CN110623816A - 一种悬吊式下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬吊式下肢康复训练机器人，包括机械构件和上位机，机械构件包括底座、支撑立柱、横向悬臂、悬吊梁、髋关节收展驱动机构以及第一悬吊绳，其中，支撑立柱沿竖直方向设置在底座上，横向悬臂的第一端连接在支撑立柱的顶端，第二端朝向远离支撑立柱的一侧延伸，悬吊梁沿水平方向延伸，且其一端可转动设置于横向悬臂的第二端，髋关节收展驱动机构设置在横向悬臂内以驱动悬吊梁在水平面内旋转；第一悬吊绳的上端连接于悬吊梁，下端自由下垂并能够设置踝关节绑带，上位机至少用于控制收展驱动机构驱动悬吊梁在水平面内旋转。该悬吊式下肢康复训练机器人能够实现髋关节的内收外展训练。

Description

一种悬吊式下肢康复训练机器人

技术领域

本发明涉及医疗设备设计制造技术领域，特别涉及一种悬吊式下肢康复训练机器人。

背景技术

脑卒中后下肢功能障碍是由于中枢神经系统受损，反射性交感神经营养不良、神经血管萎缩等引起的一种并发症。我国是脑卒中高发国家，2017年《中国脑卒中防治报告》显示，我国40岁以上人群现患和曾患脑卒中人数为1242万，近年脑卒中发病率以每年8.7％的速度递增，是国民病死和病残的首要原因。超过80％的幸存患者存在下肢功能障碍，导致步行能力受到损害，严重影响自己和家庭的生活质量。临床研究表明，早期康复训练有助于减少因卧床而产生的并发症,促进脑的重塑和受损功能的改善。

目前针对脑卒中早期卧床病人的下肢康复训练设备，主要有下肢髋膝踝关节屈伸持续被动训练器和脚踏式下肢康复训练机器人。大量临床实验研究表明，上述下肢康复训练设备对脑卒中患者下肢的早期康复具有积极的促进作用，但也有较为明显的缺陷，主要表现为训练动作单一，仅能作髋膝踝的屈伸训练动作，无法实现髋关节的内收外展训练。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现髋关节的内收外展训练的悬吊式下肢康复训练机器人。

为了达到上述目的，本发明中所公开的悬吊式下肢康复训练机器人包括机械构件和上位机，所述机械构件包括底座、支撑立柱、横向悬臂、悬吊梁、髋关节收展驱动机构以及第一悬吊绳，其中，所述支撑立柱沿竖直方向设置在所述底座上，所述横向悬臂的第一端连接在所述支撑立柱的顶端，第二端朝向远离所述支撑立柱的一侧延伸，所述悬吊梁沿水平方向延伸，且其一端可转动设置于所述横向悬臂的第二端，所述髋关节收展驱动机构设置在所述横向悬臂内以驱动所述悬吊梁在水平面内旋转；所述第一悬吊绳的上端连接于所述悬吊梁，下端自由下垂并能够设置踝关节绑带，所述上位机至少用于控制所述收展驱动机构驱动所述悬吊梁在水平面内旋转。

优选的，还包括第二悬吊绳，所述第二悬吊绳的上端连接于所述悬吊梁内，下端自由下垂并能够设置膝关节绑带。

优选的，所述悬吊梁上还设置有横向移动机构和吊绳收放机构，所述横向移动机构用于带动所述第二悬吊绳的上端沿所述悬吊梁的轴线方向移动，所述吊绳收放机构用于改变所述第二悬吊绳的悬吊长度，所述第一悬吊绳的上端自由滑动地设置于所述悬吊梁上。

