CN110974635A - 一种下肢康复机器人的外骨骼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗康复设备技术领域，特别指一种下肢康复机器人的外骨骼装置，从上到下依次包括髋关节连接杆、髋关节执行机构、大腿连杆、漆关节执行机构、小腿连杆、踝关节执行机构和脚底板，所述髋关节连接杆通过髋关节执行机构铰连接于大腿连杆的顶部，所述大腿连杆的底部通过漆关节执行机构铰连接于小腿连杆的顶部，所述小腿连杆的底部通过踝关节执行机构铰连接于脚底板，所述大腿连杆与小腿连杆的上部分均设有连杆固定杆，下部分均设有连杆伸缩杆，所述连杆固定杆连接有绑缚带和肢体按摩器。本发明能满足日常行走的辅助要求，舒适度强，在关节处编码器，可控制患者的运动状态，在大腿与小腿处增加肢体按摩器，有利于患者的康复。

Description

一种下肢康复机器人的外骨骼装置
技术领域
本发明涉及医疗康复设备技术领域，特别指一种下肢康复机器人的外骨骼装置。
背景技术
康复临床中，在中风、脑瘫等病患的康复早期和急性期，常需要通过关节活动唤醒、重塑因脑组织损伤中断和紊乱的脑神经系统，同时还可以通过关节活动提高肌力、避免肌肉萎缩、肢体产生压疮等其他病症。
现有临床的康复科室中，大都是康复师人为地帮助患者进行相应的康复动作。因为在患者软瘫期，无法提供运动的主动力，所以此时完全需要依靠康复师出力来帮助患者进行训练，如此极大地浪费了人力和时间成本。由于每位康复师每天的康复量有限，所以无法满足脑组织损伤患者和骨科伤病患者快速增长的需求。并且通过人为地进行急性期地康复训练，不能很好地控制康复模式，如进行被动、主动、阻抗模式的有效切换，导致康复效果并不理想，而现有的大多数下肢康复机器人的外骨骼装置多注重患者的关节活动，往往忽略了肌肉活动和神经系统的恢复。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种下肢康复机器人的外骨骼装置，能够方便患者下肢康复。
本发明一种下肢康复机器人的外骨骼装置，从上到下依次包括髋关节连接杆、髋关节执行机构、大腿连杆、漆关节执行机构、小腿连杆、踝关节执行机构和脚底板，所述髋关节连接杆通过髋关节执行机构铰连接于大腿连杆的顶部，所述大腿连杆的底部通过漆关节执行机构铰连接于小腿连杆的顶部，所述小腿连杆的底部通过踝关节执行机构铰连接于脚底板，所述大腿连杆与小腿连杆的上部分均设有连杆固定杆，下部分均设有连杆伸缩杆，所述连杆固定杆连接有绑缚带和肢体按摩器，所述肢体按摩器位于绑缚带内部。
优选的，所述髋关节执行机构、漆关节执行机构和踝关节执行机构从远离人体端到靠近人体端均依次包括盘式电机、谐波减速器连接箱、关节连接支架、执行机构输出轴、上关节连接件和下关节连接件，所述上关节连接件和下关节连接件安装后的两侧设有关节轴承，所述执行机构输出轴是穿过上关节连接件后和下关节连接件通过花键连接。
优选的，所述连杆固定杆包括空腔管，所述空腔管远离人腿侧设有数个调节孔，所述空腔管靠近人腿侧两侧设有边翼固定板，所述边翼固定板上设有数个用于连接绑缚带和肢体按摩器的第一固定孔，所述连杆伸缩杆为空心杆，且非靠近人腿侧设有与调节孔相对应的伸缩件，所述连杆伸缩杆的顶部深入连杆固定杆内部。
优选的，所述髋关节执行机构、膝关节执行机构和踝关节执行机构上均安装有编码器。
优选的，所述肢体按摩器包括带体、挤压式震动探头和壳体，所述带体的两端设置有与边翼固定板上的第一固定孔相对应的第二固定孔，所述带体的内表面设有数个壳体，所述壳体为半球形，且相对应人腿侧位置设有圆形开口，所述挤压式震动头一部分设置在半球形壳体内，另一部分从壳体的圆形开口伸出，所述挤压式震动探头位于壳体内部分的一端通过传动结构连接有带偏心轮的电机，所述带偏心轮的电机设置在带体内部。
优选的，所述带体内表面设置有棉布层，外表面设置有皮革层。
优选的，所述绑缚带采用柔性绑缚带。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明其主要活动位置和人日常行走时的活动关节相适应，能满足日常行走的辅助要求；采用多部位的柔性绑缚带，提高了使用者穿戴时的舒适度；在关节处编码器，在借助信息采集及信息处理，可控制患者的运动状态，有利于患者的康复；在大腿与小腿处增加肢体按摩器，既可以避免肌肉萎缩、肢体产生压疮的问题，又有利于患者下肢的神经系统的恢复。
附图说明
图1为本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的结构示意图；
图2为本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的关节执行机构结构示意图；
