CN110841245A - 一种适用于多模式的康复减重步行训练车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于多模式的康复减重步行训练车，包括车体、通过腰撑固定板与车体可拆卸连接的腰撑组件、与车体连接的主动辅助重心转移机构、与车体可拆卸连接的扶手组件、设置于训练车顶部的减重悬吊装置、设置于训练车底部的驱动装置，所述的腰撑组件可拆卸地与外骨骼机器人连接。本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明的训练车利用快速组合拆装技术实现多种工作模式的切换以应对不同康复程度的患者使用。

Description

一种适用于多模式的康复减重步行训练车

技术领域

本发明涉及一种适用于多模式的康复减重步行训练车。

背景技术

对于患脑卒或脑部神经受损导致的下肢残疾患者，及早介入康复治疗具有极为重要的意义，通过肢体的持续主动训练来刺激中枢神经，即可达到促进受损神经的重组，从而实现神经康复治疗，大大减少肢体残疾的可能。现有技术方案中的康复减重训练车与外骨骼机器人一般是单独使用，对于康复中后期的患者无法提供有效的训练设备，且一种设备仅适用于单一场景模式。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种适用于多模式的康复减重步行训练车，该训练车具有辅助重心转移、适用于多种工作模式等功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：一种适用于多模式的康复减重步行训练车，包括车体，其特征在于，还包括通过腰撑固定板与车体可拆卸连接的腰撑组件、与车体连接的主动辅助重心转移机构、与车体可拆卸连接的扶手组件、设置于训练车底部的驱动装置，所述的腰撑组件可拆卸地与外骨骼机器人连接。此外，还包括设置于训练车顶部的减重悬吊装置。

所述的训练车的工作模式包括：与外骨骼机器人配合使用的悬空模式、与外骨骼机器人配合使用的落地模式(包括不使用减重悬吊装置的落地模式、使用减重悬吊装置的落地模式)、不与外骨骼机器人配合使用且使用减重悬吊装置的落地模式。

优选的，所述的主动辅助重心转移机构为使腰撑组件上下移动以主动调整外骨骼机器人重心的升降动力机构；升降动力机构，应使腰撑组件的上下移动路径基本与外骨骼机器人和待康复人体所构成的整体行走时的重心变化路径一致。

优选的，腰撑组件包括被动减重机构，所述的被动减重机构包括：预紧力产生机构；与预紧力产生机构连接，且通过支点传递预紧力的支撑连接杆；与支撑连接杆连接的机器人安装板；当主动辅助重心转移机构使腰撑组件向上或向下移动时，预紧力产生机构缩短或伸长。

作为进一步改进的技术方案，所述的扶手组件包括位于训练车两侧的扶手、连接两侧扶手的扶手连接板、与扶手连接板端部连接的扶手安装板、用于将扶手安装板固定到车体上的第一可拆卸紧固装置。

优选的，所述的腰撑组件设有机器人安装板，通过第二可拆卸紧固装置将外骨骼机器人固定到机器人安装板上。

优选的，主动辅助重心转移机构通过腰撑连接座与腰撑固定板连接。

优选的，本发明的训练车还包括固定于驱动系统主梁后侧的安全光栅，安全光栅的高度与待康复人体小腿平齐。

通过第三可拆卸紧固装置将腰撑固定板固定到车体上。

所述的驱动装置包括对称设置的两组驱动组件，每组驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触。

本发明的快速拆装结构(比如第一可拆卸紧固装置、第二可拆卸紧固装置、第三可拆卸紧固装置)不仅有快插销，可采用开口销、楔块、卡扣等结构进行替代。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明的训练车利用快速组合拆装技术实现多种工作模式的切换以应对不同康复程度的患者使用。