优选的，所述上位机还用于控制所述横向移动机构带动所述第二悬吊绳沿所述悬吊梁的轴线方向移动，以及用于控制所述吊绳收放机构动作以改变所述第二悬吊绳的悬吊长度。

优选的，所述悬吊梁包括第一节段和第二节段，所述第一节段与所述横向悬臂相连，所述横向移动机构设置于所述第一节段内，所述第二节段通过所述横向移动机构活动连接于所述第一节段，所述吊绳收放机构设置于所述第二节段内，所述第二悬吊绳的上端与所述吊绳收放机构相连，所述第一悬吊绳的上端自由滑动地设置于所述第二节段上。

优选的，所述髋关节收展驱动机构包括收展驱动电机和减速机，所述收展驱动电机固定设置在所述横向悬臂的内腔中，所述减速机的输入轴与所述收展驱动电机的输出轴相连，所述减速机的输出轴用于与所述第一节段固定相连。

优选的，所述横向移动机构包括横向驱动电机以及与所述横向驱动电机相连的第一丝杠滑块组件，所述第一丝杠滑块组件中的第一丝杠沿所述第一节段的轴向设置，且所述第一丝杠滑块组件中的第一滑块用于与所述第二节段固定相连。

优选的，所述吊绳收放机构包括收放驱动电机、第二丝杠滑块组件以及定滑轮，所述第二丝杠滑块组件中的第二丝杠沿所述第二节段的轴向设置并与所述收放驱动电机相连，且所述第二丝杠滑块组件中的第二滑块与所述第二悬吊绳的上端固定相连，所述第二悬吊绳的下端绕过所述定滑轮后自由垂向下方。

优选的，所述第二节段的内腔中设置有第一支杆和第二支杆，所述第一支杆和第二支杆均垂直于所述第二节段的轴线朝下延伸，且所述第一支杆和所述第二支杆的底端之间连接有一平行于所述第二节段的轴线的光轴导轨，所述光轴导轨上滑动设置有踝处绳索连接块，所述第一悬吊绳的上端与所述踝处绳索连接块固定相连。

优选的，所述支撑立柱为高度可调的电动升降柱。

优选的，所述底座包括两根平行设置的底座轮架和设置在两个所述底座轮架之间的底板，被所述底板覆盖的所述底座轮架上设置有底座行走轮，所述支撑立柱的底端与所述底板固定连接，两根所述底座轮架延伸超出所述底板后弯折下沉形成能够插入病床底部的防倾插板，所述防倾插板的端部设置有防倾万向轮。

优选的，还包括设置在所述悬吊梁内并用于检测所述第二悬吊绳拉力的拉力传感器，所述膝关节绑带绑缚于患者膝部时，所述上位机获取患者的腿部重力mg，在康复训练过程中，若所述拉力传感器检测到的拉力大于Kmg时，则所述上位机判定患者腿部痉挛并控制所述悬吊式下肢康复训练机器人停机；其中，m为患者腿部质量，g为重力加速度，k＝1.5。

本发明中所公开的悬吊式下肢康复训练机器人中，底座支撑整个悬吊式下肢康复训练机器人，支撑立柱用于将横向悬臂和悬吊梁支撑至合适的高度，横向悬臂向病床侧延伸其作用在于将悬吊梁支撑至患者病床的上方；在进行髋关节的内收外展训练时，患者仰卧在病床上，踝关节绑带设置在第一悬吊绳的下端并绑缚于患者的踝关节处，悬吊梁的旋转中心在竖直方向上与患者的髋关节对准，并使踝关节绑带将患者的下肢底端吊离床面，在上位机的控制下，收展驱动机构驱动悬吊梁在水平面(冠状面)内往复转动，从而带动患者下肢进行髋关节的内收外展运动。

本发明中所公开的下肢康复训练机器人，开创性的采用悬吊方式来固定患者的下肢，有效避免了对患者下肢各个关节的限制，使患者下肢各个关节都能够自由灵活运动；同时还实现了患者髋关节的内收外展训练，扩展了患者下肢的训练方式，使患者的髋关节得以活动，有利于加快改善患者本体感觉能力、平衡能力、神经肌肉控制能力以及步行能力。

