CN110169893A - 一种下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种下肢康复训练机器人，涉及康复设备技术领域，解决了体积大、结构复杂、笨重的技术问题。该下肢康复训练机器人包括并排设置的左腿训练单元和右腿训练单元，且左腿训练单元和右腿训练单元为镜像对称结构，左腿训练单元和右腿训练单元均包括位置调节装置、髋关节训练装置、大腿调节装置、膝关节训练装置、小腿调节装置、脚踏板和理疗装置。本发明用于下肢康复训练使用，具有结构简单、体积小、能与上肢训练装置搭配使用，使用范围广，提高了康复训练过程中的舒适度的特点。

Description

一种下肢康复训练机器人

技术领域

本发明涉及康复设备技术领域，尤其是涉及一种下肢康复训练机器人。

背景技术

目前对于神经性损伤带来的运动功能障碍以及运动性损伤，进行康复训练是最有效的康复方法。康复训练主要分为被动训练、主动训练和阻抗训练三种方式。为了更好的实现患者下肢运动的康复训练，在不同的康复阶段要选择不同的康复训练模式，康复初期，患肢没有运动能力，患肢必须在康复机器人牵引下完成康复运动，这个阶段属于被动训练模式；经过一段时间的康复训练，患者对关节和肌肉有一定的运动能力时，但并不能独立完成主动训练，需要康复机器人提供适当助力来帮助患者完成康复训练，这个阶段既有被动训练又有主动训练，属于阻抗训练模式；当患者能够独立完成训练任务时，患者需要主动用力来克服机器人阻力来完成训练，进一步提高患者患肢的运动能力，这个阶段属于主动训练模式。下肢康复训练主要包括髋关节和膝关节的动作，髋关节内收外展动作和屈曲伸展动作、膝关节屈曲伸展动作。

目前现有的下肢康复机器人有两种：一种是康复训练器，康复训练器一般可以进行身体单个关节或多个关节的康复训练；还有一种是外骨骼式的康复训练机器人。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

这两类训练机构都存在体积大、结构复杂、笨重，只能单独使用，无法与其他训练机构配合使用的问题；与此同时，市面上还没有见到过将理疗设备和运动康复设备耦合的康复机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下肢康复训练机器人，以解决现有技术中存在的下肢康复训练机器人体积大、结构复杂、笨重的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种下肢康复训练机器人，包括并排设置的左腿训练单元和右腿训练单元，且所述左腿训练单元和所述右腿训练单元为镜像对称结构，所述左腿训练单元和所述右腿训练单元均包括位置调节装置、髋关节训练装置、大腿调节装置、膝关节训练装置、小腿调节装置、脚踏板和理疗装置，其中：

所述位置调节装置安装在待安装位置处；

所述髋关节训练装置与所述位置调节装置连接，通过所述位置调节装置能够实现所述髋关节训练装置在水平方向上的位置调整；

所述大腿调节装置两端分别与所述髋关节训练装置和所述膝关节训练装置转动连接；

所述小腿调节装置两端分别与所述膝关节训练装置和所述脚踏板连接；

所述理疗装置的数量为两个，两个所述理疗装置分别设置在所述大腿调节装置和所述小腿调节装置上；

所述下肢康复训练机器人能够实现下肢康复训练的三个自由度的运动，分别为髋关节的内收外展运动、髋关节的屈曲伸展运动和膝关节的屈曲伸展运动，所述大腿调节装置通过所述髋关节训练装置能够进行水平摆动和竖直摆动以实现髋关节的内收外展运动和髋关节的屈曲伸展运动，所述小腿调节装置通过所述膝关节训练装置能够进行竖直摆动以实现膝关节的屈曲伸展运动；

所述大腿调节装置和所述小腿调节装置均为长度可调型，能够根据患者需要进行长度调节。

作为本发明的进一步改进，所述位置调节装置包括水平设置的导轨和滑动设置在所述导轨内能进行水平左右移动的滑块，所述髋关节训练装置与所述滑块固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述髋关节训练装置包括底座、电机支撑板、内收外展电机、屈曲伸展电机、电机支撑座、左支撑板、右支撑板、上盖板、下盖板、皮带、主动带轮、被动带轮、压紧轮、转轴、支撑柱和防撞柱，其中：

所述底座为板形结构竖直设置并与所述滑块固定连接；

所述内收外展电机水平设置在所述滑块上方并与所述底座固定连接；

所述电机支撑板平行设置在所述底座远离所述滑块的那一侧，并与所述内收外展电机的输出轴固定连接；

所述电机支撑座为L形结构，其短边与所述电机支撑板固定连接，且所述电机支撑座在高度方向上与所述电机支撑板的连接位置低于所述内收外展电机与所述电机支撑板的连接位置；

所述左支撑板贴合连接在所述电机支撑座的长边上，所述右支撑板与所述左支撑板平行间隔设置之间形成容纳腔，所述右支撑板一端与所述电机支撑板固定连接；

所述屈曲伸展电机水平布置且固定安装在所述电机支撑座的长边上，所述主动带轮和所述被动带轮分别设置在所述容纳腔的两端，所述压紧轮设置在所述容纳腔内靠近所述被动带轮一侧，所述皮带依次套设在所述主动带轮、所述压紧轮和所述被动带轮上；

所述屈曲伸展电机的输出轴穿过所述电机支撑座和所述左支撑板后与所述主动带轮传动连接；

所述转轴两端分别与所述左支撑板和所述右支撑板连接，所述被动带轮转动设置在所述转轴上；

所述上盖板和所述下盖板分别盖设在所述容纳腔的顶部和底部；且所述下盖板和所述上盖板长度均小于所述容纳腔长度，所述下盖板长度小于所述上盖板长度，所述上盖板、所述下盖板、所述左支撑板和所述右支撑板末端形成供所述大腿调节装置进行竖直摆动的开口；

