CN108853928A - 一种康复机器人 - Google Patents

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汪仁杰
李强
江涛
单伟锋
王蔚鸿
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Anqing CSSC Diesel Engine Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种康复机器人，包括减重系统、下肢训练装置、运动跑台、虚拟场景游戏系统和治疗师操作界面；所述减重系统包括箱体、绳索、预减重系统和绳长调节装置；所述下肢训练装置包括下肢外骨骼装置和支撑装置；所述运动跑台位于下肢训练装置的下方；所述虚拟场景游戏系统包括处理器、肢体动作采集装置和虚拟场景显示屏，处理器用来建立和显示康复游戏子系统、完成肢体动作采集装置所采集数据的识别；所述治疗师操作界面内设有控制系统，所述液压丝杆、液压缸、第一驱动电机连接到控制系统。本发明功能多样化，可对患者腿部各个关节进行康复训练，同时可通过虚拟场景游戏系统增加患者训练的趣味性，智能化和自动化程度高。

Description

一种康复机器人
技术领域
本发明涉及医疗康复装置技术领域，具体涉及一种康复机器人。
背景技术
我国每年由脑卒中、脑外伤、人口老龄化等因素造成的下肢运动功能受损的患者不断增多，传统的人工康复治疗效率较低，治疗师劳动强度大，无法满足康复治疗的要求。康复机器人基于神经可塑性原理，通过大量重复和有针对性的步态训练，逐步恢复患者受损部位的功能，提升患者的康复进程，可用于由疾病或者意外伤害造成的运动受限的患者进行康复治疗。现有的康复机器人大多设备功能单一，其应用范围仅限于局部关节的康复，没有能够实现腿部各个关节康复的集成产品，并且现有产品的智能化和自动化程度不高，康复训练的成本较高，只有很少的患者能够得到充分的治疗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的康复机器人功能单一，没有能实现腿部各个关节康复的集成产品，且智能化和自动化程度不高的问题。
本发明采用以下技术手段解决上述技术问题：
一种康复机器人，包括减重系统、下肢训练装置、运动跑台、虚拟场景游戏系统和治疗师操作界面；
所述减重系统包括箱体、绳索、预减重系统和绳长调节装置；
所述预减重系统包括第一滑轮组、第一移动装置、减重弹簧、液压丝杆和第二移动装置；
所述绳长调节装置包括第三移动装置和顶升装置；
所述第一移动装置设置在箱体上端，所述第一移动装置上端设有第一滑轮组，下端设有第二移动装置，所述减重弹簧和液压丝杆平行竖向固定在第一移动装置和第二移动装置之间，所述第三移动装置设置在箱体下端，且在第二移动装置下端，所述第三移动装置下端依次设有第二滑轮组和顶升装置，所述绳索一端通过第一滑轮组引出箱体外，另一端依次穿过第一移动装置、第二移动装置和第三移动装置，并固定于第三移动装置上；
所述下肢训练装置包括下肢外骨骼装置和支撑装置；
所述下肢外骨骼装置分别设置于支撑板的左右两侧，包括机器人大腿、机器人小腿、第一传动螺杆、第一驱动装置、第二传动螺杆、第二驱动装置、髋部横杆；
所述髋部横杆水平设置，所述机器人大腿上设有大腿第一连接端，所述机器人大腿的顶端设有大腿第二连接端和大腿第三连接端，所述机器人小腿的顶端设有小腿第一连接端和小腿第二连接端；
所述大腿第二连接端与所述髋部横杆的前端通过旋转轴转动连接，所述小腿第一连接端与所述机器人大腿的底端通过旋转轴转动连接；
所述第一传动螺杆包括第一螺杆外套和第一螺杆；所述第一螺杆外套的一端与所述大腿第一连接端通过旋转轴转动连接，所述第一螺杆外套内固定有螺母；所述第一螺杆的一端从所述第一螺杆外套的另一端穿入所述第一螺杆外套内并与所述螺母螺纹连接，所述第一螺杆的另一端与所述小腿第二连接端通过旋转轴转动连接；
所述第一驱动装置包括第一驱动电机和第一传动机构，所述第一驱动电机的输出轴通过所述第一传动机构连接所述第一螺杆；
所述第二传动螺杆包括第二螺杆外套和第二螺杆；所述第二螺杆外套的一端与所述髋部横杆的后端通过旋转轴转动连接，所述第二螺杆外套内固定有螺母；所述第二螺杆的一端从所述第二螺杆外套的另一端穿入所述第二螺杆外套内并与所述螺母螺纹连接，所述第二螺杆的另一端与所述大腿第三连接端通过旋转轴转动连接；
所述第二驱动装置包括第二驱动电机和第二传动机构，所述第二驱动电机的输出轴通过所述第二传动机构连接所述第二螺杆；
所述支撑装置包括连杆，连杆一端与支撑板连接，另一端连接至连接板；所述支撑板与髋部横杆连接，所述连接板的端部与箱体连接；
所述运动跑台位于下肢训练装置的下方；
