CN108992259A - 一种坐站行多功能运动辅助机器人 - Google Patents

一种坐站行多功能运动辅助机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN108992259A
CN108992259A CN201810957589.2A CN201810957589A CN108992259A CN 108992259 A CN108992259 A CN 108992259A CN 201810957589 A CN201810957589 A CN 201810957589A CN 108992259 A CN108992259 A CN 108992259A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driving wheel
axis
rear pole
motor
bolts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810957589.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108992259B (zh
Inventor
刘坤
骆星吉
吉硕
孙震源
徐洪伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
刘坤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 刘坤 filed Critical 刘坤
Priority to CN201810957589.2A priority Critical patent/CN108992259B/zh
Publication of CN108992259A publication Critical patent/CN108992259A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108992259B publication Critical patent/CN108992259B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/041—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type
    • A61G5/045—Rear wheel drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/041—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type
    • A61G5/042—Front wheel drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10—Parts, details or accessories
    • A61G5/1051—Arrangements for steering
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved in a plane substantially parallel to the body-symmetrical-plane
    • A61H1/0262—Walking movement; Appliances for aiding disabled persons to walk
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/04—Wheeled walking aids for disabled persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00—General characteristics of devices
    • A61G2203/70—General characteristics of devices with special adaptations, e.g. for safety or comfort
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/04—Wheeled walking aids for disabled persons
    • A61H2003/046—Wheeled walking aids for disabled persons with braking means

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明涉及一种坐站行多功能运动辅助机器人，利用前后驱动轮的差速带动前后撑杆的张合，实现鞍座的上下往复运动和设备向前的助行运动，对标健康人体步态过程中髋关节的空间运动状态，为下肢功能障碍患者提供科学的康复运动训练、行走运动辅助与保护等使用功能；利用左右两个对称分布的曲轴转动拨动左右两个步态拨杆实现周期性前后交错摆动，可在步态行走时为大腿提供抬腿助力；惯性块装置可通过紧急自锁，在突然发生意外失衡跌倒时为使用者提供稳定支撑。从走行辅助功能调姿成坐姿功能时也可实现轮椅功能。操作简单并可以实现多功能切换，机械结构设计尺寸适合在家庭环境中使用，在养老助残医疗器械等领域有着广阔的市场应用前景。

