上；所述驱动部件驱动所述连杆连接件和所述连杆，并带动两个所述上下肢连接件沿所述第一导向部件相对方向移动，从而实现两个所述上下肢连接件各自连接固定的所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢发生水平方向位移。

优选地，所述连杆为两根以上，其中：每两根连杆的一端连接于所述连杆连接件的同一处，形成一个Y形，多个Y形的中间为同一所述连杆连接件，从而多根连杆、所述连杆连接件构成Y形连杆机构，这两根连杆的另一端分别与两个所述上下肢连接件中的一个连接，多个所述连杆、所述连杆连接件与两个所述上下肢连接件之间组成多个平行四边形机构。

优选地，所述上下肢连接件上固定有第一滑块，第一滑块与第二导向部件配合，从而限定上下肢连接件只沿第一导向部件水平方向往复移动。

优选地，所述连杆连接件上固定有第二滑块，第二滑块与第二导向部件配合，从而限定连杆连接件只沿第二导向部件竖直方向上下往复运动。

优选地，所述第一导向部件和第二导向部件均为直线导轨。

本发明所述装置通过驱动部件的伸缩带动连杆连接件在竖直方向上下往复运动，由于限制住Y形连杆机构的自由度，使得Y形连杆机构的连杆、连杆连接件与两侧的上下肢连接件分别组成平行四边形机构，通过驱动连杆连接件的上下运动从而带动两侧的上下肢连接件产生水平方向相对运动，进而实现固定在上下肢连接件上的外骨骼在宽度方向的调节。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明是依据神经可塑性原理对四肢活动不便病人进行康复训练的一种外骨骼装置，适用于因脑卒中、脑外伤等各种因素造成行走不便的病人进行物理疗法，通过对病人进行渐进性的功能训练达到预期康复效果。

本发明通过一根推杆(连杆连接件)同时驱动两侧外骨骼相对移动，使外骨骼有宽度方向的变化范围，进而可以满足不同人体形要求进行康复训练；本发明节省物料成本、时间，简化控制流程。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的外骨骼结构示意图；

图2为本发明一优选实施例的外骨骼基架结构示意图；

图3为本发明一优选实施例的导轨结构示意图；

图中：外骨骼上肢1，外骨骼下肢2，上下肢连接件3，外骨骼基架4，电机5，直线导轨6，连杆7，竖直导轨8，连杆连接件9。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1-图3所示，为本发明一种外骨骼机器人的宽度调节装置的优选实施结构，包括外骨骼上肢1、外骨骼下肢2、上下肢连接件3、外骨骼基架4、驱动部件、连杆7、第一导向部件、第二导向部件、连杆连接件9。

以下实施例中：

所述第一导向部件采用直线导轨6；

所述第二导向部件采用竖直导轨8；

所述驱动部件采用电机5；

所述连杆连接件9与所述连杆7之间为铰接；

所述连杆7与所述上下肢连接件3之间为铰接；

所述直线导轨6水平安装在所述外骨骼基架4上，所述上下肢连接件3与所述直线导轨6连接并能沿所述直线导轨6移动，所述外骨骼上肢1、所述外骨骼下肢2分别与所述上下肢连接件3连接固定，所述电机5安装固定在所述外骨骼基架4上，所述连杆连接件9固定于所述电机5的输出端，多个所述连杆7一端连接在所述连杆连接件9上，所述垂直导轨8竖直安装在所述外骨骼基架4上，所述连杆连接件9与所述垂直导轨8连接并沿能所述垂直导轨8移动，多个所述连杆7的另一端与所述上下肢连接件3连接；

所述电机5驱动所述连杆连接件9，所述连杆连接件9沿所述垂直导轨8进行竖直方向往复移动，所述连杆连接件9的移动带动连接在其上的所述连杆7移动，所述连杆7另一端带动所述上下肢连接件3，所述上下肢连接件3带动所述外骨骼上肢1、所述外骨骼下肢2沿直线导轨6进行水平方向的相对移动，使得外骨骼在宽度方向具有一段变化范围，进而实现调节外骨骼宽度。

