CN110916987B - 一种可自主移动的下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自主移动的下肢康复训练机器人，包括框架，所述框架的下端面设有行走轮组，所述行走轮组能够通过自身转动来带动框架移动；所述框架中固定设有多根竖直方向的导杆，所述导杆用于穿过滑动支撑架并实现滑动支撑架在竖直方向滑动时的导向，所述滑动支撑架通过直线运动单元驱动以实现自身在竖直方向的升降运动；所述滑动支撑架与两个康复训练组件连接，所述康复训练组件能够分别绑扎在两个下肢体的外部以实现自身与下肢体的固定，所述康复训练组件能够实现自身形变以带动下肢体的运动；所述滑动支撑架能够下移以使得康复训练组件的下端面能够接触地面。

Description

一种可自主移动的下肢康复训练机器人

技术领域

本发明属于康复训练设备技术领域，具体涉及一种可自主移动的下肢康复训练机器人。

背景技术

随着我国老龄化趋势的加剧，出现了大量的脑血管疾病或神经系统疾病患者，这类患者多数伴有偏瘫症状；另一方面，随着社会经济的快速发展，因交通事故而造成的神经性损伤或者肢体损伤的人数也越来越多。患者的肢体的正常运动功能受到损伤后，会严重影响正常生活。医学理论和临床医学证明，这类患者除了早期的手术和药物治疗外，科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复起到非常重要的作用。

发明人了解到，这类患者主要依靠专业护理人员帮助患者完成康复训练，护理人员的劳动强度大且要求高。由于护理人员的缺乏和医疗费用等问题，许多患者因得不到有效的康复训练而逐渐丧失了肢体的活动能力，这既给患者带来许多痛苦，又给家人和社会造成很大的负担。

同时，现有的下肢康复机器人存在功能单一，无法自主移动的问题。本发明对于促进康复医学的发展，提高康复训练的智能化水平，有着很好的临床意义和社会效益。

如CN201410154885.0-下肢康复训练机器人及其训练方法，其公开了一种带有康复训练组件的下肢康复训练机器人；但是其康复训练组件始终悬空，下肢无法在康复训练机构的帮助下接触地面并自主实现行走动作，无法真实模拟患者在地面行走的过程，行走动作依赖预制的程序设置。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种可自主移动的下肢康复训练机器人，能够实现患者在户外的康复训练，解决现有康复训练需要护理人员全程护理的问题，解决现有下肢康复机器人无法自主移动的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种可自主移动的下肢康复训练机器人，包括框架，所述框架的下端面设有行走轮组，所述行走轮组能够带动框架移动，所述框架与滑动支撑架连接，所述滑动支撑架能够在竖直方向滑动并固定；

所述滑动支撑架与两个康复训练组件连接，所述康复训练组件能够分别绑扎在使用者的两个下肢体外部以实现自身与下肢体的固定，所述康复训练组件能够发生形变以配合下肢体的运动；

所述滑动支撑架在下移到设定位置时：康复训练组件的下端面能够与地面接触，以使得使用者能够在康复训练组件的辅助下完成行走动作；

所述滑动支撑架在上移至设定位置时：康复训练组件的下端面能够保持与地面的脱离状态，以使得使用者自身的重力完全由滑动支撑架支撑。

采用滑动支撑架能够沿竖直方向升降的方式，与滑动支撑架连接的康复训练组件也能够实现竖直方向的升降，能够实现装置在行走康复训练与行走轮组带动整个装置及患者远距离移动的工作方式之间实现模式转换，在远距离移动时，患者的自提不发生动作，处于悬空休息状态，在远距离移动时，也不会感觉到疲惫；因此本装置能够带动患者在户外训练，且不需要额外的医护人员进行陪护。

进一步，所述框架包括第一支撑架，所述第一支撑架的上方设有第二支撑架，所述第一支撑架与第二支撑架之间固定连接有导杆，所述第一支撑架与第二支撑架之间设有所述滑动支撑架，所述滑动支撑架通过导杆实现导向，所述滑动支撑架通过直线驱动单元驱动以实现升降运动。

采用导杆及直线驱动单元来实现滑动支撑架在竖直方向的驱动以及导向，进一步利用滑动支撑架实现了康复训练组件在竖直方向的升降。

进一步，所述直线驱动单元包括液压推杆，所述液压推杆竖直设置，所述液压推杆的壳体与框架固定连接，所述液压推杆的伸出端与滑动支撑架固定连接。

进一步，所述滑动支撑架包括第一滑动支撑架，所述第一滑动支撑架包括两个平行设置的支撑板，两个支撑板之间通过连接板固定，两个支撑板相对的侧面分别安装有一个所述康复训练组件。

