CN112826708A - 一种用于下肢外骨骼的康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于下肢外骨骼的康复机器人，包括半弧形板，所述半弧形板内侧的两侧设有相互配合的固定带，所述半弧形板背面一端的中间位置处设有相互连接的安装槽，所述半弧形板的两侧设有铰接座，两组所述铰接座的底部设有相互铰接的大腿贴合架，两组所述大腿贴合架相互远离的一侧设有腰关节驱动器；本发明通过依靠停歇组件的相互配合，促使操作人员在需要停歇时，可将三角支撑架进行高低调节并与地面或停歇处贴合固定，此时便可座靠在臀部贴合板与固定槽形成的固定部，即可最小化减少装置关节活动处产生的负荷，防止关节可活动的趋势达到最大位置，使操作人员无法正常停坐休息，增加装置的功能性和使用的便捷性。

Description

一种用于下肢外骨骼的康复机器人

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，具体为一种用于下肢外骨骼的康复机器人。

背景技术

近年来，可穿戴式外骨骼机器人在人体助力领域逐渐得到了广泛的认识，外骨骼机器人主要应用在行动不便的病人、残疾人康复或医疗辅助等领域，多用来帮助残疾人的辅助行走及为正常人提供人体助力，由于外骨骼穿戴于人体外侧，其机构设计需要拟人化，外骨骼的终极目标是使得外骨骼机械腿能够像人腿一样灵活使用；

当前的下肢外骨骼康复机器人在使用时，往往直接贴附于使用者的下肢外骨骼处穿戴，但在机器人穿戴期间，其可活动的关节处往往都有最大限制，若操作人员需要进行停坐歇息时，机器人下肢的关节活动幅度难以保证操作人员的最大化需求，导致使用者停歇时无法根据选取最佳的舒适角度进行活动，增加装置使用的局限性，并且下肢外骨骼机器人一般没有搭载让使用者依靠的辅助台，降低装置使用者舒适性和装置使用的便捷性；当使用机器人进行康复训练时，初期训练时下肢难以正常出力，其脚部每每与地面接触时都需要下肢出力，并在装置的佩戴贴附中，进一步增加使用者的负荷，增加康复训练的难度，并且若是移动期间出力不足，很容易使装置与地面贴合的稳定性有所不足，造成操作人员身体倾斜摔倒，降低装置使用的稳定性和安全性；当操作人员使用与体格相互适配的装置时，也可能与自身的适应度以及腿部的展开幅度不相符，然而装置的连接结构往往呈固定装配，不易使操作人员根据自身的习性微调改变下肢固定部位的角度，增加装置后期使用的操作难度，降低装置的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于下肢外骨骼的康复机器人，以解决上述背景技术中提出的相关问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括半弧形板，所述半弧形板内侧的两侧设有相互配合的固定带，所述半弧形板背面一端的中间位置处设有相互连接的安装槽，所述半弧形板的两侧设有铰接座，两组所述铰接座的底部设有相互铰接的大腿贴合架，两组所述大腿贴合架相互远离的一侧设有腰关节驱动器，且腰关节驱动器与铰接座相互连接，两组所述大腿贴合架的底部设有关节活动轴，两组所述关节活动轴的内侧铰接有小腿贴合架，两组所述大腿贴合架相互远离一侧的底部设有与关节活动轴相互配合的膝关节驱动器，两组所述小腿贴合架的底部设有辅助行走组件，所述安装槽顶部的中间位置处设有伺服电机B，所述伺服电机B的输出端设有锥齿轮A，所述安装槽内部的中间位置处套设有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆的外侧对称套设有相互适配的内螺纹套管B，且内螺纹套管B与大腿贴合架相互连接，所述双向螺纹杆外侧的中间位置处设有与锥齿轮A相互啮合的锥齿轮B，所述半弧形板背面一端的底部设有相互连接的臀部贴合板，所述安装槽的底部设有依靠停歇组件；

所述辅助行走组件的底部设有鞋体，所述鞋体的底部设有相互连接的鞋底，所述鞋底内部顶部的中间位置处设有复位弹簧，所述复位弹簧的底部设有相互连接的半球形顶块，所述半球形顶块的底部设有相互连接的半球形贴地块，所述半球形顶块外侧的四角处设有梯形块，四组所述梯形块相互远离的一侧设有弧形杆，四组所述弧形杆的底部设有相互连接的橡胶盘，所述鞋底外侧的四角处设有与弧形杆相互适配的限位滑孔；