附图说明

图1为本发明所公开的悬吊式下肢康复训练机器人的整体结构示意图；

图2为本发明所公开的悬吊式下肢康复训练机器人的使用场景示意图；

图3为图1中虚线框内的底座组件的结构示意图；

图4为图1中所示的横向悬臂的内部结构示意图；

图5为图1中所示的第一节段的内部结构示意图；

图6为图1中所示的第二节段的内部结构示意图；

图7为仰卧位屈髋屈膝训练示意图；

图8为仰卧位屈髋屈膝训练时的膝关节绑带和踝关节绑带的运动轨迹示意图；

图9为仰卧位髋关节的内收外展训练示意图；

图10为仰卧位髋关节内收外展训练时膝关节绑带和踝关节绑带的运动轨迹示意图；

图11为仰卧位伸髋屈膝训练时膝关节绑带和踝关节绑带的运动轨迹示意图；

图12为俯卧位伸髋屈膝训练时膝关节绑带的运动轨迹示意图。

其中，1000为底座组件，2000为横向悬臂，3000为第一节段，4000为第二节段，1001为防倾万向轮，1002为防倾插板，1003为底座行走轮，1004为底板，1005为行走轮控制杆，1006为电气柜，1007为扶手，1008为控制面板，1009为升降柱，2001为横向悬臂的外壁，2002为收展驱动电机，2003为减速机，2004为交叉滚子轴承，2005为转接轴，3001为第一节段外壳，3002为横向驱动电机，3003为横向顶板，3004为第一电机架，3005为第一联轴器，3006为第一主轴承座，3007为第一丝杠，3008为第一导轨，3009为第一滑块，3010为第一副轴承座，3011为第一固定螺钉组，4001为第二顶板，4002为第二副轴承座，4003为第二丝杠，4004为第二导轨，4005为第二滑块，4006为膝处绳索连接块，4007为第二主轴承座，4008为滑轮架，4009为定滑轮，4010为第二电机架，4011为收放驱动电机，4012为第二联轴器，4013为第一支杆，4014为光轴导轨，4015为踝处绳索连接块，4016为第二支杆，4017为第二固定螺钉组，1为第一悬吊绳，2为第二悬吊绳，3为踝关节绑带，4为膝关节绑带。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种悬吊式下肢康复训练机器人，以便能够实现髋关节的内收外展训练。

请首先参考图1至图6，本发明中所公开的悬吊式下肢康复训练机器人，包括机械构件和上位机，其机械构件包括底座、支撑立柱、横向悬臂、悬吊梁、髋关节收展驱动机构以及第一悬吊绳，底座用于支撑整个悬吊式下肢康复机器人，支撑立柱沿竖直方向设置在底座上，横向悬臂与支撑立柱相垂直，并且横向悬臂的第一端连接在支撑立柱的顶端，横向悬臂的第二端朝向远离支撑立柱的一侧延伸，横向悬臂的作用在于将悬吊梁支撑至患者病床的上方，悬吊梁沿水平方向延伸并与患者下肢的长度方向保持一致，悬吊梁的一端可转动地设置在横向悬臂的第二端，髋关节收展驱动机构设置在横向悬臂内，其作用在于驱动悬吊梁在水平面内绕其自身的铰接端进行旋转，第一悬吊绳的上端连接在悬吊梁上，下端自由下垂并能够设置踝关节绑带，上位机属于电气控制部分，上位机至少一方面的作用在于控制收展驱动机构驱动悬吊梁在水平面内旋转。

请同时参考图2和图9，采用本发明中所公开的悬吊式下肢康复训练机器人进行髋关节的内收外展训练时，患者仰卧在病床上，踝关节绑带设置在第一悬吊绳的下端并绑缚于患者的踝关节处，悬吊梁的旋转中心在竖直方向上与患者的髋关节对准，并使踝关节绑带将患者的下肢底端吊离床面，在上位机的控制下，踝关节收展驱动机构驱动悬吊梁在水平面(冠状面)内往复转动，从而带动患者下肢进行髋关节的内收外展运动。

