CN109223457A - 一种可穿戴式下肢外骨骼机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，包括左踏板组件、左小腿杆、带伺服装置的左旋转轴、左大腿杆、左控制盒、右踏板组件、右小腿杆、带伺服装置的右旋转轴、右大腿杆和右控制盒；左踏板组件上焊接设置有固定连接件Ⅰ，左踏板组件上通过固定连接件Ⅰ固定连接设置有左小腿杆，左小腿杆上端通过带伺服装置的左旋转轴与左大腿杆下端相连接，左大腿杆上端安装设置有左控制盒。本发明通过左小腿杆上端通过带伺服装置的左旋转轴与左大腿杆下端相连接；右小腿杆上端通过带伺服装置的右旋转轴与右大腿杆下端相连接可实现自主行走和单腿单脚的康复练习，左踏板组件和右踏板组件底部均通过行走轮转轴安装设置有行走轮；可以方便使用者进行直线移动。

Description

一种可穿戴式下肢外骨骼机器人
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种可穿戴式下肢外骨骼机器人。
背景技术
随着社会经济的快速发展，目前，对残疾人的康复治疗进行也推进的十分迅速。据统计，我国由于中风、脊髓损伤以及各种交通事故引起的肢体功能障碍患者多达几百万，而这些人中，大部分可以通过训练改善肢体功能。传统的康复训练是通过专业医生手把手教导，并借助拐杖或辅助器械让患者可以自行行走，这种方法对恢复患者的生理和心理健康具有重大的意义，同时还能减少对医生、护士的依赖，增强患者在康复过程中的生活自理能力，有着明显的效果。
专利申请号：201110029533.9公开一种外骨骼可穿戴式康复机器人，包括：下肢外骨骼，穿戴于患者下肢及腰部；肩部外骨骼，穿戴于患者肩部，位于下肢外骨骼上方；上肢外骨骼，分为左右上肢外骨骼，穿戴于患者上肢，分别位于肩部外骨骼的大臂部分的下方。该专利结构复杂，不仅包括上肢部分，还有手指部分，可以预见成本极其高昂，同时由于零部件过多，其故障率也相应的增加，同时其采用屈伸电机和旋转电机配合，其行走时，不仅进行屈伸，同时旋转，不符合人体行走的特点，其舒适性差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可穿戴式下肢外骨骼机器人。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，操作具体如下：包括左踏板组件、左小腿杆、带伺服装置的左旋转轴、左大腿杆、左控制盒、右踏板组件、右小腿杆、带伺服装置的右旋转轴、右大腿杆和右控制盒；所述左踏板组件上焊接设置有固定连接件Ⅰ，所述左踏板组件上通过固定连接件Ⅰ固定连接设置有左小腿杆，所述左小腿杆上端通过带伺服装置的左旋转轴与左大腿杆下端相连接，所述左大腿杆上端安装设置有左控制盒，所述右踏板组件上焊接设置有固定连接件Ⅱ，所述右踏板组件上通过固定连接件Ⅱ固定连接设置有右小腿杆，所述右小腿杆上端通过带伺服装置的右旋转轴与右大腿杆下端相连接，所述右大腿杆上端安装设置有右控制盒，所述左踏板组件和右踏板组件底部均通过行走轮转轴安装设置有行走轮；所述左踏板组件和右踏板组件内部安装设置有驱动电机和驱动电源；所述驱动电机驱动端通过齿轮组与行走轮转轴相互配合驱动连接；所述左小腿杆和右小腿杆上固定安装设置有小腿护套，所述左大腿杆和右大腿杆上固定安装设置有大腿护套；所述小腿护套和大腿护套上设置有固定扣。
作为优选，所述带伺服装置的左旋转轴和左踏板组件内部的驱动电机通过信号线分别与左控制盒相连接，所述带伺服装置的右旋转轴和右踏板组件内部的驱动电机通过信号线分别与右控制盒相连接。
作为优选，所述左控制盒和右控制盒上均设置有控制按钮，左控制盒和右控制盒内部设置有控制电路板和蓄电池。
作为优选，所述带伺服装置的左旋转轴和带伺服装置的右旋转轴的伺服装置均由减速机和步进电机组成。
作为优选，所述左小腿杆、左大腿杆、右小腿杆和右大腿杆内侧面上均黏贴设置有一弧形硅胶层，该弧形硅胶层通过3D打印而成，可根据每个人小腿、大腿的侧面弧度定制。