图3为本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的连杆固定杆结构示意图；
图4为本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的连杆伸缩杆结构示意图；
图5为本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的肢体按摩器结构示意图；
图6为本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的一种使用方式结构示意图。
如图所示：1、髋关节连接杆；2、髋关节执行机构；3、大腿连杆；4、漆关节执行机构；5、小腿连杆；6、踝关节执行机构；7、脚底板；8、肢体按摩器；9、绑缚带；10、关节轴承；11、下关节连接件；12、上关节连接件；13、执行机构输出轴；14、关节连接支架；15、谐波减速器连接箱；16、盘式电机；101、连杆固定杆；102、空腔管；103、边翼固定板；104、第一固定孔；105、调节孔；201、连杆伸缩杆；202、伸缩件；301、外骨骼装置；302、行走辅助支架；303、人体支撑束缚带；304、背椅；305、操作面板；801、带体；802、挤压式震动探头；803、壳体；804、第二固定孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-5所示，本发明一种下肢康复机器人的外骨骼装置，从上到下依次包括髋关节连接杆1、髋关节执行机构2、大腿连杆3、漆关节执行机构4、小腿连杆5、踝关节执行机构6和脚底板7，所述髋关节连接杆1通过髋关节执行机构2铰连接于大腿连杆3的顶部，所述大腿连杆3的底部通过漆关节执行机构4铰连接于小腿连杆5的顶部，所述小腿连杆5的底部通过踝关节执行机构6铰连接于脚底板7，所述大腿连杆3与小腿连杆5的上部分均设有连杆固定杆101，下部分均设有连杆伸缩杆201，所述连杆固定杆101连接有绑缚带9和肢体按摩器8，所述肢体按摩器8位于绑缚带9内部。
所述髋关节执行机构2、漆关节执行机构4和踝关节执行机构6从远离人体端到靠近人体端均依次包括盘式电机16、谐波减速器连接箱15、关节连接支架14、执行机构输出轴13、上关节连接件12和下关节连接件11，所述上关节连接件12和下关节连接件11安装后的两侧设有关节轴承10，所述执行机构输出轴13是穿过上关节连接件12后和下关节连接件11通过花键连接，
所述髋关节执行机构2的上关节连接件12与髋关节连接杆1固定连接，其下关节连接件11为大腿连杆3的连杆固定杆101，所述漆关节执行机构4的上关节连接件12为大腿连杆3的连杆伸缩杆201，其下关节连接件11为小腿连杆5的连杆固定杆101，所述踝关节执行机构6的上关节连接件12为小腿连杆5的连杆伸缩杆201，其下关节连接件11与脚底板7固定连接。
所述连杆固定杆101包括空腔管102，所述空腔管102远离人腿侧设有数个调节孔105，所述空腔管102靠近人腿侧两侧设有边翼固定板103，且边翼固定板103成一定的弧状，符合人体下肢的外形结构，所述边翼固定板103上设有数个用于连接绑缚带9和肢体按摩器8的第一固定孔104，所述连杆伸缩杆201为空心杆，且非靠近人腿侧设有与调节孔105相对应的伸缩件202，所述连杆伸缩杆201的顶部深入连杆固定杆101内部。
所述髋关节执行机构2、膝关节执行机构4和踝关节执行机构6上均安装有编码器。
所述肢体按摩器8包括带体801、挤压式震动探头802和壳体803，所述带体801的两端设置有与边翼固定板103上的第一固定孔104相对应的第二固定孔804，所述带体801的内表面设有数个壳体803，所述壳体803为半球形，且相对应人腿侧位置设有圆形开口，所述挤压式震动头802一部分设置在半球形壳体803内，另一部分从壳体803的圆形开口伸出，所述挤压式震动探头802位于壳体803内部分的一端通过传动结构连接有带偏心轮的电机的输出轴连接，所述带偏心轮的电机设置在带体801内部。
所述带体801内表面设置有棉布层，外表面设置有皮革层。
所述绑缚带9采用柔性绑缚带。