所述大腿调节装置一端与所述被动带轮固定连接，另一端从所述开口处伸出所述容纳腔；所述支撑柱的数量为多个，所有的所述支撑柱均设置在所述主动带轮和所述被动带轮之间且两端分别与所述左支撑板和所述右支撑板连接；所述防撞柱的数量为两个，两个所述防撞柱分别设置在所述开口的两端，以对所述大腿调节装置形成摆动极限位置的限定；

所述压紧轮位于所述大腿调节装置摆动范围以外，以保证所述大腿调节装置摆动中不会对所述皮带造成干涉。

作为本发明的进一步改进，所述大腿调节装置从竖直状态向靠近所述主动带轮一侧摆动的极限角度为15度，所述大腿调节装置从竖直状态向远离所述主动带轮一侧的摆动的极限角度为125度。

作为本发明的进一步改进，所述大腿调节装置包括左连接板、右连接板、大腿支撑板、大腿滑动板、大腿锁紧螺钉、大腿锁紧旋钮、大腿自适应机构和大腿支具；所述左连接板和所述右连接板分别套设在位于所述被动带轮两侧的所述转轴上，且所述左连接板和所述右连接板均与所述被动带轮固定连接，所述大腿支撑板设置在所述左连接板和所述右连接板之间，所述大腿滑动板限位滑动连接在所述大腿支撑板和所述右连接板之间；

所述大腿支撑板上沿长度方向设置有具有限位台阶的大腿滑槽，所述左连接板下部设置有与所述大腿滑槽形状相同且规格小于所述大腿滑槽的U形大腿开口，所述大腿滑槽底部设置有第一锁定孔，所述右连接板下部对应位置设置有第二锁定孔，所述大腿滑动板上部设置有与所述大腿滑槽滑动连接的大腿凸台，当所述大腿滑动板通过所述大腿凸台滑动设置在所述大腿滑槽内时，所述左连接板上的所述大腿开口用以对所述大腿滑动板进行水平方向的限位；

所述大腿滑动板上设置有沿滑动方向延伸的条形台阶式大腿锁紧孔；

所述大腿锁紧螺钉的头部卡设在所述大腿锁紧孔的台阶处，所述大腿锁紧旋钮的螺纹套筒穿设在所述第二锁定孔上，所述大腿锁紧旋钮的头部贴合设置在所述右连接板板面上，所述大腿锁紧螺钉的螺纹杆穿过所述大腿锁紧孔和所述第一锁定孔后与所述大腿锁紧旋钮的螺纹套筒旋接；所述大腿自适应结构包括设置在所述大腿锁紧孔两侧的大腿固定槽、固定安装在所述大腿固定槽内的大腿导轨、以及滑动设置在所述大腿导轨内的大腿滑块，所述大腿支具与所述大腿滑块固定连接，所述膝关节训练装置安装在所述大腿滑动板下端。

作为本发明的进一步改进，所述膝关节训练装置包括膝关节电机和力矩传感器，所述膝关节电机固定安装在所述大腿滑动板下端的大腿固定环上，所述力矩传感器的外环与所述膝关节电机的输出轴固定连接，所述力矩传感器的内环与所述小腿调节装置固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述小腿调节装置包括小腿支撑板、挡板、小腿锁紧旋钮、小腿锁紧螺钉、小腿自适应机构、小腿滑动板和小腿支具，所述小腿支撑板与所述力矩传感器的内环固定连接，所述小腿支撑板下部设置有具有限位台阶的小腿滑槽，所述挡板形状与所述小腿支撑板形状相同，且所述挡板下部设置有规格小于所述小腿滑槽的U形小腿开口，所述小腿滑槽底部设置有第三锁定孔，所述小腿滑动板上部设置有与所述小腿滑槽滑动连接的小腿凸台，当所述小腿滑动板通过所述小腿凸台滑动设置在所述小腿滑槽内时，所述挡板上的所述小腿开口用以对所述小腿滑动板进行水平方向的限位；所述小腿滑动板上设置有沿滑动方向延伸的条形台阶式小腿锁紧孔；所述小腿锁紧旋钮的螺纹套穿设自所述第三锁定孔内，所述小腿锁紧旋钮的头部贴合在所述小腿支撑板板面上，所述小腿锁紧螺钉的头部卡设在所述小腿锁紧孔的台阶处，所述小腿锁紧螺钉的螺纹杆穿过所述小腿锁紧孔后与所述小腿锁紧旋钮的螺纹套筒旋接；所述小腿自适应机构包括设置在所述小腿锁紧孔两侧的小腿固定槽、固定安装在所述小腿固定槽内的小腿导轨、以及滑动设置在所述小腿导轨内的小腿滑块，所述小腿支具与所述小腿滑块固定连接，所述脚踏板安装在所述小腿滑动板下端；所述小腿导轨长度大于所述大腿导轨长度。

作为本发明的进一步改进，所述理疗装置包括气囊、电疗贴片和热疗贴片，所述气囊为圆环形结构，所述大腿支具和所述小腿支具均为半圆弧形结构，所述大腿支具和所述小腿支具分别贴合设置在所述气囊外侧，所述气囊充气后内径变小对人体进行压疗，所述电疗贴片和所述热疗贴片设置在所述气囊内壁上。

作为本发明的进一步改进，所述下肢康复训练机器人还包括控制单元，所述控制单元与髋关节训练装置、膝关节训练装置和理疗装置均电性连接。

作为本发明的进一步改进，安装在所述大腿调节装置和所述小腿调节装置上的两个所述气囊上下同心设置，所述脚踏板水平布置，且所述脚踏板后部正对所述气囊设置。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明设计了一种下肢康复训练机器人，可以完成髋关节内收外展、髋关节屈曲伸展以及膝关节屈曲伸展三个动作的主被动训练，可以提供符合人体运动规律的康复动作，可以使运动效果更好，恢复更迅速；