附图说明

图1一种适用于多模式的康复减重步行训练车的结构示意图；

图2外骨骼机器人与减重车腰撑组件连接示意图；

图3与外骨骼机器人配合使用太空步场景示意图；

图4与外骨骼机器人配合使用落地场景1(使用减重悬吊装置)示意图；

图5与外骨骼机器人配合使用落地场景2(不使用减重悬吊装置)示意图；

图6腰撑组件拆除示意图；

图7扶手组件示意图；

图8单独使用模式结构示意图；

图9单独使用模式落地场景示意图；

图10驱动组件侧视图；

图11驱动组件轴侧图；

图12康复减步行训重练车的底盘驱动装置整车示意图；

图13主动辅助重心转移机构正视图；

图14主动辅助重心转移机构后侧视图；

图15为腰撑组件示意图；

图16、图17为被动减重机构示意图；

其中，1伺服电机，2联轴器，3丝杆固定座，4第一螺帽，5传感器安装板，6腰撑连接座，7第一丝杆，8第一丝杆滑座，9腰撑固定板，10腰撑组件，10a腰撑盖，11固定连接座，12导向杆，13缓冲弹簧，14导向管，15调节螺母，16运动连接座，17单耳连接座，18固定安装板，19固定支座，20平衡杆，21平衡板，22机器人安装板，23支撑座，24支撑连接杆，26滑座，27滑轨，28第二丝杆，29第二螺帽，30手轮，31外骨骼机器人，32第二插销，33车体下部横杆，34丝杆连接座，35丝杆连接板，36减重悬吊装置，36a减重吊绳，37主动辅助重心转移机构，38扶手组件，38a扶手安装板，38b扶手，38c扶手连接板，39安全光栅，40车体两侧滑轨，41第三插销，42第一插销，43车体滑块，44销孔，1’前轮安装板，2’前轮，3’铰链轴，4’铰接座，5’驱动轮，6’伺服电机，7’驱动器，8’主梁，9’后轮，10’连接板，11’第一同步带轮，12’同步带，13’第二同步带轮，14’减速机，15’左侧驱动组件，16’右侧驱动组件，17’车体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1-9所示，康复减重步行训练车(后文简称减重车)是通过减重支持帮助下肢运动功能障碍的患者进行步行训练的系统。

一种适用于多模式的康复减重步行训练车，包括车体，还包括通过腰撑固定板与车体可拆卸连接的腰撑组件、与车体连接的主动辅助重心转移机构、与车体可拆卸连接的扶手组件、设置于训练车底部的驱动装置，所述的腰撑组件可拆卸地与外骨骼机器人连接。还包括设置于训练车顶部的减重悬吊装置。

所述的训练车的工作模式包括：与外骨骼机器人配合使用的悬空模式、与外骨骼机器人配合使用的落地模式、不与外骨骼机器人配合使用且使用减重悬吊装置的落地模式。与外骨骼机器人配合使用的落地模式包括不使用减重悬吊装置的落地模式、使用减重悬吊装置的落地模式。

所述的主动辅助重心转移机构为使腰撑组件上下移动以主动调整外骨骼机器人重心的升降动力机构；

腰撑组件包括被动减重机构，所述的被动减重机构包括：预紧力产生机构；与预紧力产生机构连接，且通过支点传递预紧力的支撑连接杆；与支撑连接杆连接的机器人安装板；当主动辅助重心转移机构使腰撑组件向上或向下移动时，预紧力产生机构缩短或伸长。