Description

一种坐站行多功能运动辅助机器人
技术领域
本发明涉及一种智能康复机器人领域的康复运动辅助与保护设备，适用于下肢功能障碍患者和老龄化人群，可为使用者提供科学的步态运动康复训练、助行与保护。
背景技术
据统计，目前我国每年由于脑卒中等疾病引起的下肢功能障碍患者数量庞大，研究显示科学的运动康复训练可有效改善肢体运动功能。另外随着我国逐渐步入老龄化社会，助老助残问题也得到了社会的广泛关注。康复机器人可有效降低康复医师的工作强度，同时还能满足不同患者的训练强度要求，因此有着广泛的应用需求。
经过对现有发明专利的检索发现，中国专利申请号：201010543205.6,公开了一种坐式外骨骼下肢康复机器人，包括：坐式辅助机构、下肢康复机构和外骨骼护罩机构。通过下肢康复机构中的电机驱动带动患者腿部训练。该发明训练功能单一，只能实现患者坐姿状态下的康复训练，且下肢康复机构中小腿部分不能调长，互换性差。中国专利申请号：2010199188.9，公开了一种车载移动式助走外骨骼康复机器人，包含辅助移动平台和与之相连的下肢外骨骼机构，该发明加大了外骨骼机构的运动空间以实现更多的康复训练功能，同时对人体下肢关节起到限位保护作用，但是该发明结构复杂，占用空间大，不太适用于家庭应用
发明内容
本发明依据康复人群对康复机器人的使用需求，提供一种坐站行多功能运动辅助机器人。通过改变前后驱动轮之间的距离和调整鞍座的高度，满足设备的功能互换。利用前后驱动轮的差速实现鞍座的上下往复运动和设备向前的助行运动，对标健康人体步态过程中髋关节的空间运动状态，为下肢功能障碍患者提供科学的康复运动训练与行走运动辅助与保护；利用左右两个对称分布的曲轴轴径运动实现左右两个步态拨杆的周期性前后交错摆动。患者可以根据自身康复状态，选取匹配强度的训练模式，提高训练效果。在设备处于辅助行走使用状态时，如果使用者突然发生意外失衡跌倒，惯性块装置紧急自锁设备的运动自由度，保护患者不受二次伤害。调姿电机可使机器人由行走模式转化为坐姿模式，当获得限位撑杆的反馈信号后自动停机并限位，机械结构改变后的机器人即可做轮椅使用，供电状态下可作为电动轮椅，断电状态下可转换成手动推行轮椅模式，体现了本发明一机多功能的设计。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
坐站行多功能运动辅助机器人，包括推手1、轴控箱2、前撑杆轴固件3、一号螺栓4、后撑杆上臂5、前撑杆6、调姿电机7、限位撑杆8、后撑杆下臂9、支撑轮10、护带11、鞍座12、扶手13、步态拨杆14、脚踏板15、三个驱动轮16。其中，所述坐站行多功能运动辅助机器人通过三个驱动轮16实现移动。前面两个驱动轮16可同速转动，通过与后面一个驱动轮16之前的差速，实现辅助机器人前撑杆6和后撑杆上臂5在矢状面内的张合运动；所述前撑杆6的下端与驱动轮16的侧挡板1602的凸轴为间隙配合，前撑杆6上端与前撑杆轴固件3通过一号螺栓4连接；所述脚踏板15与前撑杆6的相应位置铰接；所述前撑杆轴固件3组装后整体嵌套在轴控箱2内部的一号连接组件203外径上，可自由转动，其中内置于前撑杆轴固件3的阻尼器302内径与紧固座2032固连，阻尼器302可为设备的张合运动提供阻尼力，使得运动更加平顺，提高使用的舒适感。所述支撑轮10铰接固定在后撑杆下臂9上。所述后撑杆下臂9的下端与驱动轮16电机的侧挡板1602的凸轴为间隙配合，后撑杆下臂9的上端与调姿电机7外壳固连，后撑杆上臂5的下端与调姿电机7转子固连，通过调姿电机7的转动调节后撑杆下臂9和后撑杆上臂5的夹角，可改变设备整体高度，也可实现对使用者的站姿或坐姿的动态调姿效果；限位撑杆8固连于后撑杆下臂9的相应位置，当设备处于高度下降的调姿过程时，一旦后撑杆上臂5与限位撑杆8接触，表示调姿过程结束，位撑杆8向上提供稳定的卡位支撑作用使设备转为坐姿功能；后撑杆上臂5的上端嵌套在轴控箱2内部的二号连接组件209的外套轴上2092外径上；所述鞍座12与螺纹内轴2095间隙配合；所述护带11的右端与轴控箱2的相应位置固连，左端与轴控箱2卡扣连接，为患者提供保护，防止患者向前扑倒。
所述轴控箱2包含锂电池201、推手封装箱202、一号连接组件203、限位滑块204、主轴封装箱205、轴承支座206、曲轴207、轴承208、二号连接组件209、电磁继电器210、弹簧211、大锥齿轮212、小锥齿轮213、曲轴驱动电机214。所述小锥齿轮213固连于曲轴驱动电机214转子上并与固连于曲轴207上的大锥齿轮212啮合，实现转向传动并减速的效果；曲轴207两端与轴承支座206和轴承208过盈配合，实现稳定支撑，轴承208嵌入主轴封装箱205一侧的内开孔并过盈配合，左右两个主轴封装箱205内的两个曲轴207初始安装角度相位差180度。弹簧211套在电磁继电器210上的限位滑块204内侧，并一起固定在主轴封装箱205内底面处。