为了增强其功能性、提高康复师使用时的便利性并保证整个康复训练机器人的安全可靠性，申请人对上述实施例中所公开的悬吊式下肢康复训练机器人进行优化设计，尤其是增设了第二悬吊绳，第二悬吊绳的上端连接于悬吊梁内，悬吊梁内还设置有横向移动机构和吊绳收放机构，横向移动机构用于带动第二悬吊绳上端沿悬吊梁的轴线方向移动，吊绳收放机构用于改变第二悬吊绳的悬吊长度，第一悬吊绳的上端自由滑动地设置于悬吊梁上；以下对优化后的悬吊式下肢康复训练机器人进行详细介绍：

优化后的悬吊式下肢康复训练机器人整体分为底座组件1000、横向悬臂2000、第一节段3000和第二节段4000，其中，第一节段3000和第二节段4000共同构成上述实施例中的悬吊梁，我们分别对上述各个组件进行介绍。

请参考图3，上述底座组件1000具体包括两根平行设置的底座轮架以及设置在两个底座轮架之间的底板1004，被底板1004覆盖的底座轮架上共设置有四个底座行走轮1003，两根底座轮架延伸超出底板1004后弯折下沉后形成能够插入病床底部的防倾插板1002，防倾插板1002的端部分别设置有一个防倾万向轮1001，底座轮架侧面靠近底部的位置设置有行走轮控制杆1005，行走轮控制杆1005通过连杆机构可以方便的控制底座行走轮1003的刹车和解刹车，底板1004上设置有电气柜1006和上述支撑立柱，电气柜1006内设置有上位机。由于防倾插板1002相对于底座轮架而言属于一种下沉式设计，因此相对于底座行走轮1003而言，防倾万向轮1001是一种小尺寸的万向轮，电气柜1006上安装有扶手1007，方便康复医师的抓握和移动，控制面板1008固定于电气柜1006并靠近扶手1007设置，控制面板1008优选的为触摸屏控制器，可方便康复医师调节适合不同患者的训练参数，支撑立柱采用升降柱1009，并且该升降柱1009的高度可以通过控制面板1008直接进行调节，以使康复训练机器人适应不同的病床高度，升降柱1009的实现方式具有多种，本实施例中的升降柱1009优选的采用电动推杆。

横向悬臂2000内设置有髋关节收展驱动机构，请参考图4，横向悬臂2000内设置有收展驱动电机2002、减速机2003、交叉滚子轴承2004以及转接轴2005，横向悬臂2000固定连接在支撑立柱的顶端，可随支撑立柱进行升降，收展驱动电机2002固定连接在横向悬臂2000的内腔中，以便为髋关节内收外展康复训练提供动力，减速机2003的输入轴与收展驱动电机2002的输出轴相连，交叉滚子轴承2004的外圈与横向悬臂2000固定相连，其内圈与减速机2003的输出轴同轴，转接轴2005固定连接在交叉滚子轴承2004的内圈，减速机2003的输出轴通过平键将动力传递给转接轴2005，转接轴2005用于与第一节段3000固定相连，更为优选的，横向悬臂的外壁2001将横向悬臂2000内部结构完全包裹起来，以形成横向悬臂模块。