2、本发明提供的下肢康复训练机器人通过设置位置调节装置，能够适用于不同体型的患者；

3、本发明提供的下肢康复训练机器人通过设置理疗装置，成功将理疗和运动康复相结合，很好地将压力疗法、电疗和热疗集成在运动康复设备上，丰富了康复设备的功能，适用性更强；

4、本发明提供的下肢康复训练机器人通过设计自适应机构，很好的解决了运动康复训练过程中出现的不适感，提高了康复训练过程中的舒适度；

5、本发明提供的下肢康复训练机器人，髋关节训练装置的结构设计避免了下肢康复训练机器人和上肢康复设备配合使用带来的干涉问题，通过合理的避让设计，可以搭配上肢康复设备一起使用；

6、本发明提供的下肢康复训练机器人具有结构简单、使用方便、重量轻的特点。

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是本发明下肢康复训练机器人的立体结构示意图；

图2是本发明下肢康复训练机器人的左视图；

图3是本发明下肢康复训练机器人的主视图；

图4是本发明下肢康复训练机器人的从下往上看的立体结构示意图；

图5是本发明下肢康复训练机器人拆下支具和理疗装置时的立体结构示意图；

图6是图5中从另一侧看过去将右支撑板拆下时的立体结构示意图；

图7是本发明下肢康复训练机器人从右支撑板侧看过去的爆炸图；

图8是本发明下肢康复训练机器人从左支撑板侧看过去的爆炸图；

图9是本发明下肢康复训练机器人中大腿滑动板的立体结构示意图；

图10是本发明下肢康复训练机器人中小腿滑动板的立体结构示意图；

图11是本发明下肢康复训练机器人中大腿滑轨的立体结构示意图；

图12是本发明下肢康复训练机器人中大腿滑块的立体结构示意图；

图13是本发明下肢康复训练机器人中理疗装置的俯视图；

图14是本发明下肢康复训练机器人进行髋关节内收外展动作的运动图；

图15是本发明下肢康复训练机器人进行髋关节屈曲伸展动作的运动图；

图16是本发明下肢康复训练机器人进行膝关节屈曲伸展动作的运动图。

图中1、位置调节装置；11、导轨；12、滑块；2、髋关节训练装置；21、底座；22、电机支撑板；23、内收外展电机；24、屈曲伸展电机；25、电机支撑座；26、左支撑板；27、右支撑板；28、上盖板；29、下盖板；210、皮带；211、主动带轮；212、被动带轮；213、压紧轮；214、转轴；215、支撑柱；216、防撞柱；3、大腿调节装置；31、左连接板；311、大腿开口；32、右连接板；321、第二锁定孔；33、大腿支撑板；331、大腿滑槽；3331、第一锁定孔；332、限位台阶；34、大腿滑动板；341、大腿凸台；342、大腿锁紧孔；343、大腿固定环；35、大腿锁紧螺钉；36、大腿锁紧旋钮；37、大腿自适应机构；371、大腿固定槽；372、大腿导轨；373、大腿滑块；38、大腿支具；4、膝关节训练装置；41、膝关节电机；42、力矩传感器；5、小腿调节装置；51、小腿支撑板；511、小腿滑槽；5111、第三锁定孔；52、挡板；521、小腿开口；53、小腿锁紧旋钮；54、小腿锁紧螺钉；55、小腿自适应机构；551、小腿固定槽；552、小腿导轨；553、小腿滑块；56、小腿滑动板；561、小腿凸台；562、小腿锁紧孔；57、小腿支具；6、脚踏板；7、理疗装置；71、气囊；72、电疗贴片；73、热疗贴片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种下肢康复训练机器人，包括并排设置的左腿训练单元和右腿训练单元，且左腿训练单元和右腿训练单元为镜像对称结构，左腿训练单元和右腿训练单元均包括位置调节装置1、髋关节训练装置2、大腿调节装置3、膝关节训练装置4、小腿调节装置5、脚踏板6和理疗装置7，其中：

以下以左腿训练单元为例进行详细结构介绍，位置调节装置1安装在待安装位置处；具体的，在本发明中，位置调节装置1安装在机架上，上肢康复设备设置在位置调节装置1上方并与机架连接；

如图2和图3所示，髋关节训练装置2与位置调节装置1连接，通过位置调节装置1能够实现髋关节训练装置2在水平方向上的位置调整；通过调整髋关节训练装置2在水平方向上的位置，可以调节左腿训练单元和右腿训练单元之间的距离，以适用于不同体型的患者使用，适用范围广；髋关节训练装置2的安装高度要保证与训练者髋关节内收外展动作和屈曲动作的关节轴同心；

大腿调节装置3两端分别与髋关节训练装置2和膝关节训练装置4转动连接；大腿调节装置3能够根据人体大腿长度进行长度调节，使用时可手动调节尺寸以适用于不同身高人群使用；

小腿调节装置5两端分别与膝关节训练装置4和脚踏板6连接；小腿调节装置5能够根据训练者小腿长度进行长度调节，以适用于不同身高人群使用，适用范围广；通过位于膝关节训练装置4两侧的大腿调节装置3和小腿调节装置5的长度调节也能够保证膝关节训练装置4与训练者膝关节的屈曲伸展动作关节轴同心；

如图4所示，理疗装置7的数量为两个，两个理疗装置7分别设置在大腿调节装置3和小腿调节装置4上；

如图14-16所示，下肢康复训练机器人能够实现下肢康复训练的三个自由度的运动，分别为髋关节的内收外展运动、髋关节的屈曲伸展运动和膝关节的屈曲伸展运动，大腿调节装置3通过髋关节训练装置2能够进行水平摆动和竖直摆动以实现髋关节的内收外展运动和髋关节的屈曲伸展运动，小腿调节装置5通过膝关节训练装置4能够进行竖直摆动以实现膝关节的屈曲伸展运动；