所述一号连接组件203包含二号紧固片2031、三号螺栓2091、销键2094、紧固座2032，所述二号紧固片2031与紧固座2032螺纹连接并用销键2094紧固为一体，再通过三号螺栓2091向左将二号紧固片2031与推手封装箱202固连，向右将紧固座2032与主轴封装箱205固连，轴控箱2内另一侧相同零部件的装配关系相同。
所述二号连接组件包含三号螺栓2091、外套轴2092、一号紧固片2093、销键2094、螺纹内轴2095。所述外套轴2092套在与螺纹内轴2095外，并且内部通过销键2094固连；螺纹内轴2095两端的螺纹外径与两片一号紧固片2093开孔的内螺纹连接并用销键固定；再通过两组三号螺栓2091分别将两片一号紧固片2093向左和向右分别与两侧的两个主轴封装箱205固连。
所述前撑杆轴固件3包含一号封装盖301、阻尼器302、隔板303、二号螺栓304、锁姿惯性快305、单向旋转弹簧306、二号封装盖307、一号螺栓4。所述阻尼器302包含阻尼器外壳3021、阻尼液3022、阻尼器内壳3023，按顺序封装成一体件。所述一号封装盖301、阻尼器302、隔板303按顺序装配并用二号螺栓304紧固；所述锁姿惯性块305的内孔套于二号封装盖307的内置销轴上并间隙配合，所述单向旋转弹簧306也套在二号封装盖307的内置销轴上，并且两侧簧头分别卡在锁姿惯性快305与二号封装盖307的凸舌部分；所述一号封装盖301与二号封装盖307通过一号螺栓4紧固，将内部所有零件封装为一体组装构件，固定于前撑杆6上端。
所述步态拨杆14包含内套管1401、外套管1402、拨板1403。所述内套管1401上端与曲轴207的轴径间隙铰接配合，下端插入外套管1402的空腔内并紧固，外套管1402上端两个凸销与主轴封装箱205底面相应位置开孔铰接，形成步态拨杆14的摆动轴，左右两个主轴封装箱205内的两个曲轴207初始安装角度相位差180度并被同速驱动旋转。
所述驱动轮16包含四号螺栓1601、侧挡板1602、大直齿轮1603、小直齿轮1604、驱动轮电机1605、电机箱1606、驱动轮内圈1607、滚珠1608、驱动轮外圈1609。所述驱动轮电机1605通过销固在转子轴上的小直齿轮1604将动力传递给所啮合的大直齿轮1603，再由四号螺栓1601将驱动轮电机1605、大直齿轮1603和小直齿轮1604封装在侧挡板1602与电机箱1606内部，最后整体焊接固定在驱动轮内圈1607的内壁上。所述驱动轮内圈1607置于驱动轮外圈1609内壁，二者之间通过滚珠1608配合，实现无阻滚动；所述大直齿轮1603透过驱动轮内圈1607所开孔，与驱动轮外圈1609内壁的齿轮槽啮合，带动驱动轮外圈1609在地面做纯滚动，进而可实现所述机器人的移动。
本发明的有益效果在于：该坐站行辅助机器人操作简单，机械结构的设计尺寸适合家庭环境中使用，并且可以实现多功能能切换，在老年化人口日益增长的社会背景下，可提供步态助行、运动训练与保护、和电动轮椅等多种功能，填补了本领域的技术空白，既可减轻康复科医师的工作量，提康复训练效率，又可为无人看护的空巢老人群体提供一款实用的智能运动辅助机械设备。在养老助残医疗器械等领域有着广阔的市场应用前景。造价低，重量轻，填补对标健康人体站起运动学规律进行站起运动康复训练机器人产品领域的空白，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明在行走助行模式下的等轴视图
图2为本发明在坐姿轮椅模式下的等轴视图
图3为本发明的轴控箱的结构示意图
图4为本发明的一号连接组件的结构爆炸图
图5为本发明的二号连接组件的结构爆炸图
图6为本发明的前撑杆轴固件的结构爆炸图(右视角)
图7为本发明的前撑杆轴固件的结构爆炸图(左视角)
图8为本发明的阻尼器的剖视图
图9为本发明的步态拨杆的结构爆炸图
图10为本发明的驱动轮的结构爆炸图
图11为本发明的软件控制流程图
表1图1和图2中各零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
1 推手 7 调姿电机 13 扶手
2 轴控箱 8 限位撑杆 14 步态拨杆
3 前撑杆轴固件 9 后撑杆下臂 15 脚踏板
4 一号螺栓 10 支撑轮 16 驱动轮
5 后撑杆上臂 11 护带
6 前撑杆 12 鞍座
表2图3中各零部件明细表
表3图4中零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
2031 二号紧固片 2032 紧固座 2091 三号螺栓2091
2094 销键
表4图5中零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
2091 三号螺栓2091 2093 一号紧固片 2095 螺纹内轴
2092 外套轴 2094 销键
表5图6和图7中零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
301 一号封装盖 304 二号螺栓 307 二号封装盖
302 阻尼器 305 锁姿惯性快
303 隔板 306 单向旋转弹簧
表6图8中零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
3021 阻尼器外壳 3022 阻尼液 3023 阻尼器内壳
表7图9中零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