所述的扶手组件包括位于训练车两侧的扶手、连接两侧扶手的扶手连接板、与扶手连接板端部连接的扶手安装板、用于将扶手安装板固定到车体上的第一可拆卸紧固装置。

所述的腰撑组件设有机器人安装板，通过第二可拆卸紧固装置将外骨骼机器人固定到机器人安装板上。

主动辅助重心转移机构通过腰撑连接座与腰撑固定板连接。

所述的驱动装置包括对称设置的两组驱动组件，每组驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触。

还包括固定于驱动装置主梁后侧的安全光栅，安全光栅的高度与待康复人体小腿平齐。

通过第三可拆卸紧固装置将腰撑固定板固定到车体。

设备主要部件如图1所示，包括车体17’、减重悬吊装置36、驱动组件、主动辅助重心转移机构37、腰撑组件10、扶手组件38及安全光栅39等。其中车体由型材焊接而成用于支撑整车结构；减重悬吊装置由型材焊接成一体，上面安装有起吊绳索及滑轮组，整套装置通过螺栓安装于车体上侧以方便拆卸，当设备转移时需通过较矮门洞时可将此部分拆卸下来，该装置通过安装于车体的电动绞盘驱动绳索(即减重吊绳36a)可对患者进行减重(减重悬吊装置为现有技术，减重悬吊装置还可以替换为现有技术中其它结构的减重悬吊装置)；驱动装置通过螺栓安装于车体下部，其主要由伺服电机、减速机、同步带轮、同步带、驱动轮及行走轮(行走轮包括前轮和后轮)构成，主要为整车驱动行走提供动力源；辅助重心转移机构主要由固定于车体中部的伺服电机、丝杆组件、腰撑连接板和测距传感器以及腰撑组件内部的缓冲弹簧构成，主要用于整车与外骨骼机器人配合行走时辅助患者进行重心调整转移。外骨骼机器人和待康复人体行走时训练车直线跟随外骨骼机器人，直线跟随是通过上述的驱动装置实现的。测距传感器设置于传感器安装板5上，传感器安装板固定于腰撑固定板9上，且测距传感器对准穿戴外骨骼机器人的待康复人体腰部，用于检测训练车与待康复人体腰部的距离变化(即测距传感器与待康复人体腰部之间的距离变化)。在外骨骼机器人起步时，控制器接收外骨骼机器人步态信息并驱动驱动装置使训练车以机器人步长/步态周期的速度(单次行走中，步长、步态周期均为特定不变)开始行驶，在训练车运动过程中，测距传感器实时检测训练车与待康复人体腰部的距离，检测到的实时距离值发送至控制器，由控制器算出当前时刻与上一时刻的距离差值，距离差值除以当前时刻与上一时刻之间的时间差(该时间差为通讯周期，例如每隔10ms接收一次距离信息，10ms即时间差)算得相对速度，将相对速度加上目前的训练车速度得到新的训练车速度值，并驱动训练车的驱动装置使得训练车的速度调整为新的训练车速度值以跟随外骨骼机器人和待康复人体构成的整体的步伐；当控制器接收到外骨骼机器人收步信息，则驱动电机停机使得训练车制动停车。一般来说，待康复人体的运动为被动模式，外骨骼机器人(即下肢康复机器人)按照预先确定的步态轨迹带动待康复人体行走(而步态轨迹是由设定的步长、步高、步态周期等确定的，此为现有技术)。腰撑组件通过腰撑固定板与主动辅助重心转移机构的腰撑连接板使用螺栓连接起来，腰撑组件主要用于康复减重步行训练车与外骨骼机器人进行连接；扶手组件通过螺栓固定于车体两侧滑块(即车体滑块43)上用于辅助患者进行支撑防止摔倒；安全光栅固定于驱动组件主梁后侧，高度与患者小腿平齐，其主要用于防止减重车发生跟随错误时车体前冲误伤患者，当患者小腿进入安全光栅的测量范围，安全光栅将测量信息传递至控制器，由控制器驱动驱动组件的伺服电机停止运转，安全光栅的控制模式与现有技术相同。整套设备通过快速拆装组合技术可适用于多种工作模式以应对不同程度的患者，具体快速拆装结构及工作模式见下文。

该设备多种工作模式如下所示。

模式一：与外骨骼机器人配合使用

适用于中枢神经系统损伤导致的下肢步行功能障碍患者，包括偏瘫和截瘫患者，选择减重车配合外骨骼机器人进行系统的步行功能康复训练。外骨骼机器人通过第二插销32(第二可拆卸紧固装置)与腰撑组件的机器人安装板连接以实现快速拆装，具体如图2所示，腰撑组件为左右两组，外骨骼机器人左、右髋关节上方的侧板上均设有销孔44，第二插销32穿过销孔44和机器人安装板22上的销孔以实现外骨骼机器人、机器人安装板的相互固定，即外骨骼机器人和腰撑组件的连接处位于外骨骼机器人左、右髋关节上方。

模式一具体使用场景如下所示：

太空步场景：通过减重悬吊装置和腰撑组件将患者与外骨骼机器人主体进行减重、升起，使外骨骼机器人和患者双脚离开地面，处于完全减重状态，方便患者下肢完成主动或被动的迈步动作训练。具体如图3所示。

