CN112076068B - 一种移动式人体下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式人体下肢康复训练机器人，包括：整体框架、万向轮、减重机构、电动推杆、锂电池及牵引臂；所述整体框架的底座的四个角分别安装有万向轮；两个减重机构分别固定在U型架两侧的滑块上；两个电动推杆分别固定在两个底座上，且两个电动推杆的推力杆末端分别与两个减重机构一一对应连接；所述牵引臂为L型结构，两个牵引臂的竖直部分末端分别与两个减重机构顶部的旋转轴一一对应连接，水平部分均与整体框架的底座平行；所述锂电池固定在整体框架的底座上；本发明结构简单，安全性高，可移动，并可实现对进行下肢康复训练患者的减重。

Description

一种移动式人体下肢康复训练机器人

技术领域

本发明属于医用设备技术领域，具体涉及一种移动式人体下肢康复训练机器人。

背景技术

随着交通事故、工伤以及中国老龄化进程，患有心脑血管以及神经系统疾病的人群呈逐年递增趋势，这类患者多数伴有偏瘫症状，从而带来的人体下肢运动障碍问题越来越多，而行走功能的丧失对人的日常基本生活也会造成严重的影响，严重影响着患者的生活质量，加重病情的恶化以及增加家属的负担，对于这类群体，恢复他们的下肢行走能力显得尤为重要。

传统的下肢运动训练一般由医生、护工或者家属对其下肢进行按摩、针灸、电刺激等，同时还会伴随着搀扶站立以及行走，由于患者下肢无力，对于搀扶者来说是一个很大的负担，也无法保证患者步行训练的康复效果。医院常用的减重机构体积大、质量重、需要固定的场所同时还需要铺设预定的轨道，在运动行走过程中存在运动响应迟滞的问题，在固定的场所行走沿着固定的轨道行走，患者在使用过程中舒适性差、自主性差、应用局限性强以及患者容易产生抵触情绪，影响其康复训练积极性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种移动式人体下肢康复训练机器人，结构简单，安全性高，可移动，并可实现对进行下肢康复训练患者的减重。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种移动式人体下肢康复训练机器人，包括：整体框架、万向轮、减重机构、电动推杆、锂电池及牵引臂；

所述整体框架包括U型架和两个平行的底座；倒置的所述U型架的两端固定在两个平行的底座上；所述U型架的两个竖直部分均安装有沿竖直方向的导轨及与其滑动配合的滑块；

所述整体框架的底座的四个角分别安装有万向轮；

两个减重机构分别固定在U型架两侧的滑块上；两个电动推杆分别固定在两个底座上，且两个电动推杆的推力杆末端分别与两个减重机构一一对应连接，推力杆的上下运动带动减重机构上下移动，用于对减重机构进行高度调节；所述减重机构包括：外框、平板、弹簧及旋转轴；所述平板安装在外框的底部，旋转轴安装在外框的顶部，旋转轴可在外框内绕其自身轴线转动；两个以上所述弹簧的一端均固定在底部平板上，另一端均通过拉绳固定在旋转轴的外圆周面上；当旋转轴转动时，拉伸弹簧；

所述牵引臂为L型结构，两个牵引臂的竖直部分末端分别与两个减重机构顶部的旋转轴一一对应连接，水平部分均与整体框架的底座平行；

所述锂电池固定在整体框架的底座上，用于给轮毂电机、电动推杆及电机供电。

进一步的，还包括：驱动轮和轮毂电机、

两个驱动轮分别安装在两个底座的中部，两个轮毂电机分别安装在两个底座上，且两个轮毂电机的输出轴分别与两个驱动轮的中心轴一一对应同轴连接。

进一步的，所述减重机构还包括电机；

所述电机固定在外框的外部，电机的输出轴通过运动转换机构与平板连接，用于调节底部平板在外框内沿竖直方向的高度；所述运动转换机构用于将电机输出轴的转动转化为直线运动。