作为优选，所述右踏板组件和左踏板组件上均开设有一凹槽，该凹槽内通过螺栓固接有一鞋套，该鞋套通过3D打印而成，可根据每个人脚定制。
作为优选，所述鞋套上顶面设有一鞋口，该鞋口的左右两侧边缘上对称设有鞋带孔，用于实现脚部与鞋套的固定连接。所述鞋套的边缘设有若干固定片，安装时，通过螺栓穿过该固定片，再与凹槽内的螺栓孔连接，即可完成。
本发明结构简单，操作方便，通过左小腿杆上端通过带伺服装置的左旋转轴与左大腿杆下端相连接；右小腿杆上端通过带伺服装置的右旋转轴与右大腿杆下端相连接可实现自主行走和单腿单脚的康复练习，避免了传统采用屈伸电机和旋转电机配合，其行走舒适性差的特点；左踏板组件和右踏板组件底部均通过行走轮转轴安装设置有行走轮；可以方便使用者进行直线移动；安全性能高，运行时间长，能够根据人体的身形进行适应性调整、完善了设备与人体之间的协调性，能够辅助使用者顺利完成直线移动、避障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1为本发明实施例一种可穿戴式下肢外骨骼机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例中鞋套的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-图2所示，本发明一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，包括左踏板组件1、左小腿杆3、带伺服装置的左旋转轴6、左大腿杆4、左控制盒5、右踏板组件11、右小腿杆13、带伺服装置的右旋转轴16、右大腿杆14和右控制盒15；所述左踏板组件1上焊接设置有固定连接件Ⅰ2，所述左踏板组件1上通过固定连接件Ⅰ2固定连接设置有左小腿杆3，所述左小腿杆3上端通过带伺服装置的左旋转轴6与左大腿杆4下端相连接，所述左大腿杆4上端安装设置有左控制盒5，所述右踏板组件11上焊接设置有固定连接件Ⅱ12，所述右踏板组件11上通过固定连接件Ⅱ12固定连接设置有右小腿杆13，所述右小腿杆13上端通过带伺服装置的右旋转轴16与右大腿杆14下端相连接，所述右大腿杆14上端安装设置有右控制盒15，所述左踏板组件1和右踏板组件11底部均通过行走轮转轴安装设置有行走轮7；所述左踏板组件1和右踏板组件11内部安装设置有驱动电机和驱动电源；所述驱动电机驱动端通过齿轮组与行走轮转轴相互配合驱动连接；所述左小腿杆3和右小腿杆13上固定安装设置有小腿护套8，所述左大腿杆4和右大腿杆14上固定安装设置有大腿护套9；所述小腿护套8和大腿护套9上设置有固定扣。
值得注意的是，所述带伺服装置的左旋转轴6和左踏板组件1内部的驱动电机通过信号线分别与左控制盒5相连接，所述带伺服装置的右旋转轴16和右踏板组件11内部的驱动电机通过信号线分别与右控制盒15相连接。
值得注意的是，所述左控制盒5和右控制盒15上均设置有控制按钮10，左控制盒5和右控制盒15内部设置有控制电路板和蓄电池。
值得注意的是，所述带伺服装置的左旋转轴6和带伺服装置的右旋转轴16的伺服装置均由减速机和步进电机组成。
值得注意的是，所述左小腿杆3、左大腿杆4、右小腿杆13和右大腿杆14内侧面上均黏贴设置有一弧形硅胶层，该弧形硅胶层通过3D打印而成，可根据每个人小腿、大腿的侧面弧度定制。
值得注意的，所述右踏板组件和左踏板组件上均开设有一凹槽，该凹槽内通过螺栓固接有一鞋套17，该鞋套采用硅胶材质，通过3D打印而成，可根据每个人脚定制。所述鞋套17上顶面设有一鞋口18，该鞋口18的左右两侧边缘上对称设有鞋带孔19，用于实现脚部与鞋套的固定连接。所述鞋套的边缘设有若干固定片20，安装时，通过螺栓穿过该固定片，再与凹槽内的螺栓孔螺纹连接，即可完成。
本发明结构简单，操作方便，通过左小腿杆上端通过带伺服装置的左旋转轴与左大腿杆下端相连接；右小腿杆上端通过带伺服装置的右旋转轴与右大腿杆下端相连接可实现自主行走和单腿单脚的康复练习，避免了传统采用屈伸电机和旋转电机配合，其行走舒适性差的特点；左踏板组件和右踏板组件底部均通过行走轮转轴安装设置有行走轮；可以方便使用者进行直线移动；安全性能高，运行时间长，能够根据人体的身形进行适应性调整、完善了设备与人体之间的协调性，能够辅助使用者顺利完成直线移动、避障。
以上显示和描述了本发明的基本原理和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说明本发明的原理，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：包括左踏板组件(1)、左小腿杆(3)、带伺服装置的左旋转轴(6)、左大腿杆(4)、左控制盒(5)、右踏板组件(11)、右小腿杆(13)、带伺服装置的右旋转轴(16)、右大腿杆(14)和右控制盒(15)；所述左踏板组件(1)上焊接设置有固定连接件Ⅰ(2)，所述左踏板组件(1)上通过固定连接件Ⅰ(2)固定连接设置有左小腿杆(3)，所述左小腿杆(3)上端通过带伺服装置的左旋转轴(6)与左大腿杆(4)下端相连接，所述左大腿杆(4)上端安装设置有左控制盒(5)，所述右踏板组件(11)上焊接设置有固定连接件Ⅱ(12)，所述右踏板组件(11)上通过固定连接件Ⅱ(12)固定连接设置有右小腿杆(13)，所述右小腿杆(13)上端通过带伺服装置的右旋转轴(16)与右大腿杆(14)下端相连接，所述右大腿杆(14)上端安装设置有右控制盒(15)，所述左踏板组件(1)和右踏板组件(11)底部均通过行走轮转轴安装设置有行走轮(7)；所述左踏板组件(1)和右踏板组件(11)内部安装设置有驱动电机和驱动电源；所述驱动电机驱动端通过齿轮组与行走轮转轴相互配合驱动连接；所述左小腿杆(3)和右小腿杆(13)上固定安装设置有小腿护套(8)，所述左大腿杆(4)和右大腿杆(14)上固定安装设置有大腿护套(9)；所述小腿护套(8)和大腿护套(9)上设置有可调式固定扣。
2.如权利要求1所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述带伺服装置的左旋转轴(6)和左踏板组件(1)内部的驱动电机通过信号线分别与左控制盒(5)相连接，所述带伺服装置的右旋转轴(16)和右踏板组件(11)内部的驱动电机通过信号线分别与右控制盒(15)相连接。
3.如权利要求1所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述左控制盒(5)和右控制盒(15)上均设置有控制按钮(10)，左控制盒(5)和右控制盒(15)内部设置有控制电路板和蓄电池。
4.如权利要求1所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述带伺服装置的左旋转轴(6)和带伺服装置的右旋转轴(16)的伺服装置均由减速机和步进电机组成。
5.如权利要求1所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述左小腿杆(3)、左大腿杆(4)、右小腿杆(13)和右大腿杆(14)内侧面上均黏贴设置有一弧形硅胶层，该弧形硅胶层通过3D打印而成，可根据每个人小腿、大腿的侧面弧度定制。
6.如权利要求1所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述右踏板组件和左踏板组件上均开设有一凹槽，该凹槽内通过螺栓固接有一鞋套(17)，该鞋套通过3D打印而成，可根据每个人脚定制。
7.如权利要求6所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述鞋套(17)上顶面设有一鞋口(18)，该鞋口(18)的左右两侧边缘上对称设有鞋带孔(19)，用于实现脚部与鞋套的固定连接。
8.如权利要求7所述的一种可穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述鞋套的边缘设有若干固定片(20)，安装时，通过螺栓穿过该固定片，再与凹槽内的螺栓孔连接，即可完成。
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