落地场景1：通过悬吊减重装置和腰撑组件辅助患者站立，外骨骼机器人和患者双脚着地，根据患者情况，选择减重比例，模拟正常承重步态进行主动或被动训练，减重车随迈步动作进行跟随。具体如图4所示。

落地场景2：单独通过腰撑组件辅助患者站立(不使用减重悬吊装置)，患者双脚着地，模拟正常承重步态进行主动或被动训练，减重车随迈步动作进行跟随。具体如图5所示。

模式二：单独使用

适用于获得医生认可的下肢步行功能障碍患者，进行系统的步行减重功能康复训练。此模式无需外骨骼机器人，且将腰撑组件拆除。腰撑组件通过第三插销41(第三可拆卸紧固装置)与减重车车体连接以实现快速拆装(具体地，拆除腰撑组件时，需先解除辅助重心转移机构与腰撑固定板之间的连接，再拆除第三可拆卸紧固装置；安装腰撑组件时，通过第三插销(第三可拆卸紧固装置)将腰撑固定板固定于扶手组件的扶手安装板38a上，而扶手安装板固定于车体滑块43上，车体两侧的车体滑块43沿着车体两侧滑动固定，而腰撑组件的其余结构均固定于腰撑固定板上，因此实现了腰撑组件的可拆卸固定，图5)，腰撑组件拆除后结构如图6所示。同时，为实现两侧扶手的高度一致且可根据不同待康复人体(即患者)高度进行高度调节，在整个腰撑组件拆除后，两个扶手安装板之间需采用扶手连接板38c连接，需通过螺栓将扶手连接板38c连接到主动辅助重心转移机构的腰撑连接座上，同时扶手连接板38c与扶手安装板38a通过第三插销41连接以实现快速拆装。该模式具体状态如图8所示。

扶手组件如图7所示，扶手组件包括位于训练车车体两侧的扶手38b、与扶手38b端部连接的扶手安装板38a、用于将扶手安装板固定到车体上的第一可拆卸紧固装置(即第一插销42)，扶手连接板38c连接两侧扶手安装板38a，扶手安装板38a通过第一插销42固定于车体滑块43，而车体滑块可沿着车体两侧滑轨40上下滑动，滑轨上、下均设有限位装置。

当主动辅助重心转移机构使腰撑固定板上下移动时，带动扶手组件和腰撑组件一起上下移动。

单独使用模式具体使用场景如下所示。

落地场景：通过减重悬吊装置进行减重辅助将患者升起站立，患者双脚着地，根据患者情况，选择减重比例，使患者部分负重，进行步行能力训练，减重车随迈步动作进行跟随。具体如图9所示。

根据图10-12，训练车底部两侧设有对称设置的左侧驱动组件15’和右侧驱动组件16’。两侧驱动组件的主梁与车体组件之间为焊接一体式框架结构以确保整车稳定性。

驱动装置包括左右对称设置的两组驱动组件，所述的驱动组件包括作为支点的铰链轴3’、用于安装铰链轴的连接板10’、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮5’始终与地面接触。

两组驱动组件左右对称设置。以上结构中，铰链轴作为支点，动力驱动机构、前轮组件通过铰链轴构成类似跷跷板结构，前轮组件构成跷跷板的一端，动力驱动机构构成跷跷板的另一端。因动力驱动机构一端重量大于前轮组件一端，当动力驱动机构遇到凸起或者凹坑时，在重力作用下驱动轮将始终保持与地面接触状态，从而避免悬空或打滑。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。所述的驱动轮设置于训练车中前部，两组驱动组件的两个驱动轮的中心连线(沿左右方向延伸)与训练车站立位置(待康复人体站立于该位置，待康复人体即患者)的中心连线(沿左右方向延伸)重合(图12)，使训练车在转弯或掉头时两组驱动组件的两个驱动轮做差速运动从而使训练车以训练车站立位置为中心做旋转运动。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。动力驱动机构包括动力机构、用于将动力机构的动力传递给驱动轮的传动机构、始终与地面接触的所述的驱动轮，驱动轮固定于连接板的后侧。

优选的，所述的动力机构包括伺服电机6’、与伺服电机连接的减速机14’、与伺服电机连接的驱动器7’(即电机驱动器)，传动机构包括第二同步带轮11’、同步带12’(即同步齿轮带)、第一同步带轮13’，伺服电机、减速机、第二同步带轮、同步带、第一同步带轮、驱动轮依序连接。每组驱动组件设有一个驱动轮以及两个连接板，驱动轮安装于两连接板之间，图10-11中，另一侧的连接板被遮挡而没有在图中示出。第二同步带轮与减速机同轴设置，第一同步带轮与驱动轮同轴设置，第一同步带轮与第二同步带轮通过同步带连接。伺服电机、减速机分别通过电机安装板、减速机安装板安装在连接板上，且伺服电机、减速机安装于驱动轮的后方。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。前轮组件包括前轮2’、用于安装前轮的前轮安装板1’，前轮安装板固定于连接板前部。驱动组件还包括固定于主梁后侧的后轮9’。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。所述的连接板中部偏前位置与铰接座通过铰接轴铰接，铰接座4’固定于主梁8’下端，连接板中部偏前位置位于连接板前部与连接板后侧之间。

该驱动装置由左右对称的两驱动组件组成，一侧的驱动组件结构主要包括由伺服电机和减速机、驱动轮等组成的动力机构，动力机构带动第二同步带轮旋转，第二同步带轮与第一同步带轮通过同步齿轮带连接，第一同步带轮与驱动轮同轴安装，驱动轮与地面接触同时与第二同步带轮同轴旋转从而将动力机构的旋转转化为底盘的水平运动。以上驱动动力部分通过销轴和螺栓固定在两连接板后侧，连接板中部偏前位置与铰接座通过铰接轴铰接，铰链座通过螺栓固定于主梁上；连接板前部通过螺栓固定前轮安装板以及前轮。以上部件通过铰接轴构成类似跷跷板结构，即铰链座为支撑座，前轮安装板和前轮构成跷跷板的一端，伺服电机、减速机、驱动轮以及同步带轮等构成跷跷板的另一端。因伺服电机和减速机等一端重量大于前轮和前轮安装板一端，当驱动轮遇到凸起或者凹坑时，在重力作用下驱动轮将始终保持与地面接触状态，从而避免悬空或打滑。同时该结构将驱动轮放置于整车底盘中前部，使左右两侧两驱动轮中心连线与患者中心连线(即训练车站立位置的中心连线，以患者双腿平齐站立于训练车站立位置时患者两腿中心的连线为患者中心连线)平齐(平齐即重合，如图12所示)，从而当患者需要转弯或者掉头时，两侧驱动轮做差速运动从而带动辅康复减重步行训练车以患者为中心做旋转运动。

主动辅助重心转移机构为使腰撑组件上下移动以主动调整外骨骼机器人重心的升降动力机构。

腰撑组件包括被动减重机构，所述的被动减重机构包括：预紧力产生机构；与预紧力产生机构连接，且通过支点传递预紧力的支撑连接杆；与支撑连接杆连接的机器人安装板；当主动辅助重心转移机构使腰撑组件向上或向下移动时，预紧力产生机构缩短或伸长。

优选的，所述的腰撑组件包括安装宽度调节机构、腰撑固定板、与腰撑固定板直接或间接地滑动连接的两个机器人安装板，安装宽度调节机构通过使两个机器人安装板向相反的方向横向滑动以放宽或收紧两个机器人安装板之间的距离。

优选的，升降动力机构可为伺服电缸或伺服电机-丝杆螺母机构。

在一个实施例中，所述的预紧力产生机构包括由上向下依次连接的固定连接座、导向杆、导向管和运动连接座；缓冲弹簧套接在导向杆和导向管的外周，同时限位在运动连接座和固定连接座之间，且所述的运动连接座的下部与支撑连接杆的受力端连接。

在另一个实施例中，所述的预紧力产生机构包括由上向下依次连接的固定连接座、导向杆、导向管、调节螺母和运动连接座；缓冲弹簧套接在导向杆和导向管的外周，同时限位在调节螺母和固定连接座之间，且所述的运动连接座的下部与支撑连接杆的受力端连接。