进一步的，所述牵引臂包括：弯折牵引杆和水平支撑臂；所述弯折牵引杆的一端与减重机构的旋转轴通过键连接；弯折牵引杆的另一端与水平支撑臂通过轴承配合，轴承的轴线与水平支撑臂的长度方向一致，水平支撑臂可绕轴承的轴线转动；且水平支撑臂与弯折牵引杆垂直。

进一步的，所述整体框架的U型架包括：前支撑柱、后支撑柱、前横梁、后横梁及连接梁；所述整体框架的两个底座分别为左底座和右底座；

左底座和右底座的长度相同，前支撑柱和后支撑柱的长度相同，前横梁和后横梁的长度相同；

两个所述前支撑柱分别安装在前横梁的两端，组成第一U型结构；两个所述后支撑柱分别安装在后横梁的两端，组成第二U型结构；第一U型结构的两端分别固定在左底座和右底座上，第二U型结构的两端分别固定在左底座和右底座上；第一U型结构和第二U型结构沿竖直方向相对布置，且均处于倒置状态；第一U型结构和第二U型结构之间通过两个平行的连接梁连接为一体。

进一步的，所述整体框架的组成部件均采用铝型材。

有益效果：(1)本发明具备减重功能，可以让下肢无力患者实现站立并自主运动进行下肢康复训练，且通过设置轮毂电机和驱动轮可以让患者走出室内，在空旷场地行走，患者的下肢康复训练不再局限于固定场所，具有自主性；该机器人具备体积小，稳定性高、安全性好、能源低功耗、减重值可调节、适应患者身高、行走运动跟随性好的特点。

(2)本发明的整体框架采用模块化的设计，整体框架采用铝型材，可调整性和灵活性强，方便拆装与维修；结构更加稳定可调节，在强度符合要求下零部件采购加工成本也低。

(3)本发明的减重机构根据患者的下肢力量来调节弹簧的预紧力，使得减重机构能够给患者提供合适的减重，同时在弹簧的缓冲作用下，患者在行走时，还可以有小范围的减重波动以满足患者行走舒适性的要求。

(4)本发明通过电动推杆调节减重机构的高度，可以适用于不同身高的患者，具有较广的使用群体。

(5)本发明的水平支撑臂可绕其长度方向进行转动，使得水平支撑臂能够根据人体运动方式随动调节，使患者在进行减重训练时更具有舒适性，提高康复训练效果。

(6)本发明适用于家庭、个人，便于推广和应用，不用进行基建改造铺设预定轨道等。

附图说明

图1为本发明结构的轴侧图；

图2为本发明结构的主视图；

图3为本发明结构的左视图；

图4为本发明结构的俯视图；

其中，1-轮毂电机；2-万向轮；3-减重机构；4-牵引臂；5-电动推杆；6-左底座；7-右底座；8-前支撑柱；9-后支撑柱；10-前横梁；11-后横梁；12-电机；13-锂电池。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种移动式人体下肢康复训练机器人，参见附图1-4，包括：整体框架、万向轮2、驱动轮、轮毂电机1、减重机构3、电动推杆5、锂电池13及牵引臂4；

所述整体框架包括：左底座6、右底座7、前支撑柱8、后支撑柱9、前横梁10、后横梁11及连接梁；左底座6和右底座7的长度相同，前支撑柱8和后支撑柱9的长度相同，前横梁10和后横梁11的长度相同；

两个所述前支撑柱8分别安装在前横梁10的两端，组成第一U型结构；两个所述后支撑柱9分别安装在后横梁11的两端，组成第二U型结构；第一U型结构的两端分别固定在左底座6和右底座7上，第二U型结构的两端分别固定在左底座6和右底座7上；第一U型结构和第二U型结构沿竖直方向相对布置，且均处于倒置状态；第一U型结构和第二U型结构之间通过两个平行的连接梁连接为一体；两个连接梁分别位于第一U型结构和第二U型结构的直角拐角处，即前横梁10和后横梁11的端部；其中，左底座6和右底座7平行相对布置，第一U型结构和第二U型结构均位于左底座6和右底座7的中后部；其中，所述整体框架的各部件均采用铝型材，且各部件之间通过紧固件连接锁紧，如角码；