所述虚拟场景游戏系统包括处理器、肢体动作采集装置和虚拟场景显示屏，所述肢体动作采集装置、虚拟场景显示屏均连接到处理器上；所述处理器内设有康复游戏子系统和人机交互子系统，康复游戏子系统内存储有多款康复游戏软件，通过人机交互子系统在处理器内实现数据交互；处理器用来建立和显示康复游戏子系统、完成肢体动作采集装置所采集数据的识别；
所述治疗师操作界面内设有控制系统，所述液压丝杆、液压缸、第一驱动电机连接到控制系统。
进一步的，所述第一移动装置包括第一底座、第一滑杆、矩形固定块和三角块；所述第一底座固定在箱体上端，且两端分别设有上下贯穿的第一通孔，所述左端第一通孔的后面设有上下贯穿的通孔，所述第一底座中间设有上下贯穿的第一方柱孔，所述第一通孔和方柱孔之间对称设有第二通孔，所述第一滑杆穿过第一底座，所述第一滑杆下端连接矩形固定块，上端固定三角块，所述矩形固定块中间设有环形通孔，所述三角块顶端中间设有凹槽。
进一步的，所述第一滑轮组包括动滑轮和定滑轮，所述动滑轮固定在三角块中间的凹槽，所述定滑轮固定在箱体顶端。
进一步的，所述第二移动装置包括第二底座、U形顶板、第二滑杆和第二滑架；所述第二底座和U形顶板固定于箱体中间，且同一端均设有上下贯穿的通孔，所述第二滑杆竖向平行固定于第二底座和U形顶板之间，所述第二滑架套设在第二滑杆之间，所述第二滑架中间设有第二方柱孔。
进一步的，所述大腿第一连接端位于所述机器人大腿的前侧中部，所述大腿第二连接端位于所述机器人大腿的顶部正上方，所述大腿第三连接端位于所述机器人大腿的顶部后侧；所述小腿第一连接端位于所述机器人小腿的顶部正上方，所述小腿第二连接端位于所述机器人小腿的顶部前侧上方。
进一步的，所述机器人大腿包括动力装置、大腿伸缩杆和大腿外套；
所述大腿伸缩杆包括第一支座、第一支撑板、第一竖直杆、第一丝杆；
所述第一支座上设有上下贯穿的第一通孔；所述第一竖直杆固定在所述第一支座底端，所述第一竖直杆上开设有前后贯通的第一长条形通槽，所述第一竖直杆底端设有上下贯穿的第二通孔，所述第二通孔与所述第一长条形通槽贯通；所述第一丝杆从上至下依次穿过第一通孔、第一长条形通槽和第二通孔；
所述第一支撑板固定在所述第一支座的侧面，所述动力装置固定在所述第一支撑板上，所述第一丝杆位于所述第一支座上方的部分连接所述动力装置；
所述大腿外套包括大腿外套内壁、第一连接件、第一螺纹套筒；
所述大腿外套内壁套在所述第一竖直杆外，所述大腿外套内壁上端固定所述第一连接件，所述第一螺纹套筒通过所述第一连接件与所述大腿外套内壁连接，所述第一螺纹套筒设置在所述第一长条形通槽内并与所述第一丝杆螺纹连接；
所述大腿第一连接端固定连接在所述大腿外套的外壁上端，所述小腿第一连接端与所述大腿外套的底端通过旋转轴转动连接。
进一步的，所述机器人小腿包括动力装置、小腿伸缩杆和小腿外套；
所述小腿伸缩杆包括第二支座、第二支撑板、第二竖直杆和第二丝杆；
所述第二支座上设有上下贯穿的第三通孔；所述第二竖直杆固定在所述第二支座底端，所述第二竖直杆上开设有前后贯通的第二长条形通槽，所述第二竖直杆底端设有上下贯穿的第四通孔，所述第四通孔与所述第二长条形通槽贯通；所述第二丝杆从上至下依次穿过第三通孔、第二长条形通槽和第四通孔；
所述第二支撑板固定在所述第二支座的侧面，所述动力装置固定在所述第二支撑板上，所述第二丝杆位于所述第二支座上方的部分连接所述动力装置；
所述小腿外套包括小腿外套内壁、第二连接件、第二螺纹套筒；
所述小腿外套内壁套在所述第二竖直杆外，所述小腿外套内壁上端固定所述第二连接件，所述第二螺纹套筒通过所述第二连接件与所述小腿外套内壁连接，所述第二螺纹套筒设置在所述第二长条形通槽内并与所述第二丝杆螺纹连接；
所述小腿第一连接端和小腿第二连接端分别固定连接在所述小腿伸缩杆的顶端。
进一步的，所述动力装置包括电机、主动带轮、同步带、被动带轮；所述电机连接控制系统；所述电机的输出轴与所述主动带轮连接，所述主动带轮通过所述同步带连接所述被动带轮。
进一步的，所述下肢外骨骼装置还包括腿部位置调节装置和圆弧板；
所述腿部位置调节装置包括齿形活动杆和移动装置，所述移动装置包括调节栓、固定卡、套块、底座；
所述齿形活动杆贯穿所述套块；所述套块侧面设有圆孔，底端设有凹孔；所述调节栓中间设有齿轮，所述调节栓贯穿所述凹孔并与所述齿形活动杆齿轮啮合；所述固定卡贯穿所述圆孔；所述套块与所述底座固定连接；
所述底座与机器人大腿或机器人小腿固定连接；所述圆弧板与所述齿形活动杆连接。
进一步的，所述齿形活动杆包括前后调节杆和左右调节杆，所述前后调节杆和左右调节杆均水平设置且相互垂直；所述前后调节杆和左右调节杆上各连接一个移动装置，连接在所述前后调节杆上的移动装置的底座与机器人大腿或机器人小腿固定连接，连接在所述左右调节杆上的移动装置的底座与所述圆弧板固定连接。