大腿调节装置3和小腿调节装置5均为长度可调型，能够根据患者需要进行长度调节。

具体的，在本发明中，如图5-图6所示，位置调节装置1包括水平设置的导轨11和滑动设置在导轨11内能进行水平左右移动的滑块12，髋关节训练装置2与滑块12固定连接。髋关节训练装置2能够随滑块12沿导轨12在水平方向左右移动。

如图7所示，具体的，髋关节训练装置2包括底座21、电机支撑板22、内收外展电机23、屈曲伸展电机24、电机支撑座25、左支撑板26、右支撑板27、上盖板28、下盖板29、皮带210、主动带轮211、被动带轮212、压紧轮213、转轴214、支撑柱215和防撞柱216，其中：

底座21为板形结构竖直设置并与滑块12固定连接；底座21上部为弧形部；内收外展电机23水平设置在滑块12上方并与底座21固定连接；滑块12连接在底座21下部，内收外展电机23连接在底座21上部，底座21上部的弧形部与内收外展电机23的弧形轮廓相适配，内收外展电机23和滑块12位于底座21的同一侧；

电机支撑板22平行设置在底座21远离滑块12的那一侧，并与内收外展电机23的输出轴固定连接；电机支撑板22形状与底座21形状相同，下部均为矩形结构，上部均为弧形结构，电机支撑板22与底座21顶部基本平齐设置；

电机支撑座25为L形结构，其短边与电机支撑板22固定连接，且电机支撑座25在高度方向上与电机支撑板22的连接位置低于内收外展电机23与电机支撑板22的连接位置；电机支撑座25的短边连接在电机支撑板22下部左侧，电机支撑座25与导轨11在高度方向基本平齐；

左支撑板26贴合连接在电机支撑座25的长边上，右支撑板27与左支撑板26平行间隔设置之间形成容纳腔，右支撑板27一端与电机支撑板22固定连接；电机支撑座25、左支撑板26和右支撑板27依次设置，且左支撑板26和右支撑板27之间具有间隔形成容纳腔，容纳腔内用于容纳被屈曲伸展电机24带动的部件；

如图8所示，具体的，屈曲伸展电机24水平布置且固定安装在电机支撑座25的长边上，主动带轮211和被动带轮212分别设置在容纳腔的两端，压紧轮213设置在容纳腔内靠近被动带轮212一侧，皮带20依次套设在主动带轮211、压紧轮213和被动带轮212上；屈曲伸展电机24位于远离左支撑板26的一侧，电机支撑座25的宽度与屈曲伸展点击24的外形规格相适配；

屈曲伸展电机24的输出轴穿过电机支撑座25和左支撑板26后与主动带轮211传动连接；

转轴214两端分别与左支撑板26和右支撑板27连接，被动带轮212转动设置在转轴214上；左支撑板26和右支撑板27末端均为半圆弧形结构；

上盖板28和下盖板29分别盖设在容纳腔的顶部和底部，从而通过左支撑板26、右支撑板27、上盖板28和下盖板29形成一个相对密封的容纳腔；且下盖板29和上盖板28长度均小于容纳腔长度，下盖板29长度小于上盖板28长度，左支撑板26和右支撑板27末端之间为敞口结构，上盖板28、下盖板29、左支撑板26和右支撑板27末端形成供大腿调节装置3进行竖直摆动的开口；

大腿调节装置3一端与被动带轮212固定连接，另一端从开口处伸出容纳腔；当屈曲伸展电机24转动时，带动主动带轮211转动，主动带轮211转动带动压紧轮213转动，压紧轮213转动带动被动带轮212转动，被动带轮212转动带动大腿调节装置3进行竖直方向的摆动，从而实现髋关节的屈曲动作；支撑柱215的数量为多个，所有的支撑柱215均设置在主动带轮211和被动带轮212之间且两端分别与左支撑板26和右支撑板27连接；支撑柱215的长度与左支撑板26和右支撑板27之间的距离相等，为了增加髋关节训练装置2的强度，防撞柱216的数量为两个，两个防撞柱216分别设置在开口的两端，以对大腿调节装置3形成摆动极限位置的限定；当屈曲伸展电机24带动大腿调节装置3进行竖直方向的摆动时，通过防撞柱216的设置能够保证大腿调节装置3摆动的两个限位位置，防止摆动过大造成训练者肌体损伤。屈曲伸展电机24与内收外展电机23的输出轴呈90度设置。

压紧轮213位于大腿调节装置3摆动范围以外，也就是说压紧轮213位于大腿调节装置3在摆动过程中的运动轨迹之外，在大腿调节装置3摆动时不会与压紧轮213发生干涉，通过压紧轮213的导向作用，皮带210也位于大腿调节装置3摆动的轨迹之外，以保证大腿调节装置3摆动中对皮带210不会造成干涉。

在上述结构中，电机支撑板22是整个结构的支撑，通过电机支撑板22可以将整套机构安装在机架或其他机构上；电机支撑板22上安装有内收外展电机，内收外展电机23输出端连接底座21；电机支撑座25安装在底座21上，用来固定屈曲伸展电机24；左支撑板26通过螺钉安装在电机支撑板22上，主动带轮211安装在屈曲伸展电机24输出轴末端，右支撑板27通过螺钉安装在底座21上，两支撑板之间安装有转轴214，被动带轮212安装在转轴214上，转轴214和被动带轮212之间安装有铜套，铜套和被动带轮212之间为紧配合，铜套和转轴214之间发生相互转动，铜套侧面还有一个间隔套用来轴向固定被动带轮212；被动带轮212外侧安装有左右连接板，左右连接板跟随被动带轮212一起转动；大腿支撑板33同样安装在左右连接板中间，大腿支撑板33向下可以继续连接其他机构；

