CN113041090A - 一种外骨骼的康复训练机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种外骨骼的康复训练机器人；本发明包括用于背在患者身上的背部装置、与背部装置连接且用于带动患者的腿部运动的腿部装置及与腿部装置连接且用于支撑患者脚的足部装置；腿部装置包括用于带动患者的髋关节运动的髋关节运动机构和用于带动患者的膝关节运动的膝关节运动机构，髋关节运动机构通过牙板式伸缩机构与膝关节运动机构连接；本发明通过背部装置让患者背在身上，同时腿部装置带动患者的腿部运动，足部装置支撑患者脚，在腿部装置内，髋关节运动机构和膝关节运动机构可分别带动患者的髋关节和膝关节运动，从而增强康复效果。

Description

一种外骨骼的康复训练机器人
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种外骨骼的康复训练机器人。
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、阻抗模式地有效切换，导致康复效果并不理想。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种外骨骼的康复训练机器人，通过背部装置让患者背在身上，同时腿部装置带动患者的腿部运动，足部装置支撑患者脚，在腿部装置内，髋关节运动机构和膝关节运动机构可分别带动患者的髋关节和膝关节运动，从而增强康复效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种外骨骼的康复训练机器人，其中，包括用于背在患者身上的背部装置、与所述背部装置连接且用于带动患者的腿部运动的腿部装置及与所述腿部装置连接且用于支撑患者脚的足部装置；所述腿部装置包括用于带动患者的髋关节运动的髋关节运动机构和用于带动患者的膝关节运动的膝关节运动机构，所述髋关节运动机构通过牙板式伸缩机构与所述膝关节运动机构连接。
作为本发明的一种改进，所述髋关节运动机构包括相连接的髋关节盘式电机和大腿护板。
作为本发明的进一步改进，所述髋关节运动机构还包括腿部扶手连接件、限位挡片和髋关节电机盒，所述髋关节电机盒设置有髋关节电机盒内侧和髋关节电机盒外侧，所述髋关节盘式电机的两侧分别连接在所述髋关节电机盒内侧和髋关节电机盒外侧上；所述大腿护板通过大腿护板固定螺钉与所述髋关节电机盒外侧相连接。
作为本发明的更进一步改进，所述腿部扶手连接件通过腿部扶手连接件转轴与所述髋关节电机盒内侧连接，所述腿部扶手连接件转轴两侧分别装有两个髋关节法兰轴承，所述限位挡片固定在腿部扶手连接件上。
作为本发明的更进一步改进，所述牙板式伸缩机构包括腿部牙板，所述腿部牙板通过牙板固定螺钉固定在所述髋关节电机盒内侧上。
作为本发明的更进一步改进，所述膝关节运动机构包括膝关节盘式电机和小腿护板。
作为本发明的更进一步改进，所述膝关节盘式电机的两侧分别连接在膝关节电机盒内侧和膝关节电机盒外侧上，所述小腿护板连接在膝关节电机盒外侧上。
作为本发明的更进一步改进，小腿支撑杆与膝关节电机盒外侧相连，踝关节连接件通过踝关节转轴、踝关节法兰轴承与所述小腿支撑杆连接，所述踝关节转轴的活动端通过轴端挡圈进行限位，所述踝关节连接件通过足部连接件转轴、足部法兰轴承与足部连接件相连。
作为本发明的更进一步改进，所述背部装置包括背部箱体、肩带和肩带固定片；肩带固定螺钉穿过所述肩带固定片、肩带与肩带固定螺母固定从而将所述肩带的上端固定在所述背部箱体上，所述肩带的下端与所述髋关节运动机构连接。
作为本发明的更进一步改进，所述足部装置包括足部后绑带、足底固定钢片、足部钢板和橡胶鞋底，足部固定螺钉将所述足底固定钢片、足部钢板固定在所述橡胶鞋底上，所述足部后绑带连接在所述足部钢板上。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过背部装置让患者背在身上，同时腿部装置带动患者的腿部运动，足部装置支撑患者脚，在腿部装置内，髋关节运动机构和膝关节运动机构可分别带动患者的髋关节和膝关节运动，从而增强康复效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的腿部装置的结构示意图；
图3为图2的主视图；
图4为图2的侧视图；
图5为图2的后视图；
图6为本发明内限位挡片的连接示意图；
图7为本发明的腿部牙板的连接爆炸示意图；
图8为本发明的髋关节电机盒内外侧的连接爆炸示意图；
图9为本发明的足部装置的结构示意图；
图10为本发明的足部装置的侧视图；
图11为本发明的足部装置的内部示意图；
图12为本发明的足部装置的爆炸示意图；
图13为本发明的背部结构的结构示意图；
