CN111374868A - 一种新型下肢康复机构 - Google Patents

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居勇健
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Abstract

本发明提供了一种新型下肢康复机构，该机构结构简单，制造成本低，并且精度高，充分满足偏瘫患者康复训练的需求，其包括可调节座椅、辅助矫正装置，可调节座椅前方设置有2T2R混联机构，2T2R混联机构包括滑轨、1T2R并联机构，1T2R并联机构包括定平台、动平台，定平台通过滑块滑动安装于滑轨；动平台通过UPU支链、第一RPRR支链、第二RPRR支链安装于定平台上方。

Description

一种新型下肢康复机构
技术领域
本发明涉及康复机器人技术领域，具体涉及一种新型下肢康复机构。
背景技术
脑卒中是我国第一大残疾疾病，严重危害人体下肢运动能力。传统康复治疗通常采用理疗师人工进行康复训练，该方法不仅依赖理疗师自身的水平，而且效率低、成本高，难以大范围推广。与理疗师人工康复相比，利用康复机器人进行康复训练，不仅能够满足高强度、强针对性和高重复性的康复训练要求，而且能够实时监测和记录患者的康复数据，便于医生制定和完善康复计划。此外结合虚拟现实技术，可以使训练过程更加真实，提高康复训练效果。
现有的下肢康复机器人主要有外骨骼式与足底平台式两种，外骨骼式的如专利CN201821681827.3公开的一种七自由度的下肢康复机器人，采用串联机构，累积误差大，负载能力弱，并且结构复杂，制造成本高；足底平台式的如专利CN201510358892.7公开的一种下肢康复训练机器人系统，通过球铰链连接的垂直运动机构与二维水平运动机构串联，由于该机器人无辅助矫正装置，对于下肢力量较弱的患者，运动机构对于患者下肢的控制容易不够精准，难以在运动机构带动下完成预期康复训练，并且该机构串联支链较长，二维水平运动机构使机构的累积误差大，也使得机构的负载能力与整体刚度降低；此外球铰链的转角较小，这使得该机构的工作空间受到限制，并且使球铰链的加工装配精度难以保证，球铰链球头与球窝之间由于动配合的关系也不可避免地存在间隙，工艺上的误差及铰链运动过程中的摩擦会加剧间隙误差，降低机构的精度。
发明内容
针对现有下肢康复机器人结构复杂，制造成本高，并且机构精度差的缺点，本发明提供了一种新型下肢康复机构，该机构结构简单，制造成本低，并且精度高，充分满足偏瘫患者康复训练的需求。
本发明提供如下技术方案：
一种新型下肢康复机构，其包括可调节座椅、辅助矫正装置，其特征在于：所述可调节座椅前方设置有2T2R混联机构，所述2T2R混联机构包括滑轨、1T2R并联机构，所述1T2R并联机构包括定平台、动平台，所述定平台通过滑块滑动安装于所述滑轨；所述动平台通过UPU支链、第一RPRR支链、第二RPRR支链安装于所述定平台上方，所述UPU支链从下到上的运动副组成为UXYPUXY，所述第一RPRR支链从下到上的运动副组成为RXPRXRY，所述第二RPRR支链从下到上的运动副组成为RXPRYRY，其中所述第一RPRR支链与所述定平台相连的转动副RX的轴线与所述UPU支链与所述定平台相连的万向副UXY沿X轴方向的转动轴线共轴，所述第二RPRR支链与所述动平台相连的转动副RY的轴线与所述UPU支链与所述动平台相连的万向副UXY沿Y轴方向的转动轴线共轴。
其进一步特征在于：
所述辅助矫正装置包括大腿调节装置、小腿调节装置，所述大腿调节装置横向设置，其一端旋转安装于所述可调节座椅的椅背两侧，另一端与所述小腿调节装置的上端旋转连接，所述小腿调节装置下端旋转安装于足底平台侧面，所述足底平台底端固定安装于所述动平台顶面；
所述大腿调节装置、小腿调节装置为伸缩杆结构，所述伸缩杆通过顶紧螺丝固定；
所述大腿调节装置、小腿调节装置上设置有孔，所述孔可供绑缚绳穿过，将所述大腿调节装置、小腿调节装置绑缚于人腿；
所述可调节座椅包括椅座，所述椅背下端旋转安装于所述椅座后端，并通过顶紧螺丝固定；
所述椅座底部通过气压杆安装于底座；
所述底座下方安装有方向刹万向轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明采用了将1T2R并联机构与滑轨串联而成的2T2R混联机构作为康复机构的驱动机构，UPU支链、第一RPRR支链、第二RPRR支链的移动副P上下移动可实现髋关节的转动，定平台在滑轨上移动可实现膝关节的转动， 第一RPRR支链的移动副P上下移动可实现踝关节的内/外翻，第二RPRR支链的移动副P上下移动可实现踝关节的跖/背屈，转动副R避免了全部采用球铰链导致的精度不高的问题，在结构简单、制造成本低的前提下保证了较高的机构精度；
辅助矫正装置通过三个旋转副和伸缩杆结构与人腿匹配，保证了该机构对下肢力量较弱患者的康复训练效果，与外骨骼相比也更轻便，穿戴更舒适，进一步保证了机构精度；可调节座椅椅背可旋转，椅座高低可调，万向轮方便患者挪移，进一步提高机构的实用性。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为本发明1T2R并联机构示意图；
图3为本发明2T2R混联机构及辅助矫正装置装配示意图；
图4为本发明可调节座椅示意图；