1401 内套管 1402 外套管 1403 拨板
表8图10中零部件明细表
序号 部件名称 序号 部件名称 序号 部件名称
1601 四号螺栓 1604 小直齿轮 1607 驱动轮内圈
1602 侧挡板 1605 驱动轮电机 1608 滚珠
1603 大直齿轮 1606 电机箱 1609 驱动轮外圈
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
如图1和图2所示，坐站行多功能运动辅助机器人，包括推手1、轴控箱2、前撑杆轴固件3、一号螺栓4、后撑杆上臂5、前撑杆6、调姿电机7、限位撑杆8、后撑杆下臂9、支撑轮10、护带11、鞍座12、扶手13、步态拨杆14、脚踏板15、三个驱动轮16。其中，所述坐站行多功能运动辅助机器人通过三个驱动轮16实现移动。前面两个驱动轮16可同速转动，通过与后面一个驱动轮16之前的差速，实现辅助机器人前撑杆6和后撑杆上臂5在矢状面内的张合运动，进而带动轴控箱2在向前行进的同时，也可以实现周期性的上下移动，最终可以通过配套软件的控制，按照定制程序，实现对标健康人体向前行走时，对髋关节的曲线向前推进，达到良好的步行辅助或康复运动训练模拟。所述前撑杆6的下端与驱动轮16的侧挡板1602的凸轴为间隙配合，前撑杆6上端与前撑杆轴固件3通过一号螺栓4连接；所述脚踏板15与前撑杆6的相应位置铰接，在轮椅模式下可以把脚踏板15展开，为使用者提供脚踏支撑；在行走助行模式下，脚踏板15向上收起，不影响行走空间。所述前撑杆轴固件3组装后整体嵌套在轴控箱2内部的一号连接组件203外径上，可自由转动，其中内置于前撑杆轴固件3的阻尼器302内径与紧固座2032固连，阻尼器302可为设备的张合运动提供阻尼力，使得运动更加平顺，提高使用的舒适感。所述支撑轮10铰接固定在后撑杆下臂9上。所述后撑杆下臂9的下端与驱动轮16电机的侧挡板1602的凸轴为间隙配合，后撑杆下臂9的上端与调姿电机7外壳固连，后撑杆上臂5的下端与调姿电机7转子固连，通过调姿电机7的转动调节后撑杆下臂9和后撑杆上臂5的夹角，可根据不同使用者的身高适当调整设备的初始使用高度；也可以在步行助行模式下或者站起下蹲康复训练模式下，实现对使用者的行走姿态、站立姿态与坐姿的动态调姿辅助。限位撑杆8固连于后撑杆下臂9的相应位置，当设备处于高度下降的调姿过程时，一旦后撑杆上臂5与限位撑杆8接触，表示调姿过程结束，位撑杆8向上提供稳定的卡位支撑作用使设备转为坐姿功能；后撑杆上臂5的上端嵌套在轴控箱2内部的二号连接组件209的外套轴上2092外径上；所述鞍座12与螺纹内轴2095间隙配合；所述护带11的右端与轴控箱2的相应位置固连，左端与轴控箱2卡扣连接，为患者提供保护，防止患者向前扑倒。
如图3所示，所述轴控箱2包含锂电池201、推手封装箱202、一号连接组件203、限位滑块204、主轴封装箱205、轴承支座206、曲轴207、轴承208、二号连接组件209、电磁继电器210、弹簧211、大锥齿轮212、小锥齿轮213、曲轴驱动电机214。所述小锥齿轮213固连于曲轴驱动电机214转轴上并与固连于曲轴207上的大锥齿轮212啮合，实现转向传动并减速的效果；曲轴207两端与轴承支座206和轴承208过盈配合，实现稳定支撑，轴承208嵌入主轴封装箱205一侧的内开孔并过盈配合，左右两个主轴封装箱205内的两个曲轴207初始安装角度相位差180度，通过共轴驱动，实现180度相位差的等速转动。弹簧211套在电磁继电器210上的限位滑块204内侧，并一起固定在主轴封装箱205内底面处。
如图4所示，所述一号连接组件203包含二号紧固片2031、三号螺栓2091、销键2094、紧固座2032，所述二号紧固片2031与紧固座2032螺纹连接并用销键2094紧固为一体，再通过三号螺栓2091向左将二号紧固片2031与推手封装箱202固连，向右将紧固座2032与主轴封装箱205固连，轴控箱2内另一侧相同零部件的装配关系相同。
如图5所示，所述二号连接组件包含三号螺栓2091、外套轴2092、一号紧固片2093、销键2094、螺纹内轴2095。所述外套轴2092套在与螺纹内轴2095外，并且内部通过销键2094固连；螺纹内轴2095两端的螺纹外径与两片一号紧固片2093开孔的内螺纹连接并用销键固定；再通过两组三号螺栓2091分别将两片一号紧固片2093向左和向右分别与两侧的两个主轴封装箱205固连。
如图6、图7和图8所示，所述前撑杆轴固件3包含一号封装盖301、阻尼器302、隔板303、二号螺栓304、锁姿惯性快305、单向旋转弹簧306、二号封装盖307、一号螺栓4。所述阻尼器302包含阻尼器外壳3021、阻尼液3022、阻尼器内壳3023，按顺序封装成一体件。所述一号封装盖301、阻尼器302、隔板303按顺序装配并用二号螺栓304紧固；所述锁姿惯性块305的内孔套于二号封装盖307的内置销轴上并间隙配合，所述单向旋转弹簧306也套在二号封装盖307的内置销轴上，并且两侧簧头分别卡在锁姿惯性快305与二号封装盖307的凸舌部分；所述一号封装盖301与二号封装盖307通过一号螺栓4紧固，将内部所有零件封装为一体组装构件，连接固定前撑杆6上端。当步态辅助行走或是站起坐下训练模式下，患者因肌肉乏力而突然下跌时，鞍座12下降加速度会大于系统预设安全值，锁姿惯性块305绕二号封装盖307的内置销轴旋转使得其内侧齿牙与紧固座2032上的齿槽啮合锁死，使得辅助机器人保持当前姿势，避免患者跌倒而起到保护作用。