本发明的优点在于：
减重系统通过控制系统的操作，控制液压丝杆转动带动减重弹簧伸缩，达到预减重力的效果；同时控制顶升装置，使得动滑轮组和定滑轮组之间的绳索伸缩移动，达到自动化操作和快速准确的调节绳长，达到双重减重的效果。减重系统可对患者进行升降，对于肌肉力量较弱、无法站立的患者，通过减重系统，可使患者处于站立体位。
下肢训练装置通过驱动电机带动传动螺杆，可以快速简单地带动髋关节和膝关节运动；通过电机带动丝杆，可以快速准确地调节大腿腿长或小腿腿长；通过腿部位置调节装置和圆弧板，可以方便地调节腿部支撑位置；自动化程度高，操作简单，易于控制，在控制系统的控制下，可以模拟正常人行走步态。
运动跑台对患者部分体重进行支持，同时可增加患者足底刺激，使患者的康复训练体验更加接近真实的“走路”。
虚拟场景游戏系统通过游戏或动画的形式，增加患者训练的趣味性，提高患者主动参与康复训练的意愿。
治疗师操作界面使治疗师可在界面上设置参数，例如步行速度等，控制康复机器人的相关动作。
本发明提供的康复机器人功能多样化，可对患者腿部各个关节进行康复训练，同时可通过虚拟场景游戏系统增加患者训练的趣味性，智能化和自动化程度高。
附图说明
图1是本发明实施例中康复机器人的结构图，图中未示出虚拟场景游戏系统；
图2为本发明实施例中减重系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中第一移动装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中第二移动装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中绳长调节装置的结构示意图；
图6是本发明实施例中下肢外骨骼装置的结构示意图；
图7是本发明实施例中第一传动螺杆和第一驱动装置的结构示意图；
图8是本发明实施例中第二传动螺杆和第二驱动装置的结构示意图；
图9是本发明实施例中大腿伸缩杆的结构示意图；
图10是本发明实施例中大腿外套上端的局部剖面图；
图11是本发明实施例中小腿伸缩杆的结构示意图；
图12是本发明实施例中小腿外套上端的局部剖面图；
图13是本发明实施例中动力装置的剖面图；
图14是本发明实施例中腿部位置调节装置和圆弧板的结构示意图；
图15是本发明实施例中套块的结构示意图；
图16是本发明实施例中支撑装置的结构图；
图17是本发明实施例中虚拟场景游戏系统的结构图。
具体实施方式
为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，采用较佳的实施例及附图进行详细说明，具体如下：
一种康复机器人，如图1所示，包括减重系统1、下肢训练装置2、运动跑台3、虚拟场景游戏系统和治疗师操作界面5；
如图2-5所示，减重系统1包括箱体11、绳索12、预减重系统和绳长调节装置；
所述预减重系统包括第一滑轮组13、第一移动装置14、减重弹簧15、液压丝杆16和第二移动装置17；
所述绳长调节装置包括第三移动装置18和顶升装置19；
所述第一移动装置14设置在箱体11上端，所述第一移动装置14上端设有第一滑轮组13，下端设有第二移动装置17，所述减重弹簧15和液压丝杆16平行竖向固定在第一移动装置14和第二移动装置17之间，所述第三移动装置18设置在箱体11下端，且在第二移动装置17下端，所述第三移动装置18下端依次设有第二滑轮组185和顶升装置19，所述绳索12一端通过第一滑轮组13引出箱体11外，另一端依次穿过第一移动装置14、第二移动装置17和第三移动装置18，并固定于第三移动装置18上。
进一步的，所述第一移动装置14包括第一底座141、第一滑杆142、矩形固定块143和三角块144；所述第一底座141固定在箱体11上端，且两端分别设有上下贯穿的第一通孔1411，所述左端第一通孔1411的后面设有上下贯穿的通孔，所述第一底座141中间设有上下贯穿的第一方柱孔1412，所述第一通孔1411和方柱孔1412之间对称设有第二通孔1413，所述第一滑杆142穿过第一底座141，所述第一滑杆142下端连接矩形固定块143，上端固定三角块144，所述矩形固定块143中间设有环形通孔1431，所述三角块144顶端中间设有凹槽1441。
进一步的，所述第一滑轮组13包括动滑轮131和定滑轮132，所述动滑轮131固定在三角块144中间的凹槽1441，所述定滑轮132固定在箱体11顶端。
进一步的，所述第二移动装置17包括第二底座171、U形顶板172、第二滑杆173和第二滑架174；所述第二底座171和U形顶板172固定于箱体11中间，且同一端均设有上下贯穿的通孔，所述第二滑杆173竖向平行固定于第二底座171和U形顶板172之间，所述第二滑架174套设在第二滑杆173之间，所述第二滑架174中间设有第二方柱孔1741。