所述左底座6和右底座7的两端分别安装有万向轮2，用于承载整体框架的重量，并实现整体框架的移动；两个驱动轮分别通过安装卡盘安装在左底座6和右底座7的中部，两个轮毂电机1分别安装在左底座6和右底座7上，且两个轮毂电机1的输出轴分别与两个驱动轮的中心轴一一对应同轴连接，分别用于带动驱动轮转动，进而驱动整体框架的移动；

所述前支撑柱8和后支撑柱9上均设有沿其长度方向的导轨，导轨上安装有与其滑动配合的滑块；位于同一侧的前支撑柱8和后支撑柱9之间均安装有减重机构3，两个减重机构3分别固定在所述滑块上，进而实现减重机构3沿导轨(即竖直方向)上下移动，导轨和滑块用于对减重机构的上下移动进行导向，以保证减重机构3运动的稳定性；所述减重机构3用于对进行下肢康复训练的患者提供支撑，实现减重的作用；所述减重机构3包括：外框、电机12、平板、弹簧及旋转轴；所述平板安装在外框的底部，平板可在外框内升降，旋转轴安装在外框的顶部，旋转轴可在外框内绕其自身轴线转动；两个以上所述弹簧的一端均固定在底部平板上，另一端均通过拉绳固定在旋转轴的外圆周面上；当旋转轴转动时，拉伸弹簧；电机12固定在外框的外部，电机12的输出轴通过运动转换机构(所述运动转换机构用于将电机12输出轴的转动转化为直线运动，如丝杆螺母机构)与平板连接，用于调节平板在外框内沿竖直方向的高度，进而调节弹簧的预紧力；

两个所述电动推杆5通过螺栓分别固定在左底座6和右底座7上，且两个电动推杆5的推力杆末端分别与两个减重机构3一一对应连接，推力杆的上下运动用于带动减重机构3上下移动，实现对减重机构3高度的调节，以适应不同身高的患者；

所述牵引臂4包括：弯折牵引杆和水平支撑臂；弯折牵引杆为V型杆，V型杆的尖端为钝角；所述弯折牵引杆的一端与减重机构3的旋转轴通过键连接，防止弯折牵引杆与顶部连杆发生相对转动；弯折牵引杆的另一端与水平支撑臂通过轴承配合，轴承的轴线与水平支撑臂的长度方向一致，水平支撑臂可绕轴承的轴线转动；且水平支撑臂与弯折牵引杆垂直；

两个牵引臂4通过弯折牵引杆分别与两个减重机构3的旋转轴一一对应连接，且两个水平支撑臂均与左底座6和右底座7平行；

所述锂电池13固定在左底座6或右底座7的后部，用于给轮毂电机1、电动推杆5及电机12供电。

工作原理：需要进行下肢康复训练的患者位于两个驱动轮中心的连线中点的位置，并背对整体框架；在机器人转向时，患者位于该位置可以实现机器人的小角度转动，节省转向空间；

通过电动推杆5调节减重机构3的高度，使得牵引臂4的水平支撑臂高于患者的肩部；且通过电机12调节减重机构3内的弹簧的预紧力，使其与患者下肢的力量相匹配；

患者通过安装带吊装在两个水平支撑臂上，且患者的脚部与地面接触，能够减轻患者下肢的负担；两个水平支撑臂绕所述轴承的轴线转动，提高患者被吊装过程中的舒适度；两个水平支撑臂支撑患者的过程中，通过弯折牵引杆带动减重机构3的旋转轴转动，进而拉伸弹簧；弹簧的回复力提供给患者弹性缓冲支撑，实现对患者的减震和减重；通过轮毂电机1驱动驱动轮转动，实现所述机器人的自主运动，进而辅助患者进行下肢康复训练。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种移动式人体下肢康复训练机器人，其特征在于，包括：整体框架、万向轮(2)、减重机构(3)、电动推杆(5)、锂电池(13)及牵引臂(4)；

所述整体框架包括U型架和两个平行的底座；倒置的所述U型架的两端固定在两个平行的底座上；所述U型架的两个竖直部分均安装有沿竖直方向的导轨及与其滑动配合的滑块；

所述整体框架的底座的四个角分别安装有万向轮(2)；

两个减重机构(3)分别固定在U型架两侧的滑块上；两个电动推杆分别固定在两个底座上，且两个电动推杆(5)的推力杆末端分别与两个减重机构(3)一一对应连接，推力杆的上下运动带动减重机构(3)上下移动，用于对减重机构(3)进行高度调节；所述减重机构(3)包括：外框、平板、弹簧及旋转轴；所述平板安装在外框的底部，旋转轴安装在外框的顶部，旋转轴可在外框内绕其自身轴线转动；两个以上所述弹簧的一端均固定在底部平板上，另一端均通过拉绳固定在旋转轴的外圆周面上；当旋转轴转动时，拉伸弹簧；

所述牵引臂(4)为L型结构，两个牵引臂(4)的竖直部分末端分别与两个减重机构(3)顶部的旋转轴一一对应连接，水平部分均与整体框架的底座平行；

所述锂电池(13)固定在整体框架的底座上，用于给轮毂电机(1)、电动推杆(5)及电机(12)供电；

所述减重机构(3)还包括电机(12)；

所述电机(12)固定在外框的外部，电机(12)的输出轴通过运动转换机构与平板连接，用于调节底部平板在外框内沿竖直方向的高度；所述运动转换机构用于将电机(12)输出轴的转动转化为直线运动。

2.如权利要求1所述的一种移动式人体下肢康复训练机器人，其特征在于，还包括：驱动轮和轮毂电机(1)、

两个驱动轮分别安装在两个底座的中部，两个轮毂电机(1)分别安装在两个底座上，且两个轮毂电机(1)的输出轴分别与两个驱动轮的中心轴一一对应同轴连接。

3.如权利要求1所述的一种移动式人体下肢康复训练机器人，其特征在于，所述牵引臂(4)包括：弯折牵引杆和水平支撑臂；所述弯折牵引杆的一端与减重机构(3)的旋转轴通过键连接；弯折牵引杆的另一端与水平支撑臂通过轴承配合，轴承的轴线与水平支撑臂的长度方向一致，水平支撑臂可绕轴承的轴线转动；且水平支撑臂与弯折牵引杆垂直。

4.如权利要求1所述的一种移动式人体下肢康复训练机器人，其特征在于，所述整体框架的U型架包括：前支撑柱(8)、后支撑柱(9)、前横梁(10)、后横梁(11)及连接梁；所述整体框架的两个底座分别为左底座(6)和右底座(7)；

左底座(6)和右底座(7)的长度相同，前支撑柱(8)和后支撑柱(9)的长度相同，前横梁(10)和后横梁(11)的长度相同；

两个所述前支撑柱(8)分别安装在前横梁(10)的两端，组成第一U型结构；两个所述后支撑柱(9)分别安装在后横梁(11)的两端，组成第二U型结构；第一U型结构的两端分别固定在左底座(6)和右底座(7)上，第二U型结构的两端分别固定在左底座(6)和右底座(7)上；第一U型结构和第二U型结构沿竖直方向相对布置，且均处于倒置状态；第一U型结构和第二U型结构之间通过两个平行的连接梁连接为一体。

5.如权利要求1或4所述的一种移动式人体下肢康复训练机器人，其特征在于，所述整体框架的组成部件均采用铝型材。

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