所述依靠停歇组件的底部设有固定槽，且固定槽与臀部贴合板相互连接，所述固定槽内部顶部的中间位置处设有伺服电机A，所述伺服电机A的输出端设有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧设有相互适配的内螺纹套管A，所述内螺纹套管A 的底部设有相互连接的三角支撑架，所述安装槽顶部的两侧设有内套管，两组所述内套管的外侧设有相互适配的外套管，两组所述外套管相互靠近的一侧设有安装架，所述安装架的正面一端设有靠垫，所述伺服电机B的顶部设有电动推杆，所述电动推杆的输出端与安装架相互连接。

优选的，两组所述大腿贴合架正面一端的中间位置处对称设有弧形活动板，且弧形活动板相互靠近的一侧设有贴合块，而贴合块的顶部和底部设有相互配合的固定绳，两组所述小腿贴合架正面一端的中间位置处对称设有卡合块，且卡合块的正面一端设有弹性安装带。

优选的，两组所述铰接座相互远离的一侧设有放置槽，且放置槽的顶部设有密封盖板。

优选的，所述安装槽的两侧设有限位套管，且限位套管与内螺纹套管B相互适配，所述安装槽内部的中间位置处对称设有与双向螺纹杆相互配合的轴承座。

优选的，所述鞋底内部的四角处对称设有滑槽，且滑槽的内侧设有滑块，四组所述内螺纹套管B的两侧与滑块相互连接。

优选的，所述三角支撑架顶部的两侧设有导杆，所述固定槽内部顶部的两侧设有与导杆相互适配的导套，所述三角支撑架的底部设有三组弧形固定座，且弧形固定座的底部设有支撑盘。

优选的，所述膝关节驱动器和腰关节驱动器的内部设有连接谐波减速器的微型电机，所述半弧形板正面一端的一侧设有控制器，且控制器分别与膝关节驱动器、腰关节驱动器、电动推杆、伺服电机A和伺服电机B电连接。

优选的，所述电动推杆、伺服电机A和伺服电机B的外侧设有保护壳，且保护壳的内侧设有消音棉。

优选的，两组所述固定带相互靠近的一侧分别设有相互适配的吊环和弹性吊钩。

优选的，所述臀部贴合板的外侧呈弧形结构制成，所述臀部贴合板的正面一端设有橡胶垫。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于下肢外骨骼的康复机器人，具备以下有益效果：

1、本发明通过依靠停歇组件的相互配合，促使操作人员在需要停歇时，可将三角支撑架进行高低调节并与地面或停歇处贴合固定，此时便可座靠在臀部贴合板与固定槽形成的固定部，即可最小化减少装置关节活动处产生的负荷，防止关节可活动的趋势达到最大位置，使操作人员无法正常停坐休息，增加装置的功能性和使用的便捷性，同时在靠垫的高度展开下，使操作人员得以根据自身的身高调整靠垫的依靠程度，进一步提升使用者停坐歇息的舒适性。

2、本发明利用辅助行走组件的相互配合，使操作人员每每移动行走时，通过半球形贴地块最先与地面相互接触，同时在复位弹簧的弹性挤压下上升，迫使半球形顶块推动梯形块使橡胶盘整体下降，形成辅助定位结构，这样不仅减少操作人员移动时的出力需求，并加强鞋体与地面所接触的稳定性，防止使用者倾斜摔倒，同时在复位弹簧的弹性恢复力作用下，提供一定程度的辅助回弹力，进一步减少使用者脚部每每抬升迈出的出力度，增加装置初期康复中的实用价值，提高康复成效。

3、本发明通过内螺纹套管B的展开与铰接座的活动配合，促使大腿贴合架下肢的连接装配部整体得以进行角度微调，使装置得以根据不同使用者的习性需求进行微调操作，提高装置与使用者的贴合性和固定效果。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图；