第一节段3000内设置有横向移动机构，请参考图5，第一节段3000内具有横向顶板3003，且第一节段3000内设置有横向驱动电机3002、第一电机架3004、第一联轴器3005、第一主轴承座3006、第一丝杠3007、第一导轨3008、第一滑块3009、第一副轴承座3010以及第一固定螺钉组3011，第一导轨3008固定连接在横向顶板3003，第一丝杠3007沿第一节段3000的轴向延伸，并通过第一主轴承座3006和第一副轴承座3010设置在横向顶板3003上，横向驱动电机3002通过第一电机架3004固定连接在横向顶板3003上，横向驱动电机3002与第一丝杠3007通过第一联轴器3005连接，第一滑块3009分别与第一丝杠3007的螺母和第一导轨3008上的滑动件固定连接，通过控制横向驱动电机3002，驱动第一丝杠3007带动第一滑块3009在第一导轨3008上作往复直线运动，用于匹配第二悬吊绳2的横向运动，第一节段3000通过第一固定螺钉组3011与上述转接轴2005和交叉滚子轴承2004的内圈固定连接，第一节段外壳3001固定连接在横向顶板3003上并将第一节段3000内部结构包覆，从而形成第一节段模块。

吊绳收放机构设置在第二节段4000内，请参考图6，第二节段4000具有第二顶板4001，并且第二节段4000内设置有第二副轴承座4002、第二丝杠4003、第二导轨4004、第二滑块4005、膝处绳索连接块4006、第二主轴承座4007、滑轮架4008、定滑轮4009、第二电机架、收放驱动电机4011、第二联轴器4012、第一支杆4013、第二支杆4016、光轴导轨4014、踝处绳索连接块4015、第二螺钉固定组，第二导轨4004固定连接在第二顶板4001上，第二丝杠4003沿第二节段4000轴向设置并通过第二主轴承座4007和第二副轴承座4002连接在第二顶板4001，收放驱动电机4011通过第二电机架4010固定连接在第二顶板4001，收放驱动电机4011与第二丝杠4003通过第二联轴器4012连接，第二滑块4005分别与第二丝杠4003的螺母和第二导轨4004的滑动件固定连接，定滑轮4009通过滑轮滑固定在第二主轴承座4007，膝处绳索连接块4006与第二滑块4005固定相连，第二悬吊绳2的上端固定设置在膝处绳索连接块4006，第二悬吊绳2的下端绕过定滑轮4009后自由垂向下方，收放驱动电机4011带动第二滑块4005在第二丝杠4003上做往复直线运动，经过定滑轮4009的传导，第二滑块4005沿第二节段4000轴向上的运动转变为第二悬吊绳2在竖直方向上的悬吊长度的变化；光轴导轨4014通过第一支架和第二支架固定连接在第二顶板4001上，踝处绳索连接块4015通过直线轴承与光轴导轨4014滑动连接，第一悬吊绳1的上端固定连接在踝处绳索连接块4015，第二节段4000通过第二固定螺钉组4017连接于第一节段3000上。

为了进一步优化方案，悬吊梁内还设置有拉力传感器，该拉力传感器用于检测第二悬吊绳2拉力，所述膝关节绑带4绑缚于患者膝部时，上位机获取患者的腿部重力mg，若同一患者需要多次使用该机器人，则上位机即可根据拉力传感器上的拉力数值判断绑带是否绑好；在康复训练过程中，若所述拉力传感器检测到的拉力大于Kmg时，则上位机判定患者腿部痉挛并控制悬吊式下肢康复训练机器人停机，以防对患者造成伤害；其中，m为患者腿部质量，g为重力加速度，k＝1.5。

需要进行说明的是，在本发明思想的引导下，本领域技术人员很容易对上述实施例中所公开的横向移动机构和吊绳收放机构进行改进或替换，例如横向移动机构可采用微型气缸代替，吊绳收放机构中的收放驱动电机4011和第二丝杠滑块组件也可被替换为微型气缸等，应当理解，只要能够实现带动第二节段4000沿第一节段3000进行横向移动的横向移动机构，以及能够在竖直方向上改变第二悬吊绳2悬吊长度的吊绳收放机构均应在本发明的保护范围内。