其中一种实施例：

如图8所示，在左支撑板26和右支撑板27之间安装有三个支撑柱215和两个防撞柱216，支撑柱215和防撞柱216可以起到支撑作用，同时可以提高整个设备的刚度，除此之外，防撞柱216还对大腿支撑板33的极限转动角度进行了限制，避免训练时发生意外，提高了设备的安全性；压紧轮213安装在其中一个支撑柱215上，并通过两个间隔套进行轴向固定，压紧轮213设置在被动带轮212一侧，除了具有压紧皮带的作用，还能避免大腿支撑板33和皮带210发生干涉。

上下盖板同样通过螺钉安装在左右支撑板之间，盖板的设计有三个作用，一是进一步加强结构的刚度；二是可以遮盖支撑板内部结构，使整体更加简洁美观；三是可以避免异物或灰尘落入传动结构内部，保护设备的同时也保护操作人员和训练人员的安全；

康复训练时，内收外展电机23转动，会带动底座21以下的机构转动，进行髋关节内收外展训练；屈曲伸展电机24和主动带轮211一起转动，通过皮带210带动被动带轮212转动，被动带轮212通过左右连接板带动大腿支撑板33进行转动，进行髋关节的屈曲伸展康复训练。

大腿调节装置3从竖直状态向靠近主动带轮211一侧摆动的极限角度为15度，大腿调节装置3从竖直状态向远离主动带轮212一侧的摆动的极限角度为125度。

具体的，大腿调节装置3包括左连接板31、右连接板32、大腿支撑板33、大腿滑动板34、大腿锁紧螺钉35、大腿锁紧旋钮36、大腿自适应机构37和大腿支具38；左连接板31和右连接板32分别套设在位于被动带轮212两侧的转轴214上，左连接板31和右连接板32顶部均为圆环形结构，通过圆环形结构套设在转轴214上，且左连接板31和右连接板32均与被动带轮212固定连接，被动带轮212转动时能带动左连接板31和右连接板32跟随转动，大腿支撑板33设置在左连接板31和右连接板32之间，大腿支撑板33顶部为与被动带轮212的弧形相同的弯弧形凹槽，当左右连接板转动带动大腿支撑板33转动时，其与被动带轮212之间不会发生干涉，大腿滑动板34限位滑动连接在大腿支撑板33和右连接板32之间；大腿滑动板34能在竖直方向伸缩，从而实现大腿调节装置3长度的调节；通过限位滑动使得大腿滑动板34的伸缩为具有调节范围的伸缩。

具体的，在本发明中，大腿支撑板33上沿长度方向设置有具有限位台阶332的大腿滑槽331，大腿滑槽331设置在大腿支撑板33朝向左连接板31一侧，为倒U形凹槽结构，且U形开口处位于大腿支撑板33底端，限位台阶332设置在U形开口上方使得大腿滑动板34沿大腿滑槽331向下移动时被限位，大腿滑动板34沿大腿滑槽331向上能移动到大腿滑槽331的U形底部，左连接板31下部设置有与大腿滑槽331形状相同且规格小于大腿滑槽331的U形大腿开口311，当左连接板31和大腿支撑板33安装到一起时，大腿开口311将大腿滑槽331的两侧边沿遮挡，当大腿滑动板34放置在大腿滑槽331内时，通过大腿开口311对大腿滑动板34进行水平方向的限位，防止大腿滑动板34从大腿滑槽331内脱出，大腿滑槽331底部设置有第一锁定孔3331，右连接板32下部对应第一锁定孔3331位置设置有第二锁定孔321，大腿滑动板34上部设置有与大腿滑槽331滑动连接的大腿凸台341，当大腿滑动板34通过大腿凸台341滑动设置在大腿滑槽331内时，左连接板31上的大腿开口311用以对大腿滑动板34进行水平方向的限位；

需要说明的是，如图9和图11和图12所示，大腿滑动板34上设置有沿滑动方向延伸的条形台阶式大腿锁紧孔342，大腿锁紧螺钉35的头部卡设在大腿锁紧孔342的台阶处，大腿锁紧旋钮36的螺纹套筒穿设在第二锁定孔32上，大腿锁紧旋钮36的头部贴合设置在右连接板32板面上，大腿锁紧螺钉35的螺纹杆穿过大腿锁紧孔342和第一锁定孔3331后与大腿锁紧旋钮36的螺纹套筒旋接；当大腿锁紧螺钉35与大腿锁紧旋钮36拧紧时即实现了大腿滑动板34与右连接板32和大腿支撑板33之间的锁定连接；大腿自适应结构37包括设置在大腿锁紧孔342两侧的大腿固定槽371、固定安装在大腿固定槽371内的大腿导轨372、以及滑动设置在大腿导轨372内的大腿滑块373，大腿支具38与大腿滑块373固定连接，膝关节训练装置4安装在大腿滑动板34下端。

上述结构中，大腿支撑板33作为髋关节的执行机构，安装在髋关节末端的被动带轮212上；大腿滑动板安装在大腿支撑板的大腿滑槽内部，可以在大腿滑槽中自由滑动，大腿滑动板末端安装有膝关节电机41；大腿锁紧旋钮在大腿支撑板一侧锁定孔内，大腿锁紧螺钉在大腿滑动板一侧、大腿锁紧螺钉穿过大腿滑动板、大腿支撑板和大腿锁紧旋钮螺纹连接，通过大腿锁紧螺钉和大腿锁紧旋钮可以锁紧大腿滑动板，使之不会相对大腿支撑板发生移动；左连接板安装在大腿支撑板左侧，可以保证大腿滑动板不会从大腿支撑板的大腿滑槽中脱落，同时能够遮盖内部结构，保证了设备的美观；大腿自适应机构安装在大腿滑动板上，大腿自适应机构可以保证康复训练过程中的舒适性；大腿支具安装在大腿自适应机构上，用来安装理疗装置7部分。