在图1所示的实施例中，所述上下肢连接件3有两个，两个上下肢连接件3分别分列在外骨骼基架4的左右两侧，对称设置。

所述外骨骼上肢1为两个，分别是左外骨骼上肢和右外骨骼上肢，简化为双侧手臂；左外骨骼上肢、右外骨骼上肢分别固定在上下肢连接件3的上端；所述外骨骼下肢2分为两个，分别为左外骨骼下肢和右外骨骼下肢，左外骨骼下肢、右外骨骼下肢分别固定在上下肢连接件3的下端；所述左外骨骼上肢和右外骨骼上肢对称设置，同样的，所述左外骨骼下肢、右外骨骼下肢也对称设置。

单侧的外骨骼，即左外骨骼上肢、左外骨骼下肢和右外骨骼上肢、右外骨骼下肢分别通过左、右两侧的上下肢连接件3连接在一起，通过驱动左、右侧的上下肢连接件3的运动分别带动左外骨骼上肢、左外骨骼下肢和右外骨骼上肢、右外骨骼下肢运动。

本发明中，所述连杆为两根以上，比如两根、四根，甚至更多。其中：每两根连杆7的一端连接与所述连杆连接件9的同一处，形成一个Y形，这两根连杆7的另一端分别与两个所述上下肢连接件3中的一个连接，多个所述连杆7、所述连杆连接件9与两个所述上下肢连接件3之间组成多个平行四边形机构。具体的，如图1-2所示，该图中所示的实施例中采用了四根连杆7，其中：两根连杆7的一端与所述连杆连接件9的同一处连接，这两个连杆7与所述连杆连接件9形成一个Y形，这两根连杆7的另一端分别与两个所述上下肢连接件3的一个连接；另两根连杆7的一端与所述连杆连接件9的同一处连接，形成另一个Y形，这另两根连杆7的另一端分别与两个所述上下肢连接件3的一个连接。上述两个Y形的中间为同一个连杆连接件9，从而四个连杆7和一个连杆连接件9构成Y形连杆机构。

该实施例中，四根连杆7中：所述连杆连接件9的两侧各有两根连杆7，同一侧的两根连杆7平行，并且一侧的两根连杆7、连杆连接件9、一侧上下肢连接件3形成一个平行四边形，连杆连接件9的另一侧两根连杆7、另一侧上下肢连接件3也形成一个平行四边形。如此，连杆、连杆连接件9、两个所述上下肢连接件3之间组成两个平行四边形机构。

以上图1、2仅是本发明一个实施例的情况，在其他实施例中，所述连杆7数目也可以是大于2的其他偶数个，比如六个、八个，……，这可以根据整个机器人的长度和调节的要求进行设置。连杆的设置和连接方式与上述四根连杆类似，即在所述连杆连接件9的两侧分布相同数目的连杆，并且每两根连杆与所述连杆连接件9形成一个Y形。进一步的，在部分实施例中，所述连杆7的数目也可以是大于2的奇数个，此时所述连杆连接件9的两侧分布的连杆数目不相同，其他连接方式相同。奇数个所述连杆7的稳定性可能比偶数个所述连杆7稍差，但是也可以实现本发明的技术目的。

进一步的，所述外骨骼基架4上固定有电机5，电机5与连杆连接件9铰接，所述连杆连接件9上固定有直线滑块且所述直线滑块与竖直导轨8配合，使连杆连接件9能够沿竖直导轨8方向往复运动；与此同时，四根连杆7的另外一端分别与两侧的上下肢连接件3铰接，因为四点铰接，四根连杆7分别与左右两侧的上下肢连接件3和连杆连接件9组成平行四边形。

如图3所示，为一优选实施例的导轨结构示意图，所述上下肢连接件3上固定有直线滑块，直线导轨6安装在外骨骼基架4上，且直线滑块与直线导轨6配合，使得上下肢连接件3的运动只能沿直线导轨6的方向进行。