如图9所示，所述步态拨杆14包含内套管1401、外套管1402、拨板1403。所述内套管1401上端与曲轴207的轴径间隙铰接配合，下端插入外套管1402的空腔内并紧固，其长度可以根据使用者的大腿长度适当调节，所述外套管1402上端两个凸销与主轴封装箱205底面相应位置开孔铰接，形成步态拨杆14的摆动轴，左右两个主轴封装箱205内的两个曲轴207初始安装角度相位差180度并被同速驱动旋转，继而带动左右两个内套管1401前后交错摆动，进而带动外套管1402及所铰接的拨板1403前后交错摆动，从而通过拨板1403对人体大腿向前向上推动，使大腿可实现模拟步态下往复交错的前后摆动，为具有下肢功能障碍的患者提供向前行走的抬腿助力。
如图10所示，所述驱动轮16包含四号螺栓1601、侧挡板1602、大直齿轮1603、小直齿轮1604、驱动轮电机1605、电机箱1606、驱动轮内圈1607、滚珠1608、驱动轮外圈1609。所述驱动轮电机1605通过销固在转子轴上的小直齿轮1604将动力传递给所啮合的大直齿轮1603，再由四号螺栓1601将驱动轮电机1605、大直齿轮1603和小直齿轮1604封装在侧挡板1602与电机箱1606内部，最后整体焊接固定在驱动轮内圈1607的内壁上。所述驱动轮内圈1607置于驱动轮外圈1609内壁，二者之间通过滚珠1608配合，实现无阻滚动；所述大直齿轮1603透过驱动轮内圈1607所开孔，与驱动轮外圈1609内壁的齿轮槽啮合，带动驱动轮外圈1609在地面滚动，进而可实现所述机器人的移动。
如图11所示，所述辅助机器人处于辅助行走与保护模式时，调姿电机7处于抱死状态，支撑轮10悬空，不起支撑作用。前面两个驱动轮16可同速转动，当后驱动轮16的转速高于前驱动轮16的转速时，前撑杆6与后撑杆上臂5之间的夹角变小，轴控箱2竖直向上升高，进而带动鞍座12升高；反之鞍座12下降，从而实现鞍座12在竖直方向上周期性的上下往复运动。因此，通过前后驱动轮16之前的差速，实现辅助机器人前撑杆6和后撑杆上臂5在矢状面内的张合运动，进而带动轴控箱2在向前行进的同时，也可以实现周期性的上下移动，最终可以通过配套软件的控制，按照定制程序，实现对标健康人体向前行走时，通过鞍座12带动人体髋关节的曲线向前推进，达到良好的步行辅助或康复运动训练模拟。同时，轴控箱2内部的曲轴驱动电机214启动，通过前述传动关系，带动两个曲轴207实现180度相位差的等速转动，步态拨杆14在曲轴207驱动下对人体大腿向前向上推动，使大腿可实现模拟步态下往复交错的前后摆动，为具有下肢功能障碍的患者提供向前行走的抬腿助力。所述辅助机器人由行走模式转换为坐姿模式时，固连于每个主轴封装箱205内壁的电磁继电器210启动，其内的限位滑块204被吸回，同时压缩其上的弹簧211，使得二号封装盖307外壁上的凸台能够在紧固座2032的内滑槽中顺利滑行进而实现前撑杆6的转动；继而后驱动轮16抱死同时调姿电机7启动，后撑杆下臂9开始绕其下端轴线做定轴转动直到支撑轮10触地为止，同时后撑杆上臂5绕调姿电机7的轴线做定轴转动直到其与限位撑杆8接触后调姿电机7关停，此时电磁继电器210关闭，限位滑块204在弹簧211的作用下恢复原位，使得二号封装盖307处于锁死状态进而使得前撑杆6保持锁死状态，随后前驱动轮16抱死使得机器人结构处于稳定的坐姿状态。再者，在此机械结构姿态下，如果仅释放三个驱动轮16的转动，即可作为手动式推动轮椅使用。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：包括推手(1)、轴控箱(2)、前撑杆轴固件(3)、一号螺栓(4)、后撑杆上臂(5)、前撑杆(6)、调姿电机(7)、限位撑杆(8)、后撑杆下臂(9)、支撑轮(10)、护带(11)、鞍座(12)、扶手(13)、步态拨杆(14)、脚踏板(15)、三个驱动轮(16)；其中，所述坐站行多功能运动辅助机器人通过三个驱动轮(16)实现移动；前面两个驱动轮(16)可同速转动，通过与后面一个驱动轮(16)之前的差速，实现辅助机器人前撑杆(6)和后撑杆上臂(5)在矢状面内的张合运动；所述前撑杆(6)的下端与驱动轮(16)的侧挡板(1602)的凸轴为间隙配合，前撑杆(6)上端与前撑杆轴固件(3)通过一号螺栓(4)连接；所述脚踏板(15)与前撑杆(6)的相应位置铰接；所述前撑杆轴固件(3)组装后整体嵌套在轴控箱(2)内部的一号连接组件(203)外径上，可自由转动，其中内置于前撑杆轴固件(3)的阻尼器(302)内径与紧固座(2032)固连，阻尼器(302)可为设备的张合运动提供阻尼力，使得运动更加平顺，提高使用的舒适感；所述支撑轮(10)铰接固定在后撑杆下臂(9)上；所述后撑杆下臂(9)的下端与驱动轮(16)电机的侧挡板(1602)的凸轴为间隙配合，后撑杆下臂(9)的上端与调姿电机(7)外壳固连，后撑杆上臂(5)的下端与调姿电机(7)转子固连，通过调姿电机(7)的转动调节后撑杆下臂(9)和后撑杆上臂(5)的夹角，可改变设备整体高度，也可实现对使用者的站姿或坐姿的动态调姿效果；限位撑杆(8)固连于后撑杆下臂(9)的相应位置，当设备处于高度下降的调姿过程时，一旦后撑杆上臂(5)与限位撑杆(8)接触，表示调姿过程结束，限位撑杆(8)向上提供稳定的卡位支撑作用使设备转为坐姿功能；后撑杆上臂(5)的上端嵌套在轴控箱(2)内部的二号连接组件(209)的外套轴上(2092)外径上；所述鞍座(12)与螺纹内轴(2095)间隙配合；所述护带(11)的右端与轴控箱(2)的相应位置固连，左端与轴控箱(2)卡扣连接，为患者提供保护，防止患者向前扑倒。