根据图13-17，一种辅助重心转移的康复减重步行训练车，包括车体、腰撑组件10(包含被动减重机构、丝杆组件、腰撑固定板、腰撑盖10a)、主动辅助重心转移机构。主动辅助重心转移机构位于车体顶部或上部，为使腰撑组件实现上下升降的升降动力机构，例如伺服电机+丝杆螺母机构，也可以为伺服电缸等。腰撑盖10a(如图6所示)作为被动减重机构中除了机器人安装板以外的其它所有结构的遮挡外壳，不影响被动减重机构的横向平移，也不影响腰撑组件的上下移动。

主动辅助重心转移机构包括伺服电机1、第一丝杆7(其为滚珠丝杆)、第一螺帽4、腰撑连接座6等，第一螺帽4位于第一丝杠上且与第一丝杆螺纹连接，在第一丝杆旋转时第一螺帽上下移动；第一螺帽通过腰撑连接座连接腰撑固定板9，第一螺帽、腰撑连接座、腰撑固定板同步运动。由于腰撑固定板连接丝杆组件，且腰撑固定板通过滑座连接被动减重机构的固定安装板，因此，当丝杆螺帽组件带动腰撑固定板上下移动时整个腰撑组件跟随腰撑固定板一起上下移动。腰撑连接座位于两个被动减重机构之间，且腰撑连接座与任意一个被动减重机构之间的距离相同(图14)。

腰撑组件的起伏运动带动外骨骼机器人的重心起伏，主动辅助重心转移机构控制的腰撑组件的运动路径方程(一个步态周期的路径)为：

式中：

f(t)为腰撑组件起伏的高度，单位为m；t代表时间，范围为[0,T]，T为步态周期，σ为路径方程参数，μ＝T/2，σ＝40；K的取值范围[3-10]，根据不同患者的体型调节。本发明中只需要确定路径方程，然后将距离(即腰撑组件起伏的高度)发送给电机执行，控制腰撑电机的起伏运动。

伺服电机1通过联轴器2连接丝杆固定座3，丝杆固定座3用于固定第一丝杆7的一端，第一丝杆7的另一端固定于第一丝杆滑座8中，第一丝杆滑座可在车体下部横杆33的滑动槽中滑动，滑动是指滚珠丝杆旋转过程中丝杆端部的滑动(其为现有技术)。

如图15所示，腰撑组件10包含被动减重机构、丝杆组件，被动减重机构如图16所示，被动减重机构为2个；丝杆组件包括滑座26、滑轨27、第二丝杆28、第二螺帽29、手轮30、丝杆连接座34、丝杆连接板35。

其中滑轨为两个，横向平行设置于腰撑固定板的上下两端，腰撑固定板沿车体左右延伸且基本水平设置，使用时腰撑固定板的高度对准待康复人体腰部。第二丝杆为左右旋螺纹丝杠，有两个第二螺帽，第二丝杠的旋转使得两个第二螺帽直线运动且运动方向相反，使两个被动减重机构呈左右对称同时向内或向外滑动(两者运动方向相反)，向外指向靠近丝杆端部的方向移动，向内则反之。

腰撑固定板的两端与丝杆连接板35连接，丝杆连接板基本垂直于腰撑固定板，第二丝杆穿过两个丝杆连接板35且第二丝杆的至少一端位于丝杆连接板之外且该端部连接手轮。被动减重机构的固定安装板的侧面连接滑座，滑座可在腰撑固定板的滑轨上滑动；固定安装板18的正面连接丝杆连接座34，丝杆连接座34与第二螺母固定连接，当第二螺母直线运动时带动丝杆连接座、固定安装板、滑座一起横向滑动，而由于固定安装板是被动减重机构的一部分，因此被动减重机构也整体滑动，使得两个机器人安装板之间的距离可调整，适用于不同体型的待康复人体。

腰撑组件主要由腰撑固定板，两根滑轨、四个滑座、两套被动减重机构(被动减重机构内部包含缓冲弹簧)、两个第二螺帽、第二丝杆以及手轮等构成。其中两套被动减重机构呈左右对称固定于四个滑座上，同时其内部通过第二螺帽与第二丝杆螺纹连接，当转动手轮带动第二丝杆旋转时，因第二丝杆为左右螺丝丝杆，被动减重机构会呈左右对称同时向内或向外滑动以适应不同体态的患者。腰撑组件的机器人安装板与外骨骼机器人31通过左右两侧各两个第二插销32进行连接以实现快速拆装，具体见图2。