图2为本发明图1的A处放大图；

图3为本发明图1的B处放大图；

图4为本发明的安装槽背视剖视图；

图5为本发明的半球形顶块立体图；

图6为本发明的鞋体仰视剖视图；

图7为本发明的臀部贴合板立体图。

图中：1、半弧形板；2、固定带；3、臀部贴合板；4、小腿贴合架；5、关节活动轴；6、膝关节驱动器；7、大腿贴合架；8、腰关节驱动器；9、铰接座； 10、安装槽；11、鞋体；111、橡胶盘；112、半球形贴地块；113、鞋底；114、弧形杆；115、梯形块；116、半球形顶块；117、复位弹簧；118、限位滑孔； 12、电动推杆；121、内套管；122、外套管；123、安装架；124、靠垫；125、伺服电机A；126、三角支撑架；127、螺纹杆；128、内螺纹套管A；129、固定槽；13、伺服电机B；14、锥齿轮A；15、内螺纹套管B；16、双向螺纹杆；17、锥齿轮B。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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1-7，本发明提供一种技术方案：一种用于下肢外骨骼的康复机器人，包括半弧形板1，半弧形板1内侧的两侧设有相互配合的固定带2，半弧形板1背面一端的中间位置处设有相互连接的安装槽10，半弧形板1的两侧设有铰接座9，两组铰接座9的底部设有相互铰接的大腿贴合架7，两组大腿贴合架 7相互远离的一侧设有腰关节驱动器8，且腰关节驱动器8与铰接座9相互连接，两组大腿贴合架7的底部设有关节活动轴5，两组关节活动轴5的内侧铰接有小腿贴合架4，两组大腿贴合架7相互远离一侧的底部设有与关节活动轴5相互配合的膝关节驱动器6，两组小腿贴合架4的底部设有辅助行走组件，安装槽10 顶部的中间位置处设有伺服电机B13，伺服电机B13的输出端设有锥齿轮A14，安装槽10内部的中间位置处套设有双向螺纹杆16，双向螺纹杆16的外侧对称套设有相互适配的内螺纹套管B15，且内螺纹套管B15与大腿贴合架7相互连接，双向螺纹杆16外侧的中间位置处设有与锥齿轮A14相互啮合的锥齿轮B17，半弧形板1背面一端的底部设有相互连接的臀部贴合板3，安装槽10的底部设有依靠停歇组件；

辅助行走组件的底部设有鞋体11，鞋体11的底部设有相互连接的鞋底113，鞋底113内部顶部的中间位置处设有复位弹簧117，复位弹簧117的底部设有相互连接的半球形顶块116，半球形顶块116的底部设有相互连接的半球形贴地块 112，半球形顶块116外侧的四角处设有梯形块115，四组梯形块115相互远离的一侧设有弧形杆114，四组弧形杆114的底部设有相互连接的橡胶盘111，鞋底113外侧的四角处设有与弧形杆114相互适配的限位滑孔118；

依靠停歇组件的底部设有固定槽129，且固定槽129与臀部贴合板3相互连接，固定槽129内部顶部的中间位置处设有伺服电机A125，伺服电机A125的输出端设有螺纹杆127，螺纹杆127的外侧设有相互适配的内螺纹套管A128，内螺纹套管A128的底部设有相互连接的三角支撑架126，安装槽10顶部的两侧设有内套管121，两组内套管121的外侧设有相互适配的外套管122，两组外套管 122相互靠近的一侧设有安装架123，安装架123的正面一端设有靠垫124，伺服电机B13的顶部设有电动推杆12，电动推杆12的输出端与安装架123相互连接。

作为本实施例的优选方案：两组大腿贴合架7正面一端的中间位置处对称设有弧形活动板，且弧形活动板相互靠近的一侧设有贴合块，而贴合块的顶部和底部设有相互配合的固定绳，便于对使用者的大腿处进行穿戴固定，两组小腿贴合架4正面一端的中间位置处对称设有卡合块，且卡合块的正面一端设有弹性安装带便于对使用者的小腿处连接固定。

作为本实施例的优选方案：两组铰接座9相互远离的一侧设有放置槽，且放置槽的顶部设有密封盖板，便于将使用者的随身物件放入于此进行移动。

作为本实施例的优选方案：安装槽10的两侧设有限位套管，且限位套管与内螺纹套管B15相互适配，使部件可以在限位配合下向外展开移动，安装槽10 内部的中间位置处对称设有与双向螺纹杆16相互配合的轴承座，使部件得以旋转。