本发明中所公开的悬吊式下肢康复训练机器人，采用悬吊的方式对患者的下肢进行固定，整个悬吊臂在上位机的控制下可沿支撑立柱进行水平面内的旋转，并且悬吊臂分为第一节段3000和第二节段4000，第二节段4000在上位机的控制下可在横向移动机构的带动下沿第一节段3000的轴线方向进行往复移动，第一悬吊绳1无动力，其为随动悬吊绳索；第二悬吊绳2带动力，在上位机的控制下，第二悬吊绳2在沿第一节段3000的轴向移动时悬吊长度可通过吊绳收放机构进行改变；在第一悬吊绳1和第二悬吊绳2的底端设置踝关节绑带3、膝关节绑带4或者髋关节绑带可以实现多种康复训练模式，以下列举几种康复训练模式，应当理解，以下所列举的几种康复训练模式绝非该下肢康复训练机器人能够实现的所有训练模式，康复训练师可以根据实际情况，在第一悬吊绳1和第二悬吊绳2的底端设置不同的绑带来达到不同的训练目的。

髋关节内收外展训练：

请参考图9和图10，第一悬吊绳1的底端设置踝关节绑带3，第二悬吊绳2的底端设置膝关节绑带4，患者处于仰卧位，踝关节绑带3绑缚在患者下肢的踝关节处，膝关节绑带4绑缚在患者的膝关节处，第一节段3000的旋转中心H对准患者的髋关节，患者的大腿长度为L₁，小腿长度为L₂，患者髋关节的旋转角度θ＝ωt，为了避免患者受伤，设置为0<θ<π/4，其中ω是角速度，t是时间，根据给定的角速度，上位机即可控制收展驱动电机2002驱动悬吊梁在水平面(X轴和Y轴所构成的平面)内转动。

侧卧位髋关节后伸训练：

第一悬吊绳1的底端设置踝关节绑带3，第二悬吊绳2的底端设置膝关节绑带4，患者处于侧卧位，踝关节绑带3绑缚在患者下肢的踝关节处，膝关节绑带4绑缚在患者的膝关节处，第一节段3000的旋转中心H对准患者的髋关节，患者的大腿长度为L₁，小腿长度为L₂，患者髋关节在人体矢状面的旋转角度θ＝ωt，为了避免患者受伤，设置为0<θ<π/4，其中ω是角速度，t是时间，根据给定的角速度，上位机即可控制收展驱动电机2002驱动悬吊梁在水平面内转动。

仰卧位的屈髋屈膝训练：

请参考图7和图8，第一悬吊绳1的底端设置踝关节绑带3，第二悬吊绳2的底端设置膝关节绑带4，患者处于仰卧位，踝关节绑带3(图8中的A点)绑缚在患者下肢的踝关节处，膝关节绑带4(图8中的K点)绑缚在患者的膝关节处，第一节段3000的旋转中心H对准患者的髋关节，第二悬吊绳2的悬吊长度可大可小，这就可以实现患者膝关节在竖直方向(Z轴)的运动，同时第二节段4000能够在横向移动机构的带动下沿第一节段3000的轴向(即图8中的X轴方向)运动，第一悬吊绳1不带动力，其长度不变，因此可在X轴方向随动，假设患者的大腿长度为L₁，小腿长度为L₂(大腿长度、小腿长度均可在完成绑带绑缚后，通过系统数据初始化进行自动获取)，以患者髋关节旋转中心H为原点，患者仰卧时，下肢作为空间X轴，向上方向为Z轴，如图8中所示，初始状态时，患者的膝关节、踝关节以及髋关节均在X轴上，训练时患者膝关节以H为圆心，以大腿长L₁为半径画圆弧轨迹，若患者髋关节的旋转角度θ＝ωt，其中ω是角速度，t是时间，则根据三角函数即可实时计算出膝关节绑带4和踝关节绑带3在竖直面(X轴和Z轴所构成的平面)内的坐标值，上位机据此可以控制横向驱动机构以及吊绳收放机构进行动作，具体的，