2.根据权利要求1所述的坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：所述轴控箱(2)包含锂电池(201)、推手封装箱(202)、一号连接组件(203)、限位滑块(204)、主轴封装箱(205)、轴承支座(206)、曲轴(207)、轴承(208)、二号连接组件(209)、电磁继电器(210)、弹簧(211)、大锥齿轮(212)、小锥齿轮(213)、曲轴驱动电机(214)；所述小锥齿轮(213)固连于曲轴驱动电机(214)转子上并与固连于曲轴(207)上的大锥齿轮(212)啮合，实现转向传动并减速的效果；曲轴(207)两端与轴承支座(206)和轴承(208)过盈配合，实现稳定支撑，轴承(208)嵌入主轴封装箱(205)一侧的内开孔并过盈配合，左右两个主轴封装箱(205)内的两个曲轴(207)初始安装角度相位差180度；弹簧(211)套在电磁继电器(210)上的限位滑块(204)内侧，并一起固定在主轴封装箱(205)内底面处。
3.根据权利要求1所述的坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：所述一号连接组件(203)包含二号紧固片(2031)、三号螺栓(2091)、销键(2094)、紧固座(2032)，所述二号紧固片(2031)与紧固座(2032)螺纹连接并用销键(2094)紧固为一体，再通过三号螺栓(2091)向左将二号紧固片(2031)与推手封装箱(202)固连，向右将紧固座(2032)与主轴封装箱(205)固连，轴控箱(2)内另一侧相同零部件的装配关系相同。
4.根据权利要求1所述的坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：所述二号连接组件(209)包含三号螺栓(2091)、外套轴(2092)、一号紧固片(2093)、销键(2094)、螺纹内轴(2095)；所述外套轴(2092)套在与螺纹内轴(2095)外，并且内部通过销键(2094)固连；螺纹内轴(2095)两端的螺纹外径与两片一号紧固片(2093)开孔的内螺纹连接并用销键固定；再通过两组三号螺栓(2091)分别将两片一号紧固片(2093)向左和向右分别与两侧的两个主轴封装箱(205)固连。
5.根据权利要求1所述的坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：所述前撑杆轴固件(3)包含一号封装盖(301)、阻尼器(302)、隔板(303)、二号螺栓(304)、锁姿惯性快(305)、单向旋转弹簧(306)、二号封装盖(307)、一号螺栓(4)；所述阻尼器(302)包含阻尼器外壳(3021)、阻尼液(3022)、阻尼器内壳(3023)，按顺序封装成一体件；所述一号封装盖(301)、阻尼器(302)、隔板(303)按顺序装配并用二号螺栓(304)紧固；所述锁姿惯性块(305)的内孔套于二号封装盖(307)的内置销轴上并间隙配合，所述单向旋转弹簧(306)也套在二号封装盖(307)的内置销轴上，并且两侧簧头分别卡在锁姿惯性快(305)与二号封装盖(307)的凸舌部分；所述一号封装盖(301)与二号封装盖(307)通过一号螺栓(4)紧固，将内部所有零件封装为一体组装构件，固定于前撑杆(6)上端。
6.根据权利要求1所述的坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：所述步态拨杆(14)包含内套管(1401)、外套管(1402)、拨板(1403)；所述内套管(1401)上端与曲轴(207)的轴径间隙铰接配合，下端插入外套管(1402)的空腔内并紧固，外套管(1402)上端两个凸销与主轴封装箱(205)底面相应位置开孔铰接，形成步态拨杆(14)的摆动轴，左右两个主轴封装箱(205)内的两个曲轴(207)初始安装角度相位差180度并被同速驱动旋转。
7.根据权利要求1所述的坐站行多功能运动辅助机器人，其特征在于：所述驱动轮(16)包含四号螺栓(1601)、侧挡板(16020、大直齿轮(1603)、小直齿轮(1604)、驱动轮电机(1605)、电机箱(1606)、驱动轮内圈(1607)、滚珠(1608)、驱动轮外圈(1609)；所述驱动轮电机(1605)通过销固在转子轴上的小直齿轮(1604)将动力传递给所啮合的大直齿轮(1603)，再由四号螺栓(1601)将驱动轮电机(1605)、大直齿轮(1603)和小直齿轮(1604)封装在侧挡板(1602)与电机箱(1606)内部，最后整体焊接固定在驱动轮内圈(1607)的内壁上；所述驱动轮内圈(1607)置于驱动轮外圈(1609)内壁，二者之间通过滚珠(1608)配合，实现无阻滚动；所述大直齿轮(1603)透过驱动轮内圈(1607)所开孔，与驱动轮外圈(1609)内壁的齿轮槽啮合，带动驱动轮外圈(1609)在地面做纯滚动，进而可实现所述机器人的移动。
