CN109316317A - 一种下肢外骨骼机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下肢外骨骼机器人，包括背部缓冲囊，所述背部缓冲囊两侧下端通过背部支撑杆连接有大腿杆件，所述大腿杆件下端通过膝关节驱动电机连接有小腿杆件，所述小腿杆件下端通过电动伸缩杆连接有支撑块，所述支撑块下端设有脚套，所述背部缓冲囊内填充有缓冲材料，还包括大腿卡片、小腿卡片，所述大腿卡片、小腿卡片均为弧形，分别通过U形卡套与所述大腿杆件、小腿杆件活动连接；所述支撑块上端通过带伺服装置的万向节与所述电动伸缩杆的下端相连。本发明结构简单，操作方便，可根据三维数字罗盘进行大腿杆件、小腿杆件以及脚套之间角度的实时监测调节，从而适应不同人员的训练强度，提高了整个装置的舒适性。

Description

一种下肢外骨骼机器人
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。
申请号201410735565.4提出了一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人，其特征在于髋关节和膝关节都加有驱动器，四个驱动器增加了外骨骼机器人的重量且使电池的使用时间大大减少，无法根据每个人的运动模式进行支撑模式的调整，也不具有防摔措施。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种下肢外骨骼机器人。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种下肢外骨骼机器人，包括背部缓冲囊，所述背部缓冲囊两侧下端通过背部支撑杆连接有大腿杆件，所述大腿杆件下端通过膝关节驱动电机连接有小腿杆件，所述小腿杆件下端通过电动伸缩杆连接有支撑块，所述支撑块下端设有脚套，所述背部缓冲囊内填充有缓冲材料，还包括大腿卡片、小腿卡片，所述大腿卡片、小腿卡片均为弧形，分别通过U形卡套与所述大腿杆件、小腿杆件活动连接；所述支撑块上端通过带伺服装置的万向节与所述电动伸缩杆的下端相连，所述大腿杆件、小腿杆件、脚套内均安装有三维数字罗盘，所述背部支撑杆上设有一控制器，所述控制器的输入端与所述三维数字罗盘相连，输出端与所述万向节、膝关节驱动电机相连。
进一步地，所述大腿卡片、小腿卡片内侧均通过魔术贴固定连一弧形硅胶片。
进一步地，所述U形卡套的两侧壁上开设有与所述大腿卡片、小腿卡片8相配合的滑轨，且所述U形卡套上螺纹连接有锁止螺钉。
进一步地，所述万向节内嵌安装在所述支撑块上顶端开设的安装槽内。
进一步地，所述控制器为PLC控制器，其上安装有一显示屏和一操控盘，用户可以通过显示屏和操控盘进行支撑模式自动/手动的选择。
进一步地，所述背部支撑杆上端通过内载有记忆鱼骨的棉布连接块安装有一腰带。
进一步地，所述大腿卡片、小腿卡片通过螺栓与所述U形卡套的一侧外壁固接。
进一步地，如权利要求所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述大腿杆件由上部大腿杆件、下部大腿杆件构成，上部大腿杆件下端插入下部大腿杆件上端的开孔，且下部大腿杆件上设有相配合的锁止螺栓。
本发明结构简单，操作方便，可根据三维数字罗盘进行大腿杆件、小腿杆件以及脚套之间角度的实时监测调节，从而适应不同人员的训练强度，提高了整个装置的舒适性；本发明可以实现自主行走的康复练习，且可以根据需要进行自动模式和行走模式的选择，方便使用。通过缓冲气囊的设置，可以在用户摔倒后好好的保护腰部。
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下肢外骨骼机器人的结构示意图；
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所示，本发明一种下肢外骨骼机器人，包括背部缓冲囊1，所述背部缓冲囊1两侧下端通过背部支撑杆2连接有大腿杆件3，所述大腿杆件3下端通过膝关节驱动电机4连接有小腿杆件5，所述小腿杆件5下端通过电动伸缩杆10连接有支撑块6，所述支撑块6下端设有脚套7，所述背部缓冲囊1内填充有缓冲材料，还包括大腿卡片9、小腿卡片8，所述大腿卡片9、小腿卡片8均为弧形，分别通过U形卡套与所述大腿杆件3、小腿杆件5活动连接；所述支撑块6上端通过带伺服装置的万向节与所述电动伸缩杆10的下端相连，所述大腿杆件3、小腿杆件5、脚套7内均安装有三维数字罗盘，所述背部支撑杆2上设有一控制器，所述控制器的输入端与所述三维数字罗盘相连，输出端与所述万向节、膝关节驱动电机4相连。
所述大腿卡片9、小腿卡片8内侧均通过魔术贴固定连一弧形硅胶片。
所述U形卡套的两侧壁上开设有与所述大腿卡片9、小腿卡片8相配合的滑轨，且所述U形卡套上螺纹连接有锁止螺钉。
所述万向节内嵌安装在所述支撑块6上顶端开设的安装槽内。
所述控制器为PLC控制器，其上安装有一显示屏和一操控盘，用户可以通过显示屏和操控盘进行支撑模式(自动/手动)的选择。
所述背部支撑杆2上端通过内载有记忆鱼骨的棉布连接块安装有一腰带11。
所述大腿卡片9、小腿卡片8通过螺栓与所述U形卡套的一侧外壁固接。
所述大腿杆件3由上部大腿杆件、下部大腿杆件构成，上部大腿杆件下端插入下部大腿杆件上端的开孔，且下部大腿杆件上设有相配合的锁止螺栓，所述下部大腿杆件上竖直开设有滑槽，该锁止螺栓安装在所述滑槽内。
本具体实施通过上部大腿杆件和下部大腿杆件的配合可以实现大腿杆件长度的调整，通过电动伸缩杆可以实现小腿杆件的长度的调整；通过脚套、大腿卡片、小腿卡片的配合实现了用户双腿基本位置的固定，通过三维数字罗盘进行大腿杆件、小腿杆件以及脚套所在位置的采集，控制器根据这些数据推算出大腿杆件、小腿杆件以及脚套之间的角度，并根据预设的算法输出对应的控制命令到万向节和膝关节驱动电机进行大腿杆件、小腿杆件以及脚套之间角度的调节。
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)

1.一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：包括背部缓冲囊(1)，所述背部缓冲囊(1)两侧下端通过背部支撑杆(2)连接有大腿杆件(3)，所述大腿杆件(3)下端通过膝关节驱动电机(4)连接有小腿杆件(5)，所述小腿杆件(5)下端通过电动伸缩杆(10)连接有支撑块(6)，所述支撑块(6)下端设有脚套(7)，所述背部缓冲囊(1)内填充有缓冲材料，还包括大腿卡片(9)、小腿卡片(8)，所述大腿卡片(9)、小腿卡片(8)均为弧形，分别通过U形卡套与所述大腿杆件(3)、小腿杆件(5)活动连接；所述支撑块(6)上端通过带伺服装置的万向节与所述电动伸缩杆(10)的下端相连，所述大腿杆件(3)、小腿杆件(5)、脚套(7)内均安装有三维数字罗盘，所述背部支撑杆(2)上设有一控制器，所述控制器的输入端与所述三维数字罗盘相连，输出端与所述万向节、膝关节驱动电机(4)相连。
2.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述大腿卡片(9)、小腿卡片(8)内侧均通过魔术贴固定连一弧形硅胶片。
3.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述U形卡套的两侧壁上开设有与所述大腿卡片(9)、小腿卡片(8)相配合的滑轨，且所述U形卡套上螺纹连接有锁止螺钉。
4.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述万向节内嵌安装在所述支撑块(6)上顶端开设的安装槽内。
5.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述控制器为PLC控制器，其上安装有一显示屏和一操控盘，用户可以通过显示屏和操控盘进行支撑模式(自动/手动)的选择。
6.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述背部支撑杆(2)上端通过内载有记忆鱼骨的棉布连接块安装有一腰带(11)。
7.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述大腿卡片(9)、小腿卡片(8)通过螺栓与所述U形卡套的一侧外壁固接。
8.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述大腿杆件(3)由上部大腿杆件、下部大腿杆件构成，上部大腿杆件下端插入下部大腿杆件上端的开孔，且下部大腿杆件上设有相配合的锁止螺栓。
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