进一步的，所述U形顶板172上端设有第一U形板110，下端设有第二U形板111，所述第一U形板110和第二U形板111均固定在箱体11内且同一端均设有上下贯穿的通孔。
进一步的，所述减重弹簧15一端固定于三角块144底端，另一端依次穿过第二通孔1413、环形通孔1431和U形顶板172并平行固定于第二滑架174上端；所述液压丝杆16一端通过螺栓固定在第一方柱孔1412内，另一端依次穿过环形通孔1431和U形顶板172并通过螺栓固定在第二方柱孔1741内。
进一步的，所述第三移动装置18包括第三底座181、第三顶板182、第三滑杆183、第三滑架184、第二滑轮组185；所述第三底座181和第三顶板182均固定在箱体11下端，所述第三底座181一端固定L形块1811，所述第三底座181中间设有上下贯穿的第三通孔1812，所述第三通孔1812两端分别设有上下贯穿的第一通槽1813，所述第三顶板182一端设有上下贯穿的通孔，所述第三滑杆183平行固定在第三底座181和第三顶板182之间，所述第三滑架184套设在第三滑杆183上，所述第三滑架184上设有第二通槽1841，所述第三滑架184下端设有凹形块1842，所述第二滑轮组185包括定滑轮组1851和动滑轮组1852，所述定滑轮组1851分别设在L形块1811和第一通槽1813内，所述动滑轮组1852设在第二通槽1841内。
进一步的，所述顶升装置19包括液压缸191和顶杆192；所述液压缸191通过螺栓固定在第三底座181下端，所述液压缸191顶端设有顶杆192，所述顶杆192从下往上穿过第三通孔1812，并对准所述凹形块1842的底部。
进一步的，所述液压丝杆16和液压缸191均连接控制系统(图中未示)，实现制动化操作。
进一步的，所述通孔半径均相同，且为同一轴线，所述绳索12从上至下依次穿过通孔连接到第二滑轮组185。
减重系统1工作原理是：通过箱体11外的绳索12受重力作用，绳索12绕过第一滑轮组13，带动第一移动装置14上的第一滑杆142和第二移动装置17上的第二滑架174向上滑动，同时也使得减重弹簧15伸缩实现预减重力，通过控制系统控制液压丝杠16转动，而液压丝杠16上端固定在第一底座141上，底端固定在第二滑架174上，使得第一滑杆142上下移动和第二滑架174在第二滑杆173上下移动，使得减重弹簧15再进一步的伸缩，进一步的实现预减重力；再通过控制系统控制液压缸191运作，使得顶杆192升降，而顶杆192作用于凹形块1842底部，凹形块1842固定于第三滑架184底端，使得第三滑架184在第三滑杆183上下移动，这样使得定滑轮组1851和动滑轮组1852间距加大或是减小，而绳索12一端固定在第二滑轮组185上，实现了绳索12的伸长调节，从而达到双重减重的效果。
如图1所示，所述下肢训练装置2包括下肢外骨骼装置202和支撑装置201；
如图6-15所示，下肢外骨骼装置202包括机器人大腿21、机器人小腿22、第一传动螺杆23、第一驱动装置24、第二传动螺杆25、第二驱动装置26、髋部横杆27、腿部位置调节装置2600、圆弧板2700。
机器人大腿21包括动力装置2100、大腿伸缩杆2200、大腿外套2300。
大腿伸缩杆2200包括第一支座2201、第一支撑板2202、第一竖直杆2203、第一丝杆2204。
第一支座2201上设有上下贯穿的第一通孔22011；第一竖直杆2203固定在第一支座2201底端，第一竖直杆2203上开设有前后贯通的第一长条形通槽22031，第一竖直杆2203底端设有上下贯穿的第二通孔22032，第二通孔22032与第一长条形通槽22031贯通；第一丝杆2204从上至下依次穿过第一通孔22011、第一长条形通槽22031和第二通孔22032。
第一通孔22011与第二通孔22032中线均为同一轴线，且半径相同，防止第一丝杆2204在转动时晃动偏位。
第一竖直杆2203侧面沿其长度方向设有第一刻度尺22033。
第一支撑板2202固定在第一支座2201的侧面，动力装置2100通过固定螺栓固定在第一支撑板2202上，防止运作时松动，第一丝杆2204位于第一支座2201上方的部分连接动力装置2100。
大腿外套2300包括大腿外套内壁2301、第一连接件2302、第一螺纹套筒2303。
大腿外套内壁2301套在第一竖直杆2203外，大腿外套内壁2301上端固定第一连接件2302，第一连接件2302与第一竖直杆2203轴线相互垂直，第一螺纹套筒2303通过第一连接件2302与大腿外套内壁2301连接，第一螺纹套筒2303设置在第一长条形通槽22031内并与第一丝杆2204螺纹连接。