进一步，所述康复训练组件包括上端与支撑板转动连接的第一支架，所述第一支架的下端与第二支架的上端转动连接，所述第二支架的下端与脚踏板的中后部转动连接。

所述第一支架与支撑板连接处、第一支撑架与第二支撑架连接处分别设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能能够驱动第一支撑架与支撑板之间的相对转动，第一支撑架与第二支撑架之间的相对转动。

进一步，所述第一支架处固定设有护板，所述护板上设有绑带，所述绑带用于绑扎使用者的大腿。

进一步，所述脚踏处安装有弹性复位装置，所述弹性复位装置能够在脚踏与第二支架之间夹角扩大时积蓄弹性势能，所述弹性复位装置能够在脚踏与第二支架之间夹角缩小时释放弹性势能以辅助脚踏板与第二支架之间的复位。

进一步，所述第二支架的下端与脚踏中部的一侧转动连接，所述脚踏的后端转动连接有连杆的一端，所述连杆的另一端朝上设置并与杠杆的一端铰接，所述杠杆的中部与第二支架铰接，所述杠杆的另一端通过弹簧与第一支架固定连接。

进一步，所述行走轮组通过驱动电机驱动以实现转动，所述行走轮组能够改变自身的行走方向以改变框架的行走方向。

进一步，所述滑动支撑架上设有控制装置，所述控制装置能够控制行走轮组、康复训练组件及滑动支撑架的运动。

本发明的有益效果：

(1)采用滑动支撑架能够沿竖直方向升降的方式，与滑动支撑架连接的康复训练组件也能够实现竖直方向的升降，能够实现装置在行走康复训练与行走轮组带动整个装置及患者远距离移动的工作方式之间实现模式转换，在远距离移动时，患者的自提不发生动作，处于悬空休息状态，在远距离移动时，也不会感觉到疲惫；因此本装置能够带动患者在户外训练，且不需要额外的医护人员进行陪护，可以通过患者控制整个装置自主移动。在户外使用能够避免了在室内固定在原地进行康复训练的枯燥。

(2)采用导杆及直线驱动单元来实现滑动支撑架在竖直方向的驱动以及导向，进一步利用滑动支撑架实现了康复训练组件在竖直方向的升降。

(3)本发明可以通过滑动支撑架的上升和下降来控制脚踏板是否接触地面。当脚踏板接触地面时，患者可以通过下肢康复组件的助力进行主动康复训练，当脚踏板悬空时，患者可以休息，通过控制装置控制行走轮组带动整个转置前进、后退、右转和左转。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中第一视向的整体结构轴测图；

图2为本发明实施例中康复训练组件的结构示意图；

图3为本发明实施例中第二视向的整体结构轴测图；

图4为本发明实施例中整体结构主视图；

图5为本发明实施例中整体结构左视图。

图中：1、康复训练组件；2、法兰盘；3、前轮；4、第一支撑架；5、导杆；6、第一滑动支撑架；7、操作杆；8、第二支撑架；9、第二滑动支撑架；10、第一电机；11、液压推杆；12、横梁；13、后轮；14、电池；15、驱动电机；

101、连杆；102、杠杆；103、第二电机；104、护板；105、第一支架；106、减速机；107、拉簧；108、第二支架；109、脚踏板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供优选的的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要指出的是，本申请中第一齿轮及第二齿轮的内孔均为螺纹孔，螺纹孔与齿轮外圆同轴心设置，螺纹孔用于配合丝杠，因此，第一齿轮及第二齿轮能够具有齿轮及螺母的功能。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供优选的的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要指出的是，本申请中第一齿轮及第二齿轮的内孔均为螺纹孔，螺纹孔与齿轮外圆同轴心设置，螺纹孔用于配合丝杠，因此，第一齿轮及第二齿轮能够具有齿轮及螺母的功能。

本发明的一种典型实施方式中，如图1-5所示，一种可自主移动的下肢康复训练机器人，包括框架，所述框架的下端面设有行走轮组，所述行走轮组能够带动框架移动，所述框架与滑动支撑架连接，所述滑动支撑架能够在竖直方向滑动并固定。

所述滑动支撑架与两个康复训练组件1连接，所述康复训练组件1能够分别绑扎在使用者的两个下肢体外部以实现自身与下肢体的固定，所述康复训练组件1能够发生形变以配合下肢体的运动。