综上，由电机5推动连杆连接件9，连杆连接件9上固定的多根连杆7与两侧的上下肢连接件3组成的平行四边形角度发生变化，使得铰接在四根连杆7上的上下肢连接件3左、右相对移动，同时带动固定在上下肢连接件3上的外骨骼上肢1、外骨骼下肢2发生水平移动，进而实现调节外骨骼宽度的功能。

本发明上述外骨骼机器人的宽度调节装置，采用一根推杆即连杆连接件9，实现外骨骼左右宽度调节的连续转变，同时，通过连杆连接件9与连杆7、上下肢连接件3构成平行四边形，采用双平行四边形框约束外骨骼运动。当然，在其他实施例中，也可以是更多的平行四边形。因此，本发明通过结构上的改进实现只用一根推杆驱动双侧外骨骼进行宽度调节，无需复杂的结构，就能满足不同人体形要求进行康复训练，并能节省物料成本、时间，简化控制流程。

在本发明上述描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本发明简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并非对本发明的技术范围做任何限制，凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，包括外骨骼基架、驱动部件、多个连杆、连杆连接件、第一导向部件、第二导向部件、外骨骼上肢、外骨骼下肢、上下肢连接件，其中：

所述第一导向部件水平安装在所述外骨骼基架上，所述上下肢连接件与所述第一导向部件连接并能沿所述第一导向部件移动，所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢分别与所述上下肢连接件连接，所述驱动部件安装在所述外骨骼基架上，所述驱动部件的输出端连接所述连杆连接件，多个所述连杆一端连接在所述连杆连接件上形成Y形，多个所述连杆的另一端与所述上下肢连接件连接；所述第二导向部件竖直安装在所述外骨骼基架上，所述连杆连接件与所述第二导向部件连接并沿能所述第二导向部件移动；

所述驱动部件驱动所述连杆连接件，所述连杆连接件沿第二导向部件进行竖直方向往复移动，连接在所述连杆连接件上的所述连杆通过所述上下肢连接件带动所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢沿第一导向部件进行水平方向的相对移动，使得外骨骼在宽度方向具有一段变化范围，进而实现调节外骨骼宽度。

2.根据权利要求1所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述外骨骼上肢、外骨骼下肢分别有两个，对应的，所述上下肢连接件也有两个，所述外骨骼上肢、外骨骼下肢、所述上下肢连接件分列在所述外骨骼基架的左右两侧。

3.根据权利要求2所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，一个所述外骨骼上肢和一个所述外骨骼下肢固定在一个所述上下肢连接件上，另一个所述外骨骼上肢和另一个所述外骨骼下肢固定在另一个所述上下肢连接件上；

所述驱动部件驱动所述连杆连接件和所述连杆，并带动两个所述上下肢连接件沿所述第一导向部件相对方向移动，从而实现两个所述上下肢连接件各自连接固定的所述外骨骼上肢、所述外骨骼下肢发生水平方向位移。

4.根据权利要求2所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述连杆为两根以上，其中：每两根连杆的一端连接与所述连杆连接件的同一处，形成一个Y形，这两根连杆的另一端分别与两个所述上下肢连接件中的一个连接，多个所述连杆、所述连杆连接件与两个所述上下肢连接件之间组成多个平行四边形机构。

5.根据权利要求1所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述上下肢连接件上固定有第一滑块，所述第一滑块与所述第二导向部件配合，从而限定所述上下肢连接件沿所述第一导向部件水平方向的往复移动。

6.根据权利要求1所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述连杆连接件上固定有第二滑块，所述第二滑块与所述第二导向部件配合，从而限定所述连杆连接件沿所述第二导向部件竖直方向上下往复运动。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述连杆连接件与所述连杆之间为铰接。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述连杆与所述上下肢连接件之间为铰接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种外骨骼机器人的宽度调节装置，其特征在于，所述第一导向部件和第二导向部件均为直线导轨。