被动减重机构如图16所示，固定连接座11的下部连接一导向杆12，为了保证后续缓冲弹簧的压缩形变情况以及受力强度，在导向杆12的下部连接更大直径的导向管14，而在导向管14的下部则连接有调节螺母15，调节螺母15的下部连接运动连接座16，而在调节螺母15和固定连接座11之间的导向杆12和导向管14的外周还套接有缓冲弹簧13，以上结构形成预紧力产生机构。固定连接座11固定不动，运动连接座跟随腰撑固定板9、固定安装板18一起移动。导向杆插入导向管中，运动连接座16的上下运动过程中，由于固定连接座始终不动，与固定连接座固定连接的导向杆也固定不动，导向杆伸入导向管内的那部分导向杆长度发生变化。

运动连接座16的下部与支撑连接杆24的其中一端连接，支撑连接杆24的这一端成为受力端，支撑连接杆24的中部与支撑座23连接，支撑座23形成支撑连接杆24的力的支点，支撑连接杆24的另一端则与其中一个固定支座19连接，该固定支座19设置在平衡板21的下端，平衡板21与机器人安装板22平行设置且固定连接，平衡板21的上端同时连接另一固定支座19，两个固定支座19、平衡板21和机器人安装板22共同通过螺栓连接为一个整体。

平衡板21上端的固定支座同时连接平衡杆20，平衡杆20的另一端连接第三个固定支座19，第三个固定支座19同时与固定安装板18的上端连接，固定安装板18平行平衡板21设置，且安装板18的下端与支撑座23连接，此时，三个固定支座19和一支撑座23形成四个连接点，而支撑连接杆24、平衡板21、平衡杆20和固定安装板18则为四条边，以上结构共同形成四点支撑机构。

固定安装板18上端在第三个固定支座19的背面还连接单耳连接座17，单耳连接座17同时与固定连接座11连接(例如铰接等活动连接方式，即单耳连接座跟随整个腰撑组件运动，实际上，整个腰撑组件中除了固定连接座、导向杆以外，其余结构均在升降动力机构作用下上下移动)，同时，固定安装板18还与训练车的腰撑固定板9滑动连接，在康复训练中，外骨骼机器人和训练车通常配合使用，在本实施例中，机器人安装板22为一L型板，其与外骨骼机器人固定连接。

工作原理：缓冲弹簧始终处于压缩状态(具有预紧力，可通过调节调节螺母位置或在组装被动减重机构时使调节螺母处于导向管的特定位置(比如下部)而实现)，缓冲弹簧13压缩产生预紧力作用在与调节螺母15相连接的运动连接座16上；运动连接座16将力传给支撑连接杆24；支撑连接杆24以支撑座23为力支点将力传给固定支座19；固定支座19与平衡板21、机器人安装板22通过螺栓连接为一个整体；最终缓冲弹簧13的预紧力通过机器人安装板22作用在外骨骼机器人上(缓冲弹簧给机器人安装板提供向上的作用力)，以抵消外骨骼机器人自身重力。

而平衡杆20、支撑连接杆24、固定支座19、支撑座23组成的四点支撑杆机构，保证了机器人安装板22始终处在水平位置并做上下运动；缓冲弹簧13在外骨骼机器人行走过程中抵消主动辅助重心转移机构上下移动对外骨骼机器人和患者的冲击力，并在外骨骼机器人行走过程中，给予外骨骼机器人一定的起重助力。

实际上，缓冲弹簧始终处于压缩状态，区别仅在于压缩的程度不同。

训练车开始工作时(例如患者穿戴上外骨骼机器人后行走，行走模式为被动模式即完全由外骨骼机器人带动患者行走；或者主动模式即由患者自己带动外骨骼机器人一起行走)，伺服电机-丝杆螺母结构带动腰撑连接座6、腰撑固定板9、腰撑组件10一起上下移动(腰撑组件在最下端与最上端之间来回移动)。