第一螺纹套筒2303与第一连接件2302、第一连接件2302与大腿外套内壁2301的连接方式均为焊接，使得大腿外套2300上下移动时大腿外套内壁2301不易与第一螺纹套筒2303断裂。
机器人小腿22包括动力装置2100、小腿伸缩杆2400、小腿外套2500。
小腿伸缩杆2400包括第二支座2401、第二支撑板2402、第二竖直杆2403、第二丝杆2404。
第二支座2401上设有上下贯穿的第三通孔24011；第二竖直杆2403固定在第二支座2401底端，第二竖直杆2403上开设有前后贯通的第二长条形通槽24031，第二竖直杆2403底端设有上下贯穿的第四通孔24032，第四通孔24032与第二长条形通槽24031贯通；第二丝杆2404从上至下依次穿过第三通孔24011、第二长条形通槽24031和第四通孔24032。
第三通孔24011与第四通孔24032中线均为同一轴线，且半径相同，防止第二丝杆2404在转动时晃动偏位。
第二竖直杆2403侧面沿其长度方向设有第二刻度尺24033。
第二支撑板2402固定在第二支座2401的侧面，动力装置2100通过固定螺栓固定在第二支撑板2402上，防止运作时松动，第二丝杆2404位于第二支座2401上方的部分连接动力装置2100。
小腿外套2500包括小腿外套内壁2501、第二连接件2502、第二螺纹套筒2503。
小腿外套内壁2501套在第二竖直杆2403外，小腿外套内壁2501上端固定第二连接件2502，第二连接件2502与第二竖直杆2403轴线相互垂直，第二螺纹套筒2503通过第二连接件2502与小腿外套内壁2501连接，第二螺纹套筒2503设置在第二长条形通槽24031内并与第二丝杆2404螺纹连接。
第二螺纹套筒2503与第二连接件2502、第二连接件2502与小腿外套内壁2501的连接方式均为焊接，使得小腿外套2500上下移动时小腿外套内壁2501不易与第二螺纹套筒2503断裂。
动力装置2100包括电机2101、主动带轮2102、同步带2103、被动带轮2104、电机盒2105；电机2101连接控制系统；电机2101的输出轴与主动带轮2102连接，主动带轮2102通过同步带2103连接被动带轮2104，同步带2103为齿轮同步带；固定在第一支撑板2202上的动力装置2100的被动带轮2104连接第一丝杆2204，固定在第二支撑板2402上的动力装置2100的被动带轮2104连接第二丝杆2404；电机盒2105通过固定螺栓与电机2101固定连接。
机器人大腿21上设有大腿第一连接端211，大腿第一连接端211固定连接在大腿外套2300的外壁上端，大腿第一连接端211位于大腿外套2300的前侧；机器人大腿21的顶端设有大腿第二连接端212和大腿第三连接端213，大腿第二连接端212和大腿第三连接端213分别固定连接在大腿伸缩杆2200的顶端并与大腿伸缩杆2200为一体结构，大腿第二连接端212位于机器人大腿21的顶部正上方，大腿第三连接端213位于机器人大腿21的顶部后侧。
机器人小腿22的顶端设有小腿第一连接端221和小腿第二连接端222，小腿第一连接端221和小腿第二连接端222分别固定连接在小腿伸缩杆2400的顶端并与小腿伸缩杆2400为一体结构，小腿第一连接端221位于小腿伸缩杆2400的顶部正上方，小腿第二连接端222位于小腿伸缩杆2400的顶部前侧上方。
髋部横杆27水平设置，髋部横杆27的长度方向沿机器人大腿21的前后运动方向，大腿第二连接端212与髋部横杆27的前端通过旋转轴转动连接。
小腿第一连接端221与大腿外套2300的底端通过旋转轴转动连接。
第一传动螺杆23包括第一螺杆外套231和第一螺杆232；第一螺杆外套231的一端与大腿第一连接端211通过旋转轴转动连接，第一螺杆外套231内固定有螺母；第一螺杆232的一端从第一螺杆外套231的另一端穿入第一螺杆外套231内并与螺母螺纹连接，第一螺杆232的另一端与小腿第二连接端222通过旋转轴转动连接。
第一驱动装置24包括第一驱动电机241、第一传动机构242、第一电机支架243，第一驱动电机241的输出轴通过第一传动机构242连接第一螺杆232，第一电机支架243通过固定螺栓固定在第一螺杆外套231上，第一驱动电机241通过固定螺栓固定在第一电机支架243上，防止运作时松动。
第一驱动电机241连接控制系统。
第一传动机构242包括第一齿轮2421、第一齿轮同步带2422、第二齿轮2423，第一驱动电机241的输出轴与第一齿轮2421连接，第一齿轮2421通过第一齿轮同步带2422连接第二齿轮2423，第二齿轮2423连接第一螺杆232。