膝关节训练装置4包括膝关节电机41和力矩传感器42，膝关节电机41固定安装在大腿滑动板34下端的大腿固定环343上，力矩传感器42的外环与膝关节电机41的输出轴固定连接，力矩传感器42的内环与小腿调节装置5固定连接。力矩传感器42为现有技术产品，经市场购得。膝关节电机41运转时会带动小腿调节装置5在竖直方向摆动。膝关节电机41和屈曲伸展电机24的输出轴相对设置，二者分别位于大腿支撑板33的两侧。力矩传感器42是完成主动训练的关键，可以在训练过程中实时监测力矩大小，同时也能检测痉挛等突发情况，保护患者免受二次伤害。

小腿调节装置5包括小腿支撑板51、挡板52、小腿锁紧旋钮53、小腿锁紧螺钉54、小腿自适应机构55、小腿滑动板56和小腿支具57，小腿支撑板51和挡板52形状相同，顶部均为圆盘形结构，下部均为矩形结构，小腿支撑板51与力矩传感器42的内环固定连接，小腿支撑板51下部设置有具有限位台阶的小腿滑槽511，小腿滑槽511为设置在小腿支撑板51朝向挡板52一侧的倒U形凹槽，且小腿滑槽511底部开口位于小腿支撑板51下端处，挡板52形状与小腿支撑板51形状相同，且挡板52下部设置有规格小于小腿滑槽511的U形小腿开口521，当挡板52与小腿支撑板51贴合连接在一起时，小腿开口521将小腿滑槽511两侧边沿进行遮挡，从而使得小腿滑动板56沿小腿滑槽511上下滑动时不会进行水平方向的移动，避免小腿滑动板56从小腿滑槽511内脱出；小腿滑槽511底部设置有第三锁定孔5111，小腿滑动板56上部设置有与小腿滑槽511滑动连接的小腿凸台561，当小腿滑动板56通过小腿凸台561滑动设置在小腿滑槽511内时，挡板52上的小腿开口521用以对小腿滑动板56进行水平方向的限位；小腿滑动板56上设置有沿滑动方向延伸的条形台阶式小腿锁紧孔562；小腿锁紧旋钮53的螺纹套穿设自第三锁定孔5111内，小腿锁紧旋钮53的头部贴合在小腿支撑板51板面上，小腿锁紧螺钉54的头部卡设在小腿锁紧孔562的台阶处，小腿锁紧螺钉54的螺纹杆穿过小腿锁紧孔562后与小腿锁紧旋钮53的螺纹套筒旋接；当小腿锁紧螺钉54与小腿锁紧旋钮53旋紧后实现小腿滑动板56与小腿支撑板51的锁定连接；小腿自适应机构55包括设置在小腿锁紧孔562两侧的小腿固定槽551、固定安装在小腿固定槽551内的小腿导轨552、以及滑动设置在小腿导轨552内的小腿滑块553，小腿支具57与小腿滑块553固定连接，脚踏板6安装在小腿滑动板56下端；为了便于固定，小腿滑动板56底部垂直向外延伸形成支撑杆，脚踏板6固定在支撑杆上方，小腿导轨552长度大于大腿导轨372长度。脚踏板6用于训练者脚部瞪踩。

小腿调节装置5和大腿调节装置3结构相似。如图10所示，小腿支撑板51作为膝关节的执行机构，安装在膝关节输出端；小腿滑动板安装在小腿支撑板的小腿滑槽内部，可以在小腿滑槽中自由滑动，小腿滑动板末端安装有脚踏板；小腿锁紧旋钮在小腿支撑板一侧第三锁定孔内，小腿锁紧螺钉在小腿滑动板一侧、小腿锁紧螺钉穿过小腿滑动板、小腿支撑板和小腿锁紧旋钮螺纹连接，通过小腿锁紧螺钉和小腿锁紧旋钮可以锁紧小腿滑动板，使之不会相对小腿支撑板发生移动；挡板安装在小腿支撑板外侧，可以保证小腿滑动板不会从小腿支撑板的小腿滑槽中脱落，同时能够遮盖内部结构，保证了设备的美观；小腿自适应机构安装在小腿滑动板上，小腿自适应机构可以保证康复训练过程中的舒适性；小腿支具安装在小腿自适应机构上，用来安装理疗装置部分。

如图13所示，理疗装置7包括气囊71、电疗贴片72和热疗贴片73，气囊71为圆环形结构，大腿支具38和小腿支具57均为半圆弧形结构，大腿支具38和小腿支具58分别贴合设置在气囊71外侧，气囊71充气后内径变小对人体进行压力治疗，电疗贴片72和热疗贴片73设置在气囊71内壁上。训练者将大腿从与大腿夹具38连接的气囊71内腔中穿过，小腿从与小腿夹具57连接的气囊71内腔中穿过，电疗贴片72、热疗贴片73、气囊71均为现有技术产品，经外部市场购得，对应电疗贴片72还有电疗设备，对应热疗贴片73还有热疗设备，对应气囊71设置有充气设备。这些理疗设备均为现有技术产品。

理疗装置安装在支具上，将电疗、热疗、压力疗法集成为一体，可以在康复训练过程中或单独进行理疗，三种理疗方式也可以同时使用、搭配使用或单独使用。压力疗法系统中的气囊71通过大腿支具38或小腿支具57安装在大腿自适应机构或小腿自适应机构的大腿滑块或小腿滑块上，支具的设计是为了安装气囊，同时也可以用来支撑和托举受损的肢体，支具的内侧为魔术贴的刺毡面，气囊外侧有四分之三的区域为魔术贴的毛毡面，气囊通过魔术贴的连接方式固定在支具上，气囊外侧还有三个气嘴，气嘴连接导气管，其数量和气囊的腔室数量相同；气囊内侧区域为魔术贴的毛毡面，电疗贴片和热疗贴片的单侧为魔术贴的刺毡面，通过魔术贴的方式可以将电疗贴片和热疗贴片固定在气囊内侧；气囊外侧有四分之一的区域为魔术贴的刺毡面，通过内侧刺毡面和内侧毛毡面粘合，可以将人体受损肢体绷紧固定。