根据本发明的一种下肢康复机器人的外骨骼装置的优选的一种实施例，如图6所示，外骨骼装置301与髋关节连接杆1相连接，所述髋关节连接杆1呈U型，底部设有行走辅助支架302，所述辅助行走支架302的底部设有带刹车万向轮，辅助行走支架辅助患者行走的同时，也为患者提供一种保护，避免患者在行走过程中倾倒，顶部设有背椅304，背椅304与髋关节连接杆1件设有人体束缚带303，用于支撑患者的整体重力，所述髋关节连接杆1的一端设有操作面板305，其中背椅304内设有蓄电池，其为该实施例相关用电部件提供电力，背椅4内还设有辅助控制中心，其辅助控制中心与各关节执行机构的编码器电性连接，亦与操作面板305电性连接，所述辅助控制中心内设有辅助行走系统，所述辅助行走系统包括用于采集信号的信号采集单元、根据所采集信号进行行动预测的模拟单元和根据模拟结果辅助运动的辅助执行单元。通过模拟单元建立人体下肢辅助行走的运动预测模型，通过采集大量的数据对该模型进行训练，最后将训练好的模型运用于辅助控制中心中，至此就能够通过实时获取穿戴者和外骨骼的运动信息，达到自动辅助行走的目的。而且其各种模拟训练后的运动信息可从操作面板上显示出来，患者，可根据操作面板上的提示，再根据医嘱，选择合适自己关节活动的模拟训练好的运动信息。另外，所述带体801的外表面设有现有技术的力度调节器，其分为轻、中、重三挡，根据患者病情采用舒适力度。肢体按摩器8的内部设有电路控制板，且电路控制板与带偏心轮的电机，力度调整器电性连接，肢体按摩器8的相关用电部件的电力同样由背椅304内的蓄电池提供，且肢体按摩器8的控制开关和力度调节器的力度模式选择也设置在操作面板305内，患者可根据需要通过操作面板的控制开关启动或关闭肢体按摩器8。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：从上到下依次包括髋关节连接杆(1)、髋关节执行机构(2)、大腿连杆(3)、漆关节执行机构(4)、小腿连杆(5)、踝关节执行机构(6)和脚底板(7)，所述髋关节连接杆(1)通过髋关节执行机构(2)铰连接于大腿连杆(3)的顶部，所述大腿连杆(3)的底部通过漆关节执行机构(4)铰连接于小腿连杆(5)的顶部，所述小腿连杆(5)的底部通过踝关节执行机构(6)铰连接于脚底板(7)，所述大腿连杆(3)与小腿连杆(5)的上部分均设有连杆固定杆(101)，下部分均设有连杆伸缩杆(201)，所述连杆固定杆(101)连接有绑缚带(9)和肢体按摩器(8)，所述肢体按摩器(8)位于绑缚带(9)内部。
2.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：所述髋关节执行机构(2)、漆关节执行机构(4)和踝关节执行机构(6)从远离人体端到靠近人体端均依次包括盘式电机(16)、谐波减速器连接箱(15)、关节连接支架(14)、执行机构输出轴(13)、上关节连接件(12)和下关节连接件(11)，所述上关节连接件(12)和下关节连接件(11)安装后的两侧设有关节轴承(10)，所述执行机构输出轴(13)是穿过上关节连接件(12)后和下关节连接件(11)通过花键连接。
3.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：所述连杆固定杆(101)包括空腔管(102)，所述空腔管(102)远离人腿侧设有数个调节孔(105)，所述空腔管(102)靠近人腿侧两侧设有边翼固定板(103)，所述边翼固定板(103)上设有数个用于连接绑缚带(9)和肢体按摩器(8)的第一固定孔(104)，所述连杆伸缩杆(201)为空心杆，且非靠近人腿侧设有与调节孔(105)相对应的伸缩件(202)，所述连杆伸缩杆(201)的顶部深入连杆固定杆(101)内部。
4.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：所述髋关节执行机构(2)、膝关节执行机构(4)和踝关节执行机构(6)上均安装有编码器。
5.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：所述肢体按摩器(8)包括带体(801)、挤压式震动探头(802)和壳体(803)，所述带体(801)的两端设置有与边翼固定板(103)上的第一固定孔(104)相对应的第二固定孔(804)，所述带体(801)的内表面设有数个壳体(803)，所述壳体(803)为半球形，且相对应人腿侧位置设有圆形开口，所述挤压式震动头(802)一部分设置在半球形壳体(803)内，另一部分从壳体(803)的圆形开口伸出，所述挤压式震动探头(802)位于壳体(803)内部分的一端通过传动结构连接有带偏心轮的电机，所述带偏心轮的电机设置在带体(801)内部。
6.根据权利要求5所述的一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：所述带体(801)内表面设置有棉布层，外表面设置有皮革层。
7.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的外骨骼装置，其特征在于：所述绑缚带(9)采用柔性绑缚带。
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