作为本实施例的优选方案：鞋底113内部的四角处对称设有滑槽，且滑槽的内侧设有滑块，四组内螺纹套管B15的两侧与滑块相互连接，增加部件移动的限位功能和导向性。

作为本实施例的优选方案：三角支撑架126顶部的两侧设有导杆，固定槽 129内部顶部的两侧设有与导杆相互适配的导套，三角支撑架126的底部设有三组弧形固定座，且弧形固定座的底部设有支撑盘，便于将固定结构向下方展开，提高装置的固定效果。

作为本实施例的优选方案：膝关节驱动器6和腰关节驱动器8的内部设有连接谐波减速器的微型电机，半弧形板1正面一端的一侧设有控制器，且控制器分别与膝关节驱动器6、腰关节驱动器8、电动推杆12、伺服电机A125和伺服电机B13电连接，使部件得以根据需求依次启动使用。

作为本实施例的优选方案：电动推杆12、伺服电机A125和伺服电机B13的外侧设有保护壳，且保护壳的内侧设有消音棉，增加部件的保护性。

作为本实施例的优选方案：两组固定带2相互靠近的一侧分别设有相互适配的吊环和弹性吊钩，便于部件连接固定，使装置得以佩戴。

作为本实施例的优选方案：臀部贴合板3的外侧呈弧形结构制成，臀部贴合板3 的正面一端设有橡胶垫，增加使用者穿戴的舒适性。

实施例1，如图3-4所示，在使用者需要调整大腿贴合架7的贴合角度时，可通过伺服电机B13的启动带动锥齿轮A14与锥齿轮B17相互啮合，迫使双向螺纹杆16旋转，然后双向螺纹杆16带动内螺纹套管B15向外展开，使内螺纹套管B15带动连接的大腿贴合架7在铰接座9的活动配合下进行角度微调，即可使装置根据不同使用者的适应需求进行调节。

实施例2，如图1和图4所示，当操作人员需要歇息时，可启动伺服电机A125带动螺纹杆127转动，促使内螺纹套管A128与三角支撑架126整体下降，使三角支撑架126与地面或停坐处贴合固定，此时操作人员便可座靠臀部贴合板3进行靠座休息，并通过电动推杆12的启动带动安装架123在外套管122与内套管121的导向配合下进行高度调节，促使靠垫124得以根据使用者的身高进行调节依靠，进一步增加使用者休息时的舒适性，减少使用者歇息时对关节活动处施加的负荷。

工作原理：当装置使用时，首先通过半弧形板1与使用者的腰部相互贴合，然后通过固定带2连接固定，然后将大腿贴合架7与小腿贴合架4分别卡入对应处的大腿和小腿处，通过关节活动轴5、膝关节驱动器6、腰关节驱动器8和铰接座9等关节驱动进行辅助行走工作，并在装置走动期间，利用鞋体11、鞋底113以及半球形贴地块112最先与地面相互接触，然后随着操作人员的体重使鞋体11带动半球形贴地块112整体下降压合，促使半球形贴地块112在半球形顶块116与复位弹簧117的弹性活动下伸入鞋底113内，并推动梯形块115 带动弧形杆114在限位滑孔118的导向配合下向外展开，使下肢鞋体11脚部与地面的贴合处展开四组橡胶盘111形成的辅助固定点，防止使用者角度倾斜摔倒，并在操作人员再次迈出步伐时，通过复位弹簧117的弹性恢复力迫使半球形贴地块112降下，提供一定的弹性力降低使用者脚部移动所需的出力度，增加装置使用的便捷性，提高使用者康复训练的效率和成果。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于下肢外骨骼的康复机器人，包括半弧形板（1），其特征在于：所述半弧形板（1）内侧的两侧设有相互配合的固定带（2），所述半弧形板（1）背面一端的中间位置处设有相互连接的安装槽（10），所述半弧形板（1）的两侧设有铰接座（9），两组所述铰接座（9）的底部设有相互铰接的大腿贴合架（7），两组所述大腿贴合架（7）相互远离的一侧设有腰关节驱动器（8），且腰关节驱动器（8）与铰接座（9）相互连接，两组所述大腿贴合架（7）的底部设有关节活动轴（5），两组所述关节活动轴（5）的内侧铰接有小腿贴合架（4），两组所述大腿贴合架（7）相互远离一侧的底部设有与关节活动轴（5）相互配合的膝关节驱动器（6），两组所述小腿贴合架（4）的底部设有辅助行走组件，所述安装槽（10）顶部的中间位置处设有伺服电机B（13），所述伺服电机B（13）的输出端设有锥齿轮A（14），所述安装槽（10）内部的中间位置处套设有双向螺纹杆（16），所述双向螺纹杆（16）的外侧对称套设有相互适配的内螺纹套管B（15），且内螺纹套管B（15）与大腿贴合架（7）相互连接，所述双向螺纹杆（16）外侧的中间位置处设有与锥齿轮A（14）相互啮合的锥齿轮B（17），所述半弧形板（1）背面一端的底部设有相互连接的臀部贴合板（3），所述安装槽（10）的底部设有依靠停歇组件；