第二传动螺杆25包括第二螺杆外套251和第二螺杆252；第二螺杆外套251的一端与髋部横杆27的后端通过旋转轴转动连接，第二螺杆外套251内固定有螺母；第二螺杆252的一端从第二螺杆外套251的另一端穿入第二螺杆外套251内并与螺母螺纹连接，第二螺杆252的另一端与大腿第三连接端213通过旋转轴转动连接。
第二驱动装置26包括第二驱动电机261、第二传动机构262、第二电机支架263，第二驱动电机261的输出轴通过第二传动机构262连接第二螺杆252，第二电机支架263通过固定螺栓固定在第二螺杆外套251上，第二驱动电机261通过固定螺栓固定在第二电机支架263上，防止运作时松动。
第二驱动电机261连接控制系统。
第二传动机构262包括第三齿轮2621、第二齿轮同步带2622、第四齿轮2623，第二驱动电机261的输出轴与第三齿轮2621连接，第三齿轮2621通过第二齿轮同步带2622连接第四齿轮2623，第四齿轮2623连接第二螺杆252。
腿部位置调节装置2600包括齿形活动杆2601和移动装置，移动装置包括调节栓2602、固定卡2603、套块2604、底座2605、盖板2606。
齿形活动杆2601贯穿套块2604；套块2604侧面设有圆孔26041，底端设有凹孔26042；调节栓2602中间设有齿轮，调节栓2602贯穿凹孔26042并与齿形活动杆2601齿轮啮合；固定卡2603贯穿圆孔26041；套块2604与底座2605固定连接，调节栓2602的顶端嵌入底座2605上的圆柱孔中；盖板2606通过固定螺栓与底座2605连接，调节栓2602和固定卡2603均安装在盖板2606的外侧面。
固定卡2603与圆孔26041之间设有垫片26031，垫片26031为塑料垫片，防止拧紧时对齿形活动杆2601造成损坏。
齿形活动杆2601包括前后调节杆和左右调节杆，前后调节杆和左右调节杆均水平设置且相互垂直，形成一体的L形；前后调节杆和左右调节杆上各连接一个移动装置，连接在前后调节杆上的移动装置的底座2605与机器人大腿21或机器人小腿22固定连接，连接在左右调节杆上的移动装置的底座2605与圆弧板2700的背面固定连接，圆弧板2700的正面对应使用者腿部位置。
前后调节杆和左右调节杆的侧面均设有第三刻度尺26011。
腿部位置调节装置2600共设有三个，三个腿部位置调节装置2600分别连接在机器人大腿21的中部、机器人小腿22的中部，机器人小腿22的下端，各腿部位置调节装置2600上分别连接有圆弧板2700。
通过转动调节栓2602，使得齿形活动杆2601与移动装置相对运动，从而控制圆弧板2700的前后左右位置，可以方便地调节腿部支撑位置。
控制系统控制第一驱动电机241正转带动第一齿轮2421转动，并通过第一齿轮同步带2422传递给第二齿轮2423，使得第一螺杆232转动，通过第一螺杆232的转动使得第一螺杆232相对螺母向第一螺杆外套231外移动，从而使第一传动螺杆23伸长，带动机器人小腿22向后运动；同样控制系统控制第一驱动电机241反转，可以使第一传动螺杆23缩短，带动机器人小腿22向前运动；通过第一驱动电机241的正转与反转的配合带动康复机器人的膝关节运动。
控制系统控制第二驱动电机261正转带动第三齿轮2621转动，并通过第二齿轮同步带2622传递给第四齿轮2623，使得第二螺杆252转动，通过第二螺杆252的转动使得第二螺杆252相对螺母向第二螺杆外套251外移动，从而使第二传动螺杆25伸长，带动机器人大腿21向前运动；同样控制系统控制第二驱动电机261反转，可以使第二传动螺杆25缩短，带动机器人大腿25向后运动；通过第二驱动电机261的正转与反转的配合带动康复机器人的髋关节运动。
控制系统控制电机2101正转带动主动带轮2102转动，并通过同步带2103传递给被动带轮2104，使得第一丝杆2204或第二丝杆2404转动，通过第一丝杆2204或第二丝杆2404的转动使得第一螺纹套筒2303相对第一丝杆2204往上移动或第二螺纹套筒2503相对第二丝杆2404往上移动，从而使大腿外套2300或小腿外套2500往上移动；同样控制系统控制电机2101反转，可使大腿外套2300或小腿外套2500往下移动；通过控制系统的初始输入对大腿腿长和小腿腿长进行控制，实现自动化和快速准确地调节大腿腿长或小腿腿长。
如图1、图16所示，所述支撑装置201包括连杆2011、支撑板2012、连接板2013。
连杆2011水平设置，一端与支撑板2012连接，另一端连接至连接板2013；
支撑板2012竖直设置，左右两端向前翻边，形成U形板，两侧翻边之间连接有第三螺杆20121，第三螺杆20121的端部设有旋转把手20122，所述髋部横杆27的端部通过连接螺母(图未标示)与第三螺杆20121连接。旋转把手20122分别设置于支撑板2012的两端，分别用于调节左右两侧的下肢外骨骼装置202的位置。支撑板2012的前面中部还设置有后背靠垫20133。优选地，后背靠垫20133背部设置调节装置20134，用于调节后背靠垫20133的前后位置，调节装置20134安装在连杆2011上。
连杆2011的另一端通过支撑柱2014与连接板2013连接，支撑柱2014为空心支柱，连杆2011的端部固定在支撑柱2014的内部，支撑柱2014连接在连接板2013的端部，连接板2013的另一端与箱体11的中部滑动连接，且箱体11的外表面上安装有竖直滑轨(图未示)，训练时，可根据患者的身高，调节连接板2013沿竖直滑轨滑动到合适的高度。连接板2013与箱体11及支撑柱2014均铰接连接。
如图1所示，所述运动跑台3位于下肢训练装置2的下方，且与减重系统1的箱体11的底部固定连接。
如图1、图17所示，所述虚拟场景游戏系统包括处理器、肢体动作采集装置和虚拟场景显示屏，所述肢体动作采集装置、虚拟场景显示屏均连接到处理器上；所述处理器内设有康复游戏子系统和人机交互子系统，康复游戏子系统内存储有多款康复游戏软件，通过人机交互子系统在处理器内实现数据交互；处理器用来建立和显示康复游戏子系统、完成肢体动作采集装置所采集数据的识别；肢体动作采集装置根据游戏需要安装于康复训练患者的下肢各个位置。
所述治疗师操作界面5安装在箱体11外表面，治疗师操作界面5内设有控制系统，所述液压丝杆、液压缸、第一驱动电机均连接到控制系统。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种康复机器人，其特征在于，包括减重系统、下肢训练装置、运动跑台、虚拟场景游戏系统和治疗师操作界面；
所述减重系统包括箱体、绳索、预减重系统和绳长调节装置；
所述预减重系统包括第一滑轮组、第一移动装置、减重弹簧、液压丝杆和第二移动装置；
所述绳长调节装置包括第三移动装置和顶升装置；
所述第一移动装置设置在箱体上端，所述第一移动装置上端设有第一滑轮组，下端设有第二移动装置，所述减重弹簧和液压丝杆平行竖向固定在第一移动装置和第二移动装置之间，所述第三移动装置设置在箱体下端，且在第二移动装置下端，所述第三移动装置下端依次设有第二滑轮组和顶升装置，所述绳索一端通过第一滑轮组引出箱体外，另一端依次穿过第一移动装置、第二移动装置和第三移动装置，并固定于第三移动装置上；
所述下肢训练装置包括下肢外骨骼装置和支撑装置；
所述下肢外骨骼装置分别设置于支撑板的左右两侧，包括机器人大腿、机器人小腿、第一传动螺杆、第一驱动装置、第二传动螺杆、第二驱动装置、髋部横杆；
所述髋部横杆水平设置，所述机器人大腿上设有大腿第一连接端，所述机器人大腿的顶端设有大腿第二连接端和大腿第三连接端，所述机器人小腿的顶端设有小腿第一连接端和小腿第二连接端；
所述大腿第二连接端与所述髋部横杆的前端通过旋转轴转动连接，所述小腿第一连接端与所述机器人大腿的底端通过旋转轴转动连接；
所述第一传动螺杆包括第一螺杆外套和第一螺杆；所述第一螺杆外套的一端与所述大腿第一连接端通过旋转轴转动连接，所述第一螺杆外套内固定有螺母；所述第一螺杆的一端从所述第一螺杆外套的另一端穿入所述第一螺杆外套内并与所述螺母螺纹连接，所述第一螺杆的另一端与所述小腿第二连接端通过旋转轴转动连接；
所述第一驱动装置包括第一驱动电机和第一传动机构，所述第一驱动电机的输出轴通过所述第一传动机构连接所述第一螺杆；
所述第二传动螺杆包括第二螺杆外套和第二螺杆；所述第二螺杆外套的一端与所述髋部横杆的后端通过旋转轴转动连接，所述第二螺杆外套内固定有螺母；所述第二螺杆的一端从所述第二螺杆外套的另一端穿入所述第二螺杆外套内并与所述螺母螺纹连接，所述第二螺杆的另一端与所述大腿第三连接端通过旋转轴转动连接；
所述第二驱动装置包括第二驱动电机和第二传动机构，所述第二驱动电机的输出轴通过所述第二传动机构连接所述第二螺杆；
所述支撑装置包括连杆，连杆一端与支撑板连接，另一端连接至连接板；所述支撑板与髋部横杆连接，所述连接板的端部与箱体连接；
所述运动跑台位于下肢训练装置的下方；
所述虚拟场景游戏系统包括处理器、肢体动作采集装置和虚拟场景显示屏，所述肢体动作采集装置、虚拟场景显示屏均连接到处理器上；所述处理器内设有康复游戏子系统和人机交互子系统，康复游戏子系统内存储有多款康复游戏软件，通过人机交互子系统在处理器内实现数据交互；处理器用来建立和显示康复游戏子系统、完成肢体动作采集装置所采集数据的识别；