所述滑动支撑架在下移到设定位置时：康复训练组件1的下端面能够与地面接触，以使得使用者能够在康复训练组件1的辅助下完成行走动作；

所述滑动支撑架在上移至设定位置时：康复训练组件1的下端面能够保持与地面的脱离状态，以使得使用者自身的重力完全由滑动支撑架支撑。

以下对本实施例中各部件进行详细描述：

行走轮组：行走轮组包括两个前轮3和两个后轮13，两个前轮3的转动轴线重合，两个后轮13的转动轴线重合，前轮3和后轮13的转动轴线相互平行。在一些实施方式中，前轮3和后轮13都为主动轮，分别通过电机等旋转驱动设备驱动；在另外一些实施方式中，单独的两个前轮3处由旋转驱动设备驱动，或者单独的两个后轮13处由驱动设备驱动。驱动设备可以为驱动电机15，也可以为其他设备。当驱动设备为驱动电机15时，可以在第一支撑架4处设置电池14，利用电池14为驱动电机15供电。前轮3及后轮13通过法兰盘2、轴承等组件与第一支撑架4转动连接。电池14等组件可以设置在第一支撑架4后部的横梁12处。

框架及滑动支撑架的结构：所述框架包括第一支撑架4，所述第一支撑架4的上方设有第二支撑架8，所述第一支撑架4与第二支撑架8之间固定连接有导杆5，所述第一支撑架4与第二支撑架8之间设有所述滑动支撑架，所述滑动支撑架通过导杆5实现导向，所述滑动支撑架通过直线驱动单元驱动以实现升降运动。

所述直线驱动单元包括液压推杆11，所述液压推杆11竖直设置，所述液压推杆11的壳体与框架固定连接，所述液压推杆11的伸出端与滑动支撑架固定连接。

在另外一些实施方式中，直线驱动单元可以为电动推杆或者气缸等装置，可由本领域技术人员自行设置。

所述滑动支撑架包括第一滑动支撑架6，所述第一滑动支撑架6包括两个平行设置的支撑板，两个支撑板之间通过连接板固定，两个支撑板相对的侧面分别安装有一个所述康复训练组件1。

在本实施例中，滑动支撑架包括第一滑动支撑架6和第二滑动支撑架9，第一滑动支撑架6包括所述的支撑板和连接板；第二滑动支撑架9为一个板件，第一滑动支撑架6和第二滑动支撑架9固定连接，第二滑动支撑架9与直线驱动单元的上端固定连接，直线驱动单元的下端与第一支撑架4固定连接。

康复训练组件1：所述康复训练组件1包括上端与支撑板转动连接的第一支架105，所述第一支架105的下端与第二支架108的上端转动连接，所述第二支架108的下端与脚踏板109的中后部转动连接。

所述第一支架105与支撑板连接处、第一支撑架4与第二支撑架8连接处分别设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能能够驱动第一支撑架4与支撑板之间的相对转动，第一支撑架4与第二支撑架8之间的相对转动。

具体的，此处的旋转驱动装置包括设置在第一支架105与支撑板处的第一电机10(用于助力实现髋关节的摆动)、设置在第一支架105与第二支架108之间的第二电机103(用于助力实现膝关节的摆动)。第一电机10和第二电机103都通过谐波减速机106来实现减速。

所述第一支架105处固定设有护板104，所述护板104上设有绑带，所述绑带用于绑扎使用者的大腿。

所述脚踏处安装有弹性复位装置，所述弹性复位装置能够在脚踏与第二支架108之间夹角扩大时积蓄弹性势能，所述弹性复位装置能够在脚踏与第二支架108之间夹角缩小时释放弹性势能以辅助脚踏板109与第二支架108之间的复位。

具体的，弹性复装置包括拉簧、杠杆和连杆，所述第二支架108的下端与脚踏中部的一侧转动连接，所述脚踏的后端转动连接有连杆101的一端，所述连杆101的另一端朝上设置并与杠杆102的一端铰接，所述杠杆102的中部与第二支架108铰接，所述杠杆102的另一端通过拉簧107与第一支架105固定连接。

拉簧能够在脚踏板与第二支架之间夹角变大时(即使用者向前伸脚迈步时)储蓄弹性势能；在使用者以该下肢为支点前移整个驱赶时脚踏板与第二支架之间的夹角变小，拉簧能够释放弹性势能，通过杠杆将动力传递到脚踏处，起到省力的作用。

控制装置：所述滑动支撑架上设有控制装置，所述控制装置能够控制行走轮组、康复训练组件1及滑动支撑架的运动。控制装置可以通过设置在滑动支撑架上端面的操作杆7或按钮等设备来输入控制信息。