膝关节绑带4的轨迹应满足：

k(x)＝L₁cos(wt)；其中，0＜wt＜90°；

K(z)＝L₁sin(wt)，其中，0＜wt＜90°；

踝关节绑带3的运动轨迹应满足：

其中，0＜wt＜90°；

A(z)＝0。

仰卧位的伸髋屈膝训练：

如图11中所示，第一悬吊绳1的底端设置膝关节绑带4，第二悬吊绳2的底端设置髋关节绑带，患者仰卧，并且患者双下肢膝关节曲，髋关节绑带绑缚于患者的髋关节旋转中心H，髋关节旋转中心H与支撑立柱在X轴方向的距离为L₀，髋关节旋转中心以患者大腿长L₁为半径，以膝关节为圆心做圆弧运动，假设该圆弧运动的角速度为ω，则膝关节的旋转角为θ＝ωt，则根据三角函数即可实时计算出髋关节绑带在竖直面(X轴和Z轴所构成的平面)内的坐标值，上位机据此可以控制横向驱动机构以及吊绳收放机构进行动作，具体的：

髋关节绑带的运动轨迹满足：

其中，

H(z)＝L₁sin(wt)+L₂，其中，

俯卧位髋关节后伸训练：

如图12中所示，第二悬吊绳2的底端设置踝关节绑带3，患者俯卧，第一节段3000的旋转中心对准患者髋关节旋转中心H，踝关节绑带3(图12中的A点)绑缚于患者下肢的踝关节处，假设患者的大腿长度为L₁，小腿长度为L₂，则患者俯卧时，患者下肢作为空间上的X轴，向上方向作为空间上的Z轴，初始状态时患者膝关节、踝关节以及髋关节均在X轴上，训练时患者踝关节以膝关节为圆心，小腿长L₂为半径画圆弧，患者膝关节旋转角度θ＝ωt，其中ω是角速度，t是时间，则根据三角函数即可实时计算出踝关节绑带3在竖直面(X轴和Z轴所构成的平面)内的坐标值，上位机据此可以控制横向驱动机构以及吊绳收放机构进行动作，具体的：

踝关节绑带3的运动轨迹满足：

A(x)＝L₂cos(wt)+L₁，其中，0＜wt＜90°；

A(z)＝L₂sin(wt)，其中，0＜wt＜90°。

由于第二节段4000旋转安装在横向悬臂2000上，因此该下肢康复训练机器人可根据患者处于左边床位还是右边床位进行调整，同时由于防倾插板1002的存在，底座可以伸入床底一定的距离，因此该康复训练机器人还可对左边床位患者的左腿和右腿进行康复治疗，也可对右边床位患者的左腿和右腿进行康复治疗。

在进行下肢康复训练之前，康复训练师将该机器人放置在距离患者床边合适的位置，然后将支撑立柱调整为合适高度，根据需要进行的训练项目选择绑带类型，当完成绑带的绑缚工作后，系统进行初始化，以获取患者大腿长度、小腿长度、患者下肢重力等各种初始数据值，然后康复训练师进行训练参数(如速度、时间等)的设定，系统完成轨迹规划后开始训练。

以上对本发明所提供的悬吊式下肢康复训练机器人进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种悬吊式下肢康复训练机器人，包括机械构件和上位机，其特征在于，所述机械构件包括底座、支撑立柱、横向悬臂、悬吊梁、髋关节收展驱动机构以及第一悬吊绳，其中，所述支撑立柱沿竖直方向设置在所述底座上，所述横向悬臂的第一端连接在所述支撑立柱的顶端，第二端朝向远离所述支撑立柱的一侧延伸，所述悬吊梁沿水平方向延伸，且其一端可转动设置于所述横向悬臂的第二端，所述髋关节收展驱动机构设置在所述横向悬臂内以驱动所述悬吊梁在水平面内旋转；所述第一悬吊绳的上端连接于所述悬吊梁，下端自由下垂并能够设置踝关节绑带，所述上位机至少用于控制所述收展驱动机构驱动所述悬吊梁在水平面内旋转。