下肢康复训练机器人还包括控制单元，控制单元与髋关节训练装置2、膝关节训练装置4和理疗装置7均电性连接。

安装在大腿调节装置3和小腿调节装置5上的两个气囊71上下同心设置，脚踏板6水平布置，且脚踏板6后部正对气囊71下方设置。

使用下肢康复训练机器人进行康复训练时，首先调整大腿调整装置和小腿调整装置，保证患者踩在脚踏板上时，髋关节屈伸转动轴和髋关节屈曲伸展电机转动轴同轴，膝关节转动轴和膝关节电机转动轴同轴。然后将气囊包裹固定大腿和小腿，穿戴理疗设备后，通过控制电机转动，带动髋关节和膝关节转动，进行康复训练。

本发明实现了在大腿关节和小腿关节上安装长度调节、自适应机构、理疗机构，还保证机构轻巧、美观、实用；在满足主被动康复训练需求的基础上，将膝关节支撑机构、电机、传感器、执行机构压缩安装在一起，还保证整体结构尺寸尽量的小；髋关节的设计解决了和上肢康复设备配合使用带来的干涉问题。

1、本发明设计了一种下肢康复训练机器人，可以完成髋关节内收外展、髋关节屈曲伸展以及膝关节屈曲伸展三个动作的主被动训练，可以提供符合人体运动规律的康复动作，可以使运动效果更好，恢复更迅速；

2、本发明提供的下肢康复训练机器人通过设置位置调节装置，能够适用于不同体型的患者；

3、本发明提供的下肢康复训练机器人通过设置理疗装置，成功将理疗和运动康复相结合，很好地将压力疗法、电疗和热疗集成在运动康复设备上，丰富了康复设备的功能，适用性更强；

4、本发明提供的下肢康复训练机器人通过设计自适应机构，很好的解决了运动康复训练过程中出现的不适感，提高了康复训练过程中的舒适度；

5、本发明提供的下肢康复训练机器人，髋关节训练装置的结构设计避免了下肢康复训练机器人和上肢康复设备配合使用带来的干涉问题，通过合理的避让设计，可以搭配上肢康复设备一起使用；

6、本发明提供的下肢康复训练机器人具有结构简单、使用方便、重量轻的特点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种下肢康复训练机器人，其特征在于，包括并排设置的左腿训练单元和右腿训练单元，且所述左腿训练单元和所述右腿训练单元为镜像对称结构，所述左腿训练单元和所述右腿训练单元均包括位置调节装置、髋关节训练装置、大腿调节装置、膝关节训练装置、小腿调节装置、脚踏板和理疗装置，其中：

所述位置调节装置安装在待安装位置处；

所述髋关节训练装置与所述位置调节装置连接，通过所述位置调节装置能够实现所述髋关节训练装置在水平方向上的位置调整；

所述大腿调节装置两端分别与所述髋关节训练装置和所述膝关节训练装置转动连接；

所述小腿调节装置两端分别与所述膝关节训练装置和所述脚踏板连接；

所述理疗装置的数量为两个，两个所述理疗装置分别设置在所述大腿调节装置和所述小腿调节装置上；

所述下肢康复训练机器人能够实现下肢康复训练的三个自由度的运动，分别为髋关节的内收外展运动、髋关节的屈曲伸展运动和膝关节的屈曲伸展运动，所述大腿调节装置通过所述髋关节训练装置能够进行水平摆动和竖直摆动以实现髋关节的内收外展运动和髋关节的屈曲伸展运动，所述小腿调节装置通过所述膝关节训练装置能够进行竖直摆动以实现膝关节的屈曲伸展运动；

所述大腿调节装置和所述小腿调节装置均为长度可调型，能够根据患者需要进行长度调节。

2.根据权利要求1所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述位置调节装置包括水平设置的导轨和滑动设置在所述导轨内能进行水平左右移动的滑块，所述髋关节训练装置与所述滑块固定连接。

3.根据权利要求2所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述髋关节训练装置包括底座、电机支撑板、内收外展电机、屈曲伸展电机、电机支撑座、左支撑板、右支撑板、上盖板、下盖板、皮带、主动带轮、被动带轮、压紧轮、转轴、支撑柱和防撞柱，其中：

所述底座为板形结构竖直设置并与所述滑块固定连接；

所述内收外展电机水平设置在所述滑块上方并与所述底座固定连接；

所述电机支撑板平行设置在所述底座远离所述滑块的那一侧，并与所述内收外展电机的输出轴固定连接；

所述电机支撑座为L形结构，其短边与所述电机支撑板固定连接，且所述电机支撑座在高度方向上与所述电机支撑板的连接位置低于所述内收外展电机与所述电机支撑板的连接位置；

所述左支撑板贴合连接在所述电机支撑座的长边上，所述右支撑板与所述左支撑板平行间隔设置之间形成容纳腔，所述右支撑板一端与所述电机支撑板固定连接；

所述屈曲伸展电机水平布置且固定安装在所述电机支撑座的长边上，所述主动带轮和所述被动带轮分别设置在所述容纳腔的两端，所述压紧轮设置在所述容纳腔内靠近所述被动带轮一侧，所述皮带依次套设在所述主动带轮、所述压紧轮和所述被动带轮上；

所述屈曲伸展电机的输出轴穿过所述电机支撑座和所述左支撑板后与所述主动带轮传动连接；

所述转轴两端分别与所述左支撑板和所述右支撑板连接，所述被动带轮转动设置在所述转轴上；

所述上盖板和所述下盖板分别盖设在所述容纳腔的顶部和底部；且所述下盖板和所述上盖板长度均小于所述容纳腔长度，所述下盖板长度小于所述上盖板长度，所述上盖板、所述下盖板、所述左支撑板和所述右支撑板末端形成供所述大腿调节装置进行竖直摆动的开口；