工作原理：开始使用前，患者需要将双脚分别放置在两个脚踏板上，大腿通过绑带固定在大腿护板104上。两个手臂分别放置在滑动支撑架上，双手放置在操作杆7上。患者可以通过操作杆7控制液压推杆11的上升和下降，以及下肢康复结构组件的康复训练过程和后轮13的运动。

患者可以通过控制液压推杆11控制滑动支撑架和后滑动支撑架的上升和下架，从而带动下肢康复结构组件的上升和下降。可以使脚踏板接触地面或者悬空，接触地面时患者可以主动进行康复训练，并可以带动装置行进。悬空时患者可以进行休息。

需要指出的是，当脚踏板接触地面时，行走轮组和框架不悬空，不是完全靠患者下肢和康复组件提供支撑力，主要靠框架支撑。

患者放在脚踏板上的脚刚好能接触地面，但不起主要支撑作用。患者双腿交替缓慢向前迈的同时，电力驱动的行走轮组给患者一个向前的助力，辅助患者逐渐恢复行走的能力。同时根据患者行走能力的恢复程度，调节液压推杆11的高度，用以调节脚踏板与地面的支撑力大小。当患者恢复情况越来越好时，就会逐渐摆脱对框架支撑的依赖，从而重新拥有独立行走的能力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，包括框架，所述框架的下端面设有行走轮组，所述行走轮组能够带动框架移动，所述框架与滑动支撑架连接，所述滑动支撑架能够在竖直方向滑动并固定；

所述滑动支撑架与两个康复训练组件连接，所述康复训练组件能够分别绑扎在使用者的两个下肢体外部以实现自身与下肢体的固定，所述康复训练组件能够发生形变以配合下肢体的运动；

所述滑动支撑架在下移到设定位置时：康复训练组件的下端面能够与地面接触，以使得使用者能够在康复训练组件的辅助下完成行走动作；

所述滑动支撑架在上移至设定位置时：康复训练组件的下端面能够保持与地面的脱离状态，以使得使用者自身的重力完全由滑动支撑架支撑；

所述康复训练组件的下端面为脚踏板，所述脚踏处安装有弹性复位装置，所述弹性复位装置能够在脚踏与第二支架之间夹角扩大时积蓄弹性势能，所述弹性复位装置能够在脚踏与第二支架之间夹角缩小时释放弹性势能以辅助脚踏板与第二支架之间的复位。

2.根据权利要求1所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述框架包括第一支撑架，所述第一支撑架的上方设有第二支撑架，所述第一支撑架与第二支撑架之间固定连接有导杆，所述第一支撑架与第二支撑架之间设有所述滑动支撑架，所述滑动支撑架通过导杆实现导向，所述滑动支撑架通过直线驱动单元驱动以实现升降运动。

3.根据权利要求2所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述直线驱动单元包括液压推杆，所述液压推杆竖直设置，所述液压推杆的壳体与框架固定连接，所述液压推杆的伸出端与滑动支撑架固定连接。

4.根据权利要求2所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述滑动支撑架包括第一滑动支撑架，所述第一滑动支撑架包括两个平行设置的支撑板，两个支撑板之间通过连接板固定，两个支撑板相对的侧面分别安装有一个所述康复训练组件。

5.根据权利要求4所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述康复训练组件包括上端与支撑板转动连接的第一支架，所述第一支架的下端与第二支架的上端转动连接，所述第二支架的下端与脚踏板的中后部转动连接；

所述第一支架与支撑板连接处、第一支撑架与第二支撑架连接处分别设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能能够驱动第一支撑架与支撑板之间的相对转动，第一支撑架与第二支撑架之间的相对转动。

6.根据权利要求5所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述第一支架处固定设有护板，所述护板上设有绑带，所述绑带用于绑扎使用者的大腿。

7.根据权利要求1所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述第二支架的下端与脚踏中部的一侧转动连接，所述脚踏的后端转动连接有连杆的一端，所述连杆的另一端朝上设置并与杠杆的一端铰接，所述杠杆的中部与第二支架铰接，所述杠杆的另一端通过弹簧与第一支架固定连接。

8.根据权利要求1所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述行走轮组通过驱动电机驱动以实现转动，所述行走轮组能够改变自身的行走方向以改变框架的行走方向。

9.根据权利要求1所述的可自主移动的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述滑动支撑架上设有控制装置，所述控制装置能够控制行走轮组、康复训练组件及滑动支撑架的运动。

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