图中：1人体；2可调节座椅；21椅背；22椅座；23气压杆；24底座；25方向刹万向轮；3辅助矫正装置；31大腿调节装置；32小腿调节装置；33足底平台；4 2T2R混联机构；41滑轨；421T2R并联机构；421动平台；422UPU支链；423 第二RPRR支链；424第一RPRR支链；425定平台。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4， 一种新型下肢康复机构，其包括可调节座椅2、辅助矫正装置3，可调节座椅2前方设置有2T2R混联机构4，2T2R混联机构4包括滑轨41、1T2R并联机构42，1T2R并联机构42包括定平台425、动平台421，定平台425通过滑块滑动安装于滑轨41；动平台421通过UPU支链422、第一RPRR支链424、第二RPRR支链423安装于定平台425上方，UPU支链422从下到上的运动副组成为UXYPUXY，第一RPRR支链424从下到上的运动副组成为RXPRXRY，第二RPRR支链423从下到上的运动副组成为RXPRYRY，其中第一RPRR支链424与定平台425相连的转动副RX的轴线与UPU支链422与定平台425相连的万向副UXY沿X轴方向的转动轴线共轴，第二RPRR支链423与动平台421相连的转动副RY的轴线与UPU支链422与动平台421相连的万向副UXY沿Y轴方向的转动轴线共轴。本发明采用了将1T2R并联机构42与滑轨41串联而成的2T2R混联机构4作为康复机构的驱动机构， UPU支链422、第一RPRR支链424、第二RPRR支链423的移动副P上下移动可实现髋关节的转动，定平台425在滑轨41上移动可实现膝关节的转动，第一RPRR支链424的移动副P上下移动可实现踝关节的内/外翻，第二RPRR支链423的移动副P上下移动可实现踝关节的跖/背屈，转动副R避免了全部采用球铰链导致的精度不高的问题，在结构简单、制造成本低的前提下保证了较高的机构精度。
辅助矫正装置3包括大腿调节装置31、小腿调节装置32，大腿调节装置31横向设置，其一端旋转安装于可调节座椅2的椅背21两侧，另一端与小腿调节装置32的上端旋转连接，小腿调节装置32下端旋转安装于足底平台33侧面，足底平台33底端固定安装于动平台421顶面。大腿调节装置31、小腿调节装置32为伸缩杆结构，伸缩杆通过顶紧螺丝固定。大腿调节装置31、小腿调节装置32上设置有孔，孔可供绑缚绳穿过，将大腿调节装置31、小腿调节装置32绑缚于人腿。可调节座椅2包括椅座22，椅背21下端旋转安装于椅座22后端，并通过顶紧螺丝固定，椅座22底部通过气压杆23安装于底座24，底座24下方安装有方向刹万向轮25。辅助矫正装置3通过三个旋转副和伸缩杆结构与人腿匹配，保证了该机构对下肢力量较弱患者的康复训练效果，与外骨骼相比也更轻便，穿戴更舒适，进一步保证了机构精度；可调节座椅2椅背21可旋转，椅座22高低可调，万向轮25方便患者挪移，进一步提高机构的实用性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型下肢康复机构，其包括可调节座椅、辅助矫正装置，其特征在于：所述可调节座椅前方设置有2T2R混联机构，所述2T2R混联机构包括滑轨、1T2R并联机构，所述1T2R并联机构包括定平台、动平台，所述定平台通过滑块滑动安装于所述滑轨；所述动平台通过UPU支链、第一RPRR支链、第二RPRR支链安装于所述定平台上方，所述UPU支链从下到上的运动副组成为UXYPUXY，所述第一RPRR支链从下到上的运动副组成为RXPRXRY，所述第二RPRR支链从下到上的运动副组成为RXPRYRY，其中所述第一RPRR支链与所述定平台相连的转动副RX的轴线与所述UPU支链与所述定平台相连的万向副UXY沿X轴方向的转动轴线共轴，所述第二RPRR支链与所述动平台相连的转动副RY的轴线与所述UPU支链与所述动平台相连的万向副UXY沿Y轴方向的转动轴线共轴。
2.根据权利要求1所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述辅助矫正装置包括大腿调节装置、小腿调节装置，所述大腿调节装置横向设置，其一端旋转安装于所述可调节座椅的椅背两侧，另一端与所述小腿调节装置的上端旋转连接，所述小腿调节装置下端旋转安装于足底平台侧面，所述足底平台底端固定安装于所述动平台顶面。
3.根据权利要求2所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述大腿调节装置、小腿调节装置为伸缩杆结构，所述伸缩杆通过顶紧螺丝固定。
4.根据权利要求3所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述大腿调节装置、小腿调节装置上设置有孔，所述孔可供绑缚绳穿过，将所述大腿调节装置、小腿调节装置绑缚于人腿。
5.根据权利要求4所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述可调节座椅包括椅座，所述椅背下端旋转安装于所述椅座后端，并通过顶紧螺丝固定。
6.根据权利要求5所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述椅座底部通过气压杆安装于底座。
7.根据权利要求6所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述底座下方安装有方向刹万向轮。
8.根据权利要求1所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述可调节座椅包括椅座，所述椅背下端旋转安装于所述椅座后端，并通过顶紧螺丝固定。
9.根据权利要求8所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述椅座底部通过气压杆安装于底座。
10.根据权利要求9所述的一种新型下肢康复机构，其特征在于：所述底座下方安装有方向刹万向轮。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111956448A (zh) * 2020-07-30 2020-11-20 杭州昭君科技有限公司 一种下肢康复机器人及其动觉控制方法

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