CN201810957589.2A 2018-08-22 2018-08-22 一种坐站行多功能运动辅助机器人 Active CN108992259B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810957589.2A CN108992259B (zh) 2018-08-22 2018-08-22 一种坐站行多功能运动辅助机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810957589.2A CN108992259B (zh) 2018-08-22 2018-08-22 一种坐站行多功能运动辅助机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108992259A true CN108992259A (zh) 2018-12-14
CN108992259B CN108992259B (zh) 2020-05-01

Family

ID=64594034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810957589.2A Active CN108992259B (zh) 2018-08-22 2018-08-22 一种坐站行多功能运动辅助机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108992259B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110524520A (zh) * 2019-09-03 2019-12-03 安徽理工大学 一种多功能助力机械
CN111588557A (zh) * 2020-06-10 2020-08-28 哈尔滨商业大学 一种辅助行走机构辅助站立装置的设计方法
CN111920641A (zh) * 2020-08-03 2020-11-13 合肥市擎海信息科技有限公司 一种患者腿部恢复治疗用辅助行走装置
CN112847445A (zh) * 2021-01-12 2021-05-28 深圳市万德昌创新智能有限公司 一种协助老年人日常交通出行的智能机器人
CN112842720A (zh) * 2021-01-26 2021-05-28 刘坤 一种可搭乘助行机器人
CN114470659A (zh) * 2022-03-15 2022-05-13 云南师范大学 一种运动康复腿部力量训练装置
FR3126958A1 (fr) 2021-09-16 2023-03-17 Horus Marie Siddharta 2030 Véhicule terrestre compact à haute mobilité

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0857004A (ja) * 1994-08-25 1996-03-05 Aprica Kassai Inc 歩行補助器
US7150722B1 (en) * 2005-05-27 2006-12-19 Anthony Tyrrell Therapeutic walker
EP2062559A1 (de) * 2007-11-20 2009-05-27 Gerd Kaspar Gehhilfe mit Kommunikationseinheit
WO2009101509A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-20 Globetrotter Swiss Ag Schiebesessel
TWM424943U (en) * 2011-09-09 2012-03-21 Miao-Yuan Huang Walking-aid vehicle with Bi-directionally adjustable seat
DE102015202926A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zur Unterstützung der Mobilität

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0857004A (ja) * 1994-08-25 1996-03-05 Aprica Kassai Inc 歩行補助器
US7150722B1 (en) * 2005-05-27 2006-12-19 Anthony Tyrrell Therapeutic walker
EP2062559A1 (de) * 2007-11-20 2009-05-27 Gerd Kaspar Gehhilfe mit Kommunikationseinheit
WO2009101509A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-20 Globetrotter Swiss Ag Schiebesessel