当伺服电机-丝杆螺母结构使腰撑组件10向上移动时，腰撑固定板9、固定安装板18、运动连接座16向上移动，而固定连接座11固定不动，缓冲弹簧13被进一步压缩，向运动连接座16施加向下的回弹力，通过杠杆结构给予另一侧的机器人安装板向上的缓冲作用力，即弹簧在腰撑组件10上行过程中提供向上的缓和助力，可以减少主动辅助重心转移机构带来的冲击力，使得整个腰撑组件的上行过程更为柔顺。

当伺服电机-丝杆螺母结构使腰撑组件10向下移动时，腰撑固定板9、固定安装板18、运动连接座16向下移动，而固定连接座11固定不动，缓冲弹簧逐渐回弹伸长，此时缓冲弹簧仍处于压缩状态，给予另一侧的机器人安装板向上的缓冲作用力，可以抵消主动辅助重心转移机构带来的冲击力，使得整个腰撑组件的下行过程更为平缓柔顺。

值得一提的是，在一个实施例中，被动减重机构不设置用于调节预紧力大小的调节螺母，缓冲弹簧直接限位于运动连接座和固定连接座之间，通过选用一定性能(K值)的缓冲弹簧以实现本发明目的。其它部件、工作原理均与包含调节螺母的技术方案相同。

腰撑组件(含被动减重机构)和主动辅助重心转移机构，通过伺服电机带动第一丝杆旋转，第一丝杆和第一螺帽将旋转运动转化为直线运动，腰撑连接座将螺帽与腰撑固定板连接起来，从而将伺服电机的正反旋转转化为腰撑组件的上下移动。该部分利用伺服电机启动速度和加速度可调可控特点根据人体步态要求对外骨骼及人体重心进行主动的上下调整。腰撑组件设置缓冲弹簧，提供缓冲和回弹力，在患者行走过程中根据重心的变化进行被动的跟随调整，以抵消主动调整带来的冲击。通过主动加被动的重心调整方式提高患者的舒适性。

以上显示描述了本发明的基本原理、主要特征以及优点。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进要求保护本发明范围内。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 (10)

1.一种适用于多模式的康复减重步行训练车，包括车体，其特征在于，还包括通过腰撑固定板与车体可拆卸连接的腰撑组件、与车体连接的主动辅助重心转移机构、与车体可拆卸连接的扶手组件、设置于训练车底部的驱动装置，所述的腰撑组件可拆卸地与外骨骼机器人连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，还包括设置于训练车顶部的减重悬吊装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的训练车的工作模式包括：与外骨骼机器人配合使用的悬空模式、与外骨骼机器人配合使用的落地模式、不与外骨骼机器人配合使用且使用减重悬吊装置的落地模式；与外骨骼机器人配合使用的落地模式包括不使用减重悬吊装置的落地模式、使用减重悬吊装置的落地模式。

4.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的主动辅助重心转移机构为使腰撑组件上下移动以主动调整外骨骼机器人重心的升降动力机构；

腰撑组件包括被动减重机构，所述的被动减重机构包括：预紧力产生机构；与预紧力产生机构连接，且通过支点传递预紧力的支撑连接杆；与支撑连接杆连接的机器人安装板；当主动辅助重心转移机构使腰撑组件向上或向下移动时，预紧力产生机构缩短或伸长。

5.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的扶手组件包括位于训练车两侧的扶手、连接两侧扶手的扶手连接板、与扶手连接板端部连接的扶手安装板、用于将扶手安装板固定到车体上的第一可拆卸紧固装置。

6.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的腰撑组件设有机器人安装板，通过第二可拆卸紧固装置将外骨骼机器人固定到机器人安装板上。

7.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，主动辅助重心转移机构通过腰撑连接座与腰撑固定板连接。

8.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的驱动装置包括对称设置的两组驱动组件，每组驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触。

9.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，还包括固定于驱动装置主梁后侧的安全光栅，安全光栅的高度与待康复人体小腿平齐。

10.根据权利要求1所述的一种适用于多模式的康复减重步行训练车，其特征在于，通过第三可拆卸紧固装置将腰撑固定板固定到车体。

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