所述辅助行走组件的底部设有鞋体（11），所述鞋体（11）的底部设有相互连接的鞋底（113），所述鞋底（113）内部顶部的中间位置处设有复位弹簧（117），所述复位弹簧（117）的底部设有相互连接的半球形顶块（116），所述半球形顶块（116）的底部设有相互连接的半球形贴地块（112），所述半球形顶块（116）外侧的四角处设有梯形块（115），四组所述梯形块（115）相互远离的一侧设有弧形杆（114），四组所述弧形杆（114）的底部设有相互连接的橡胶盘（111），所述鞋底（113）外侧的四角处设有与弧形杆（114）相互适配的限位滑孔（118）；

所述依靠停歇组件的底部设有固定槽（129），且固定槽（129）与臀部贴合板（3）相互连接，所述固定槽（129）内部顶部的中间位置处设有伺服电机A（125），所述伺服电机A（125）的输出端设有螺纹杆（127），所述螺纹杆（127）的外侧设有相互适配的内螺纹套管A（128），所述内螺纹套管A（128）的底部设有相互连接的三角支撑架（126），所述安装槽（10）顶部的两侧设有内套管（121），两组所述内套管（121）的外侧设有相互适配的外套管（122），两组所述外套管（122）相互靠近的一侧设有安装架（123），所述安装架（123）的正面一端设有靠垫（124），所述伺服电机B（13）的顶部设有电动推杆（12），所述电动推杆（12）的输出端与安装架（123）相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：两组所述大腿贴合架（7）正面一端的中间位置处对称设有弧形活动板，且弧形活动板相互靠近的一侧设有贴合块，而贴合块的顶部和底部设有相互配合的固定绳，两组所述小腿贴合架（4）正面一端的中间位置处对称设有卡合块，且卡合块的正面一端设有弹性安装带。

3.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：两组所述铰接座（9）相互远离的一侧设有放置槽，且放置槽的顶部设有密封盖板。

4.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：所述安装槽（10）的两侧设有限位套管，且限位套管与内螺纹套管B（15）相互适配，所述安装槽（10）内部的中间位置处对称设有与双向螺纹杆（16）相互配合的轴承座。

5.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：所述鞋底（113）内部的四角处对称设有滑槽，且滑槽的内侧设有滑块，四组所述内螺纹套管B（15）的两侧与滑块相互连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：所述三角支撑架（126）顶部的两侧设有导杆，所述固定槽（129）内部顶部的两侧设有与导杆相互适配的导套，所述三角支撑架（126）的底部设有三组弧形固定座，且弧形固定座的底部设有支撑盘。

7.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：所述膝关节驱动器（6）和腰关节驱动器（8）的内部设有连接谐波减速器的微型电机，所述半弧形板（1）正面一端的一侧设有控制器，且控制器分别与膝关节驱动器（6）、腰关节驱动器（8）、电动推杆（12）、伺服电机A（125）和伺服电机B（13）电连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：所述电动推杆（12）、伺服电机A（125）和伺服电机B（13）的外侧设有保护壳，且保护壳的内侧设有消音棉。

9.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：两组所述固定带（2）相互靠近的一侧分别设有相互适配的吊环和弹性吊钩。

10.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼的康复机器人，其特征在于：所述臀部贴合板（3）的外侧呈弧形结构制成，所述臀部贴合板（3）的正面一端设有橡胶垫。

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