TWM424943U (en) * 2011-09-09 2012-03-21 Miao-Yuan Huang Walking-aid vehicle with Bi-directionally adjustable seat
DE102015202926A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zur Unterstützung der Mobilität

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110524520A (zh) * 2019-09-03 2019-12-03 安徽理工大学 一种多功能助力机械
CN111588557A (zh) * 2020-06-10 2020-08-28 哈尔滨商业大学 一种辅助行走机构辅助站立装置的设计方法
CN111920641A (zh) * 2020-08-03 2020-11-13 合肥市擎海信息科技有限公司 一种患者腿部恢复治疗用辅助行走装置
CN112847445A (zh) * 2021-01-12 2021-05-28 深圳市万德昌创新智能有限公司 一种协助老年人日常交通出行的智能机器人
CN112842720A (zh) * 2021-01-26 2021-05-28 刘坤 一种可搭乘助行机器人
CN112842720B (zh) * 2021-01-26 2022-08-30 刘坤 一种可搭乘助行机器人
FR3126958A1 (fr) 2021-09-16 2023-03-17 Horus Marie Siddharta 2030 Véhicule terrestre compact à haute mobilité
CN114470659A (zh) * 2022-03-15 2022-05-13 云南师范大学 一种运动康复腿部力量训练装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108992259B (zh) 2020-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108992259A (zh) 一种坐站行多功能运动辅助机器人
CN104590412B (zh) 一种多功能仿生弹跳及行走机器人
CN104590413B (zh) 一种仿生弹跳及行走机构
CN108042316A (zh) 一种外骨骼机器人仿生变刚度柔性膝关节
CN106333829B (zh) 一种外骨骼式多自由度下肢康复助力机构
JP2022130730A (ja) エクソスケルトンとプロキシ
CN104721016B (zh) 一种用于下肢康复机器人的3ups并联变胞机构
CN104869970B (zh) 可重新配置的外骨骼
CN107625589B (zh) 一种可折展的外骨骼轮椅一体化多功能移动辅助机器人
CN107137207A (zh) 基于绳‑滑轮机构的欠驱动下肢助力外骨骼机器人
CN103040594B (zh) 一种准被动式踝关节运动助力装置
CN102795275B (zh) 仿生机械恐龙
CN102211627A (zh) 一种基于仿生设计的四腿机器人机构
CN105456002A (zh) 一种能够实现正常步态型的康复训练机器人
CN103126851A (zh) 步态训练机械腿
CN107128385A (zh) 一种具有腿部联动与缓冲特性的仿蝗虫弹跳机器人
CN103190972B (zh) 一种具有球销副的踝关节辅助康复装置
CN111012627A (zh) 一种有源上肢运动康复助力外骨骼
Chan et al. Knee energy harvester with variable transmission to reduce the effect on the walking gait
CN110192966A (zh) 一种下肢助力装置
Nakayama et al. A new gravity compensation mechanism for lower limb rehabilitation
CN108143042B (zh) 一种按摩鞋
CN113146579B (zh) 一种基于被动变刚度阻尼器的跨关节负重支撑装置
CN109998868B (zh) 一种仿生步态运动训练机器人
CN106074091B (zh) 用于康复训练的多自由度扶持机器人及其操作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190829

Address after: 130012 Changchun Qianjin Street, Jilin, No. 2699

Applicant after: Jilin University

Address before: 130000 Renmin Street 142, Nanguan District, Changchun City, Jilin Province

Applicant before: Liu Kun

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant