CN110613587A - 一种配重式下肢康复机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配重式下肢康复机器人，包括步态训练康复机器人以及设置在步态训练康复机器人上方的减重牵引机构，步态训练康复机器人包括足底板，与足底板铰接的小腿杆，与小腿杆铰接的大腿杆以及与大腿杆铰接的腰部支撑板，减重牵引机构包括设置在步态训练康复机器人上方且固定的挂板，挂板上固定安装气缸和第一滚轮，气缸的气缸杆端部固定连接滑动块，滑动块的侧面安装固定轴，固定轴的端部连接第二滚轮，挂板上设有导轨槽，滑动块位于导轨槽内；第一滚轮和第二滚轮上缠设钢绳，钢绳的一端安装配重块，钢绳的另一端与所述腰部支撑板的顶部固定连接。钢绳始终对腰部支撑板起到纵向牵引的作用，不会对康复者施加横向牵引力。
Description
技术领域
本发明涉及下肢康复训练领域，尤其是一种配重式下肢康复机器人。
背景技术
康复训练机器人是为了使患者受伤部位恢复而开发出来的，依据神经可塑性理论，现在出现了修复受损部位的康复机器人，主要提供给那些因为脑中风或脊髓损伤等无法行走的患者进行康复训练使用。在患者进行步态活动时由关节活动带动全身肌肉运动，从而逐渐激活全身运动系统，是可以帮助受伤部位复原的康复训练机器人。
目前的康复训练机器人种类很多，都是采用外骨骼机器人的结构，外骨骼机器人上的各个支撑板之间铰接，支撑板通过束带与人的大腿和小腿捆绑固定，支撑板在相对转动时对人腿部的缓冲支撑力比较差，这样容易造成康复者腿部吃力过大的问题，甚至出现二次伤害，而且一些康复训练机器人安装在康复者的腿部后，康复训练机器人与扶手架都处于独立的状态，康复者的腿部在走动时无法保证处于水平直线的训练状态，这样不利于康复者步态和受伤肌肉训练。
而且，外骨骼机器人在室内训练时，需要配备减重牵引机构，减重牵引机构主要起到减轻康复者腿部受到的压力负荷，现在的一些穿戴式外骨骼机器人也会配备一些减重牵引机构，减重牵引机构上的钢丝一端连接配重块另一端连接腰部支撑板，通过腰部支撑板对康复者的身体起到向上牵引的作用，但是存在的问题是，康复者在水平步态训练的过程中，钢绳容易与腰部支撑板呈倾斜的连接角度，这样的话，钢绳容易对康复者的身体产生水平牵引力，就会出现适得其反的作用，不利于康复者水平步态训练，纵向牵引力也大打折扣，出现这种问题的主要原因在于康复者移动时，钢绳无法保证一直与腰部支撑板保持正向竖直牵引状态。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种配重式下肢康复机器人。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种配重式下肢康复机器人，包括步态训练康复机器人以及设置在步态训练康复机器人上方的减重牵引机构，步态训练康复机器人包括足底板，与足底板铰接的小腿杆，与小腿杆铰接的大腿杆以及与大腿杆铰接的腰部支撑板，所述足底板与小腿杆的铰接处形成机器踝关节，小腿杆与大腿杆的铰接处形成机器膝关节，大腿杆与腰部支撑板的铰接处形成机器腰部关节；
所述腰部支撑板上安装护腰弧形板，护腰弧形板的背部固定滑动套，滑动套套设在腰部支撑板上，滑动套上设有固定孔，所述腰部支撑板上设有多个与固定孔对应的定位孔，滑动套的固定孔内穿设的定位销与定位孔连接；
所述足底板的下方安装运动平板，运动平板的侧面固定安装扶手架；
所述减重牵引机构包括设置在步态训练康复机器人上方且固定的挂板，挂板上固定安装气缸和第一滚轮，气缸的气缸杆端部固定连接滑动块，滑动块的侧面安装固定轴，固定轴的端部连接第二滚轮，挂板上设有导轨槽，滑动块位于导轨槽内；
第一滚轮和第二滚轮上缠设钢绳，钢绳的一端安装配重块，钢绳的另一端与所述腰部支撑板的顶部固定连接。
进一步，所述足底板端部固定连接第一支撑板，所述小腿杆上固定连接第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板之间安装脚踝缓冲部件，踝缓冲部件的两端分别与第一支撑板和第二支撑板铰接；
所述小腿杆端部固定连接第三支撑板，所述大腿杆上固定连接第四支撑板，第三支撑板和第四支撑板之间安装膝盖缓冲部件，膝盖缓冲部件的两端分别与第三支撑板和第四支撑板铰接；
所述腰部支撑板端部固定连接第五支撑板，所述大腿杆上固定连接第六支撑板，第五支撑板和第六支撑板之间安装腰部缓冲部件，腰部缓冲部件的两端分别与第五支撑板和第六支撑板铰接。
进一步，所述脚踝缓冲部件、膝盖缓冲部件以及腰部缓冲部件为气缸或气弹簧。
进一步，所述滑动块和腰部支撑板之间设置一套光纤收发器，光纤收发器包括光纤发射器和光纤接收器，光纤发射器安装在滑动块的底部，光纤接收器设置在腰部支撑板的顶部中间位置。
进一步，所述光纤收发器为光纤收发器HTB-G218-SI，光纤收发器连接控制器，控制器连接所述气缸，控制器为控制器TPC4-4TD。
进一步，所述滑动块的两侧固定有导向板，导轨槽的侧面带有导向槽，导向板位于导向槽内，导向板和滑动块连接后呈T字型。
本发明的有益效果为：该康复机器人的足底板端部固定连接第一支撑板，所述小腿杆上固定连接第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板之间安装脚踝缓冲部件，踝缓冲部件的两端分别与第一支撑板和第二支撑板铰接；小腿杆端部固定连接第三支撑板，所述大腿杆上固定连接第四支撑板，第三支撑板和第四支撑板之间安装膝盖缓冲部件，膝盖缓冲部件的两端分别与第三支撑板和第四支撑板铰接；腰部支撑板端部固定连接第五支撑板，大腿杆上固定连接第六支撑板，第五支撑板和第六支撑板之间安装腰部缓冲部件，腰部缓冲部件的两端分别与第五支撑板和第六支撑板铰接，其中，脚踝缓冲部件、膝盖缓冲部件以及腰部缓冲部件为气缸或气弹簧，训练时，人的脚板通过束带固定在足底板上，护腰弧形板束缚在人的腰部，人在运动平板上行走时，脚踝关节，膝关节以及腰关节得到活动，活动过程中，脚踝缓冲部件、膝盖缓冲部件以及腰部缓冲部件可以起到很好的缓冲助力的作用，降低人腿部受伤部位受到的冲击力，放置腿部二次受伤；
另外，腰部支撑板上安装护腰弧形板，护腰弧形板的背部固定滑动套，滑动套套设在腰部支撑板上，滑动套上设有固定孔，所述腰部支撑板上设有多个与固定孔对应的定位孔，滑动套的固定孔内穿设的定位销与定位孔连接，升降滑动套时，护腰弧形板可以一起进行升降，护腰弧形板适合不同身高康复者使用；
另外，康复机器上方设有减重牵引机构，减重牵引机构包括设置在步态训练康复机器人上方且固定的挂板，挂板上固定安装气缸和第一滚轮，气缸的气缸杆端部固定连接滑动块，滑动块的侧面安装固定轴，固定轴的端部连接第二滚轮，挂板上设有导轨槽，滑动块位于导轨槽内；挂板和步态训练康复机器人之间设有腰部支撑板，第一滚轮和第二滚轮上缠设钢绳，钢绳的一端安装配重块，钢绳的另一端与所述腰部支撑板连接，滑动块和腰部支撑板之间设置一套光纤收发器，光纤收发器包括光纤发射器和光纤接收器，光纤发射器安装在滑动块的底部，光纤接收器设置在腰部支撑板的顶部中间位置，光纤收发器为光纤收发器HTB-G218-SI，光纤收发器连接控制器，控制器连接所述气缸，控制器为控制器TPC4-4TD，康复者需要进行减轻负荷训练时，康复者腿部穿戴好穿戴式机器人后，将腰部支撑板捆绑在上身，配重块通过钢绳对康复者的身体起到向上牵引的作用，从而降低康复者的腿部压力负荷，康复者水平步态训练过程中，光纤发射器和光纤接收器始终处于上下信号接收状态，康复者带动腰部支撑板移动时，如果光纤发射器和光纤接收器处于信号错位状态，控制器控制气缸伸缩，从而带动气缸端部的滑动块和第二滚轮移动，直到滑动块底部的光纤发射器位于腰部支撑板的光纤接收器正上方，滑动块和第二滚轮在配合腰部支撑板水平移动的过程中，第二滚轮上缠设的钢绳始终与腰部支撑板处于正向竖直牵引连接状态，这样的话，钢绳始终对腰部支撑板起到纵向牵引的作用，不会对康复者施加横向牵引力，从而真正起到降低康复者腿部压力负荷的作用，使用效果很好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明步态训练康复机器人的结构示意图；
图3为本发明减重牵引机构的结构示意图；
图4为本发明挂板的截面示意图；
图5为本发明滑动块与挂板的配合示意图。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种配重式下肢康复机器人，包括步态训练康复机器人100以及设置在步态训练康复机器人100上方的减重牵引机构200，步态训练康复机器人100包括足底板1，与足底板1铰接的小腿杆2，与小腿杆2铰接的大腿杆3以及与大腿杆3铰接的腰部支撑板4，足底板1与小腿杆2的铰接处形成机器踝关节5，小腿杆2与大腿杆3的铰接处形成机器膝关节6，大腿杆3与腰部支撑板4的铰接处形成机器腰部关节7；
足底板1端部固定连接第一支撑板8，小腿杆2上固定连接第二支撑板9，第一支撑板8和第二支撑板9之间安装脚踝缓冲部件10，踝缓冲部件10的两端分别与第一支撑板8和第二支撑板9铰接；
小腿杆2端部固定连接第三支撑板11，大腿杆3上固定连接第四支撑板12，第三支撑板11和第四支撑板12之间安装膝盖缓冲部件13，膝盖缓冲部件13的两端分别与第三支撑板11和第四支撑板12铰接；
腰部支撑板4端部固定连接第五支撑板14，大腿杆3上固定连接第六支撑板15，第五支撑板14和第六支撑板15之间安装腰部缓冲部件16，腰部缓冲部件16的两端分别与第五支撑板14和第六支撑板15铰接。
进一步，脚踝缓冲部件10、膝盖缓冲部件13以及腰部缓冲部件16为气缸或气弹簧。
进一步，腰部支撑板4上安装护腰弧形板17。护腰弧形板17的背部固定滑动套18，滑动套18套设在腰部支撑板4上，滑动套18上设有固定孔19，腰部支撑板4上设有多个与固定孔19对应的定位孔20，滑动套18的固定孔19内穿设的定位销与定位孔20连接；升降滑动套18时，护腰弧形板17可以一起进行升降，护腰弧形板17适合不同身高康复者使用。
进一步，足底板1的下方安装运动平板121，足底板1上带有束带122，运动平板121的侧面固定安装扶手架123。
训练时，人的脚板通过束带122固定在足底板1上，护腰弧形板17束缚在人的腰部，人在运动平板121上行走时，脚踝关节，膝关节以及腰关节得到活动，活动过程中，脚踝缓冲部件10、膝盖缓冲部件13以及腰部缓冲部件16可以起到很好的缓冲助力的作用，降低人腿部受伤部位受到的冲击力，放置腿部二次受伤。
减重牵引机构200包括设置在步态训练康复机器人100上方且固定的挂板21，挂板21上固定安装气缸22和第一滚轮23，气缸22的气缸杆端部固定连接滑动块24，滑动块24的侧面安装固定轴25，固定轴25的端部连接第二滚轮26，挂板21上设有导轨槽27，滑动块24位于导轨槽27内；
挂板21和步态训练康复机器人100之间设有腰部支撑板4，第一滚轮23和第二滚轮26上缠设钢绳29，钢绳29的一端安装配重块210，钢绳29的另一端与腰部支撑板4连接。
进一步，滑动块24和腰部支撑板4之间设置一套光纤收发器，光纤收发器包括光纤发射器211和光纤接收器212，光纤发射器211安装在滑动块24的底部，光纤接收器212设置在腰部支撑板4的顶部中间位置。
其中，光纤收发器为光纤收发器HTB-G218-SI，光纤收发器连接控制器213，控制器213连接气缸22，控制器213为控制器TPC4-4TD。
进一步，滑动块24的两侧固定有导向板214，导轨槽27的侧面带有导向槽215，导向板214位于导向槽215内，导向板214和滑动块24连接后呈T字型，导向板214对滑动块24起到导向作用，导向板214和滑动块24连接后呈T字型主要是保证滑动块24在导轨槽27内卡合牢固。
康复者需要进行减轻负荷训练时，康复者腿部穿戴好穿戴式机器人1后，将腰部支撑板4捆绑在上身，配重块210通过钢绳29对康复者的身体起到向上牵引的作用，从而降低康复者的腿部压力负荷，康复者水平步态训练过程中，光纤发射器211和光纤接收器212始终处于上下信号接收状态，康复者带动腰部支撑板4移动时，如果光纤发射器211和光纤接收器212处于信号错位状态，控制器213控制气缸22伸缩，从而带动气缸22端部的滑动块24和第二滚轮26移动，直到滑动块24底部的光纤发射器211位于腰部支撑板4的光纤接收器212正上方，滑动块24和第二滚轮26在配合腰部支撑板4水平移动的过程中，第二滚轮26上缠设的钢绳29始终与腰部支撑板4处于正向竖直牵引连接状态，这样的话，钢绳29始终对腰部支撑板4起到纵向牵引的作用，不会对康复者施加横向牵引力，从而真正起到降低康复者腿部压力负荷的作用，使用效果很好。
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 (6)
1.一种配重式下肢康复机器人，包括步态训练康复机器人以及设置在步态训练康复机器人上方的减重牵引机构，其特征在于，步态训练康复机器人包括足底板，与足底板铰接的小腿杆，与小腿杆铰接的大腿杆以及与大腿杆铰接的腰部支撑板，所述足底板与小腿杆的铰接处形成机器踝关节，小腿杆与大腿杆的铰接处形成机器膝关节，大腿杆与腰部支撑板的铰接处形成机器腰部关节；
所述腰部支撑板上安装护腰弧形板，护腰弧形板的背部固定滑动套，滑动套套设在腰部支撑板上，滑动套上设有固定孔，所述腰部支撑板上设有多个与固定孔对应的定位孔，滑动套的固定孔内穿设的定位销与定位孔连接，所述足底板的下方安装运动平板，运动平板的侧面固定安装扶手架；
所述减重牵引机构包括设置在穿戴式下肢康复机器人上方且固定的挂板，挂板上固定安装气缸和第一滚轮，气缸的气缸杆端部固定连接滑动块，滑动块的侧面安装固定轴，固定轴的端部连接第二滚轮，挂板上设有导轨槽，滑动块位于导轨槽内；
第一滚轮和第二滚轮上缠设钢绳，钢绳的一端安装配重块，钢绳的另一端与所述腰部支撑板的顶部固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种配重式下肢康复机器人，其特征在于，所述足底板端部固定连接第一支撑板，所述小腿杆上固定连接第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板之间安装脚踝缓冲部件，踝缓冲部件的两端分别与第一支撑板和第二支撑板铰接；
所述小腿杆端部固定连接第三支撑板，所述大腿杆上固定连接第四支撑板，第三支撑板和第四支撑板之间安装膝盖缓冲部件，膝盖缓冲部件的两端分别与第三支撑板和第四支撑板铰接；
所述腰部支撑板端部固定连接第五支撑板，所述大腿杆上固定连接第六支撑板，第五支撑板和第六支撑板之间安装腰部缓冲部件，腰部缓冲部件的两端分别与第五支撑板和第六支撑板铰接。
3.根据权利要求2所述的一种配重式下肢康复机器人，其特征在于，所述脚踝缓冲部件、膝盖缓冲部件以及腰部缓冲部件为气缸或气弹簧。
4.根据权利要求3所述的一种配重式下肢康复机器人，其特征在于，所述滑动块和腰部支撑板之间设置一套光纤收发器，光纤收发器包括光纤发射器和光纤接收器，光纤发射器安装在滑动块的底部，光纤接收器设置在腰部支撑板的顶部中间位置。
5.根据权利要求4所述的一种配重式下肢康复机器人，其特征在于，所述光纤收发器为光纤收发器HTB-G218-SI，光纤收发器连接控制器，控制器连接所述气缸，控制器为控制器TPC4-4TD。
6.根据权利要求3所述的一种配重式下肢康复机器人，其特征在于，所述滑动块的两侧固定有导向板，导轨槽的侧面带有导向槽，导向板位于导向槽内，导向板和滑动块连接后呈T字型。
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