2.根据权利要求1所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，还包括第二悬吊绳，所述第二悬吊绳的上端连接于所述悬吊梁内，下端自由下垂并能够设置膝关节绑带。

3.根据权利要求2所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述悬吊梁上还设置有横向移动机构和吊绳收放机构，所述横向移动机构用于带动所述第二悬吊绳的上端沿所述悬吊梁的轴线方向移动，所述吊绳收放机构用于改变所述第二悬吊绳的悬吊长度，所述第一悬吊绳的上端自由滑动地设置于所述悬吊梁上。

4.根据权利要求3所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述上位机还用于控制所述横向移动机构带动所述第二悬吊绳沿所述悬吊梁的轴线方向移动，以及用于控制所述吊绳收放机构动作以改变所述第二悬吊绳的悬吊长度。

5.根据权利要求3所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述悬吊梁包括第一节段和第二节段，所述第一节段与所述横向悬臂相连，所述横向移动机构设置于所述第一节段内，所述第二节段通过所述横向移动机构活动连接于所述第一节段，所述吊绳收放机构设置于所述第二节段内，所述第二悬吊绳的上端与所述吊绳收放机构相连，所述第一悬吊绳的上端自由滑动地设置于所述第二节段上。

6.根据权利要求5所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述髋关节收展驱动机构包括收展驱动电机和减速机，所述收展驱动电机固定设置在所述横向悬臂的内腔中，所述减速机的输入轴与所述收展驱动电机的输出轴相连，所述减速机的输出轴用于与所述第一节段固定相连。

7.根据权利要求5所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述横向移动机构包括横向驱动电机以及与所述横向驱动电机相连的第一丝杠滑块组件，所述第一丝杠滑块组件中的第一丝杠沿所述第一节段的轴向设置，且所述第一丝杠滑块组件中的第一滑块用于与所述第二节段固定相连。

8.根据权利要求5所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述吊绳收放机构包括收放驱动电机、第二丝杠滑块组件以及定滑轮，所述第二丝杠滑块组件中的第二丝杠沿所述第二节段的轴向设置并与所述收放驱动电机相连，且所述第二丝杠滑块组件中的第二滑块与所述第二悬吊绳的上端固定相连，所述第二悬吊绳的下端绕过所述定滑轮后自由垂向下方。

9.根据权利要求5所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述第二节段的内腔中设置有第一支杆和第二支杆，所述第一支杆和第二支杆均垂直于所述第二节段的轴线朝下延伸，且所述第一支杆和所述第二支杆的底端之间连接有一平行于所述第二节段的轴线的光轴导轨，所述光轴导轨上滑动设置有踝处绳索连接块，所述第一悬吊绳的上端与所述踝处绳索连接块固定相连。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述支撑立柱为高度可调的电动升降柱。

11.根据权利要求1所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，所述底座包括两根平行设置的底座轮架和设置在两个所述底座轮架之间的底板，被所述底板覆盖的所述底座轮架上设置有底座行走轮，所述支撑立柱的底端与所述底板固定连接，两根所述底座轮架延伸超出所述底板后弯折下沉形成能够插入病床底部的防倾插板，所述防倾插板的端部设置有防倾万向轮。

12.根据权利要求2所述的悬吊式下肢康复训练机器人，其特征在于，还包括设置在所述悬吊梁内并用于检测所述第二悬吊绳拉力的拉力传感器，所述膝关节绑带绑缚于患者膝部时，所述上位机获取患者的腿部重力mg，在康复训练过程中，若所述拉力传感器检测到的拉力大于Kmg时，则所述上位机判定患者腿部痉挛并控制所述悬吊式下肢康复训练机器人停机；其中，m为患者腿部质量，g为重力加速度，k＝1.5。