所述大腿调节装置一端与所述被动带轮固定连接，另一端从所述开口处伸出所述容纳腔；所述支撑柱的数量为多个，所有的所述支撑柱均设置在所述主动带轮和所述被动带轮之间且两端分别与所述左支撑板和所述右支撑板连接；所述防撞柱的数量为两个，两个所述防撞柱分别设置在所述开口的两端，以对所述大腿调节装置形成摆动极限位置的限定；

所述压紧轮位于所述大腿调节装置摆动范围以外，以保证所述大腿调节装置摆动中不会对所述皮带造成干涉。

4.根据权利要求3所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述大腿调节装置从竖直状态向靠近所述主动带轮一侧摆动的极限角度为15度，所述大腿调节装置从竖直状态向远离所述主动带轮一侧的摆动的极限角度为125度。

5.根据权利要求3所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述大腿调节装置包括左连接板、右连接板、大腿支撑板、大腿滑动板、大腿锁紧螺钉、大腿锁紧旋钮、大腿自适应机构和大腿支具；所述左连接板和所述右连接板分别套设在位于所述被动带轮两侧的所述转轴上，且所述左连接板和所述右连接板均与所述被动带轮固定连接，所述大腿支撑板设置在所述左连接板和所述右连接板之间，所述大腿滑动板限位滑动连接在所述大腿支撑板和所述右连接板之间；

所述大腿支撑板上沿长度方向设置有具有限位台阶的大腿滑槽，所述左连接板下部设置有与所述大腿滑槽形状相同且规格小于所述大腿滑槽的U形大腿开口，所述大腿滑槽底部设置有第一锁定孔，所述右连接板下部对应位置设置有第二锁定孔，所述大腿滑动板上部设置有与所述大腿滑槽滑动连接的大腿凸台，当所述大腿滑动板通过所述大腿凸台滑动设置在所述大腿滑槽内时，所述左连接板上的所述大腿开口用以对所述大腿滑动板进行水平方向的限位；

所述大腿滑动板上设置有沿滑动方向延伸的条形台阶式大腿锁紧孔；

所述大腿锁紧螺钉的头部卡设在所述大腿锁紧孔的台阶处，所述大腿锁紧旋钮的螺纹套筒穿设在所述第二锁定孔上，所述大腿锁紧旋钮的头部贴合设置在所述右连接板板面上，所述大腿锁紧螺钉的螺纹杆穿过所述大腿锁紧孔和所述第一锁定孔后与所述大腿锁紧旋钮的螺纹套筒旋接；所述大腿自适应结构包括设置在所述大腿锁紧孔两侧的大腿固定槽、固定安装在所述大腿固定槽内的大腿导轨、以及滑动设置在所述大腿导轨内的大腿滑块，所述大腿支具与所述大腿滑块固定连接，所述膝关节训练装置安装在所述大腿滑动板下端。

6.根据权利要求5所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述膝关节训练装置包括膝关节电机和力矩传感器，所述膝关节电机固定安装在所述大腿滑动板下端的大腿固定环上，所述力矩传感器的外环与所述膝关节电机的输出轴固定连接，所述力矩传感器的内环与所述小腿调节装置固定连接。

7.根据权利要求6所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述小腿调节装置包括小腿支撑板、挡板、小腿锁紧旋钮、小腿锁紧螺钉、小腿自适应机构、小腿滑动板和小腿支具，所述小腿支撑板与所述力矩传感器的内环固定连接，所述小腿支撑板下部设置有具有限位台阶的小腿滑槽，所述挡板形状与所述小腿支撑板形状相同，且所述挡板下部设置有规格小于所述小腿滑槽的U形小腿开口，所述小腿滑槽底部设置有第三锁定孔，所述小腿滑动板上部设置有与所述小腿滑槽滑动连接的小腿凸台，当所述小腿滑动板通过所述小腿凸台滑动设置在所述小腿滑槽内时，所述挡板上的所述小腿开口用以对所述小腿滑动板进行水平方向的限位；所述小腿滑动板上设置有沿滑动方向延伸的条形台阶式小腿锁紧孔；所述小腿锁紧旋钮的螺纹套穿设自所述第三锁定孔内，所述小腿锁紧旋钮的头部贴合在所述小腿支撑板板面上，所述小腿锁紧螺钉的头部卡设在所述小腿锁紧孔的台阶处，所述小腿锁紧螺钉的螺纹杆穿过所述小腿锁紧孔后与所述小腿锁紧旋钮的螺纹套筒旋接；所述小腿自适应机构包括设置在所述小腿锁紧孔两侧的小腿固定槽、固定安装在所述小腿固定槽内的小腿导轨、以及滑动设置在所述小腿导轨内的小腿滑块，所述小腿支具与所述小腿滑块固定连接，所述脚踏板安装在所述小腿滑动板下端；所述小腿导轨长度大于所述大腿导轨长度。

8.根据权利要求7所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述理疗装置包括气囊、电疗贴片和热疗贴片，所述气囊为圆环形结构，所述大腿支具和所述小腿支具均为半圆弧形结构，所述大腿支具和所述小腿支具分别贴合设置在所述气囊外侧，所述气囊充气后内径变小对人体进行压疗，所述电疗贴片和所述热疗贴片设置在所述气囊内壁上。

9.根据权利要求1所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述下肢康复训练机器人还包括控制单元，所述控制单元与髋关节训练装置、膝关节训练装置和理疗装置均电性连接。

10.根据权利要求8所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，安装在所述大腿调节装置和所述小腿调节装置上的两个所述气囊上下同心设置，所述脚踏板水平布置，且所述脚踏板后部正对所述气囊设置。