所述治疗师操作界面内设有控制系统，所述液压丝杆、液压缸、第一驱动电机连接到控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种康复机器人，其特征在于，所述第一移动装置包括第一底座、第一滑杆、矩形固定块和三角块；所述第一底座固定在箱体上端，且两端分别设有上下贯穿的第一通孔，所述左端第一通孔的后面设有上下贯穿的通孔，所述第一底座中间设有上下贯穿的第一方柱孔，所述第一通孔和方柱孔之间对称设有第二通孔，所述第一滑杆穿过第一底座，所述第一滑杆下端连接矩形固定块，上端固定三角块，所述矩形固定块中间设有环形通孔，所述三角块顶端中间设有凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种康复机器人，其特征在于，所述第一滑轮组包括动滑轮和定滑轮，所述动滑轮固定在三角块中间的凹槽，所述定滑轮固定在箱体顶端。
4.根据权利要求1所述的一种康复机器人，其特征在于，所述第二移动装置包括第二底座、U形顶板、第二滑杆和第二滑架；所述第二底座和U形顶板固定于箱体中间，且同一端均设有上下贯穿的通孔，所述第二滑杆竖向平行固定于第二底座和U形顶板之间，所述第二滑架套设在第二滑杆之间，所述第二滑架中间设有第二方柱孔。
5.根据权利要求1所述的一种康复机器人，其特征在于，所述大腿第一连接端位于所述机器人大腿的前侧中部，所述大腿第二连接端位于所述机器人大腿的顶部正上方，所述大腿第三连接端位于所述机器人大腿的顶部后侧；所述小腿第一连接端位于所述机器人小腿的顶部正上方，所述小腿第二连接端位于所述机器人小腿的顶部前侧上方。
6.根据权利要求1所述的一种康复机器人，其特征在于，所述机器人大腿包括动力装置、大腿伸缩杆和大腿外套；
所述大腿伸缩杆包括第一支座、第一支撑板、第一竖直杆、第一丝杆；
所述第一支座上设有上下贯穿的第一通孔；所述第一竖直杆固定在所述第一支座底端，所述第一竖直杆上开设有前后贯通的第一长条形通槽，所述第一竖直杆底端设有上下贯穿的第二通孔，所述第二通孔与所述第一长条形通槽贯通；所述第一丝杆从上至下依次穿过第一通孔、第一长条形通槽和第二通孔；
所述第一支撑板固定在所述第一支座的侧面，所述动力装置固定在所述第一支撑板上，所述第一丝杆位于所述第一支座上方的部分连接所述动力装置；
所述大腿外套包括大腿外套内壁、第一连接件、第一螺纹套筒；
所述大腿外套内壁套在所述第一竖直杆外，所述大腿外套内壁上端固定所述第一连接件，所述第一螺纹套筒通过所述第一连接件与所述大腿外套内壁连接，所述第一螺纹套筒设置在所述第一长条形通槽内并与所述第一丝杆螺纹连接；
所述大腿第一连接端固定连接在所述大腿外套的外壁上端，所述小腿第一连接端与所述大腿外套的底端通过旋转轴转动连接。
7.根据权利要求1所述的一种康复机器人，其特征在于，所述机器人小腿包括动力装置、小腿伸缩杆和小腿外套；
所述小腿伸缩杆包括第二支座、第二支撑板、第二竖直杆和第二丝杆；
所述第二支座上设有上下贯穿的第三通孔；所述第二竖直杆固定在所述第二支座底端，所述第二竖直杆上开设有前后贯通的第二长条形通槽，所述第二竖直杆底端设有上下贯穿的第四通孔，所述第四通孔与所述第二长条形通槽贯通；所述第二丝杆从上至下依次穿过第三通孔、第二长条形通槽和第四通孔；
所述第二支撑板固定在所述第二支座的侧面，所述动力装置固定在所述第二支撑板上，所述第二丝杆位于所述第二支座上方的部分连接所述动力装置；
所述小腿外套包括小腿外套内壁、第二连接件、第二螺纹套筒；
所述小腿外套内壁套在所述第二竖直杆外，所述小腿外套内壁上端固定所述第二连接件，所述第二螺纹套筒通过所述第二连接件与所述小腿外套内壁连接，所述第二螺纹套筒设置在所述第二长条形通槽内并与所述第二丝杆螺纹连接；
所述小腿第一连接端和小腿第二连接端分别固定连接在所述小腿伸缩杆的顶端。
8.根据权利要求6或7所述的一种康复机器人，其特征在于，所述动力装置包括电机、主动带轮、同步带、被动带轮；所述电机连接控制系统；所述电机的输出轴与所述主动带轮连接，所述主动带轮通过所述同步带连接所述被动带轮。
9.根据权利要求1所述的一种康复机器人，其特征在于，所述下肢外骨骼装置还包括腿部位置调节装置和圆弧板；
所述腿部位置调节装置包括齿形活动杆和移动装置，所述移动装置包括调节栓、固定卡、套块、底座；
所述齿形活动杆贯穿所述套块；所述套块侧面设有圆孔，底端设有凹孔；所述调节栓中间设有齿轮，所述调节栓贯穿所述凹孔并与所述齿形活动杆齿轮啮合；所述固定卡贯穿所述圆孔；所述套块与所述底座固定连接；
所述底座与机器人大腿或机器人小腿固定连接；所述圆弧板与所述齿形活动杆连接。
10.根据权利要求9所述的一种康复机器人，其特征在于，所述齿形活动杆包括前后调节杆和左右调节杆，所述前后调节杆和左右调节杆均水平设置且相互垂直；所述前后调节杆和左右调节杆上各连接一个移动装置，连接在所述前后调节杆上的移动装置的底座与机器人大腿或机器人小腿固定连接，连接在所述左右调节杆上的移动装置的底座与所述圆弧板固定连接。
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