图14为本发明的背部结构的剖视图；
图15为本发明的背部结构的侧视图；
图16为本发明的背部结构的后视图；
图17为本发明的背部结构与腿部装置的连接处的连接示意图；
图18为本发明的腿部装置与足部装置的连接处的连接示意图；
图19为本发明的背部扶手的爆炸示意图；
附图标记：1-背部装置，2-腿部装置，3-足部装置，4-背部箱体，5-肩带固定螺母，6-左侧背部扶手连接件，7-右侧背部扶手连接件，8-背部扶手牙板固定螺钉，9-背部扶手牙板，10-背部箱体垫片，11-背部箱盖，12-背部扶手固定螺钉，13-箱体支撑架，14-肩带，15-肩带固定片，16-肩带固定螺钉，17-髋关节电机盒内侧，18-髋关节电机盒外侧，19-腿部扶手连接件，20-膝关节电机盒内侧，21-膝关节电机盒外侧，22-小腿支撑杆，23-腿部牙板，24-踝关节连接件，25-足部连接件，26-腿部扶手连接件转轴，27-限位挡片，28-踝关节转轴、29-固定螺母，30-髋关节法兰轴承，31-踝关节法兰轴承，32-足部法兰轴承，33-大腿护板固定螺钉，34-腿部牙板固定螺钉，35-盘头螺钉，36-髋关节盘式电机，37-轴端挡圈，38-大腿支撑杆内盖，39-小腿支撑杆内盖，40-踝关节固定螺钉，41-足部连接件转轴，42-腿部牙板，43-大腿护板，44-小腿护板，45-橡胶鞋底，46-足部钢板，47-足部前绑带固定片，48-足底固定钢片，49-足部固定螺钉，50-足部前绑带鞋底固定片，51-软质鞋垫、52-足部后绑带，53-足部前绑带，54-足部后绑带长固定螺钉，55-足部后绑带鞋底固定片，56-足部后绑带短固定螺钉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图19所示，本发明提供一种外骨骼的康复训练机器人，包括用于背在患者身上的背部装置1、与背部装置1连接且用于带动患者的腿部运动的腿部装置2及与腿部装置2连接且用于支撑患者脚的足部装置3。
如图2所示，腿部装置2包括用于带动患者的髋关节运动的髋关节运动机构和用于带动患者的膝关节运动的膝关节运动机构，髋关节运动机构通过牙板式伸缩机构与膝关节运动机构连接。
在本发明内，通过背部装置1让患者背在身上，同时腿部装置2带动患者的腿部运动，足部装置3支撑患者脚，在腿部装置2内，髋关节运动机构和膝关节运动机构可分别带动患者的髋关节和膝关节运动，从而增强康复效果。
如图2至图4所示，髋关节运动机构包括相连接的髋关节盘式电机36和大腿护板43，由髋关节盘式电机36带动大腿护板43运动，从而带动患者的髋关节运动。
进一步，髋关节运动机构还包括腿部扶手连接件19、限位挡片27和髋关节电机盒，髋关节电机盒设置有髋关节电机盒内侧17和髋关节电机盒外侧18，髋关节盘式电机36的两侧分别连接在髋关节电机盒内侧17和髋关节电机盒外侧18上；大腿护板43通过大腿护板固定螺钉33与髋关节电机盒外侧18相连接，便于髋关节盘式电机3进行带动；进一步，腿部扶手连接件19通过腿部扶手连接件转轴26与髋关节电机盒内侧17连接，腿部扶手连接件转轴26两侧分别装有两个髋关节法兰轴承30，限位挡片27固定在腿部扶手连接件19上；具体地讲，如图6、图7和图8所示，腿部扶手连接件19通过腿部扶手连接件转轴26与髋关节电机盒内侧17连接，腿部扶手连接件转轴26两侧分别装有两个相同的髋关节法兰轴承30，限位挡片27通过与踝关节固定螺钉40相同的螺钉固定在腿部扶手连接件19上；腿部牙板42通过牙板固定螺钉34固定在髋关节电机盒内侧17上，如图10所示。髋关节电机盒内侧17与髋关节盘式电机36一侧紧固，髋关节电机盒外侧18与髋关节盘式电机36另一侧紧固。
在本发明内，如图7所示，牙板式伸缩机构包括腿部牙板23，腿部牙板23通过牙板固定螺钉34固定在髋关节电机盒外侧18上；腿部牙板23与膝关节电机盒内侧20表面的齿状凸起相啮合，在固定螺母29和盘头螺钉35的紧固下。
在本发明内，膝关节运动机构包括膝关节盘式电机和小腿护板44；膝关节盘式电机的两侧分别连接在膝关节电机盒内侧20和膝关节电机盒外侧21上，小腿护板44连接在膝关节电机盒外侧21上；小腿支撑杆22与膝关节电机盒外侧21相连，踝关节连接件24通过踝关节转轴28、踝关节法兰轴承21与小腿支撑杆22连接，踝关节转轴28的活动端通过轴端挡圈37进行限位，踝关节连接件24通过足部连接件转轴41、足部法兰轴承32与足部连接件25相连；具体地讲，如图3、图4和图5所示，膝关节电机盒内侧20与髋关节电机盒外侧18紧紧连接，大腿护板43通过大腿护板固定螺钉33与髋关节电机盒外侧18相连；膝关节盘式电机的一侧与膝关节电机盒内侧20相连，其另一侧与膝关节电机盒外侧21相连，小腿护板44与膝关节电机盒外侧21相连，小腿支撑杆22利用与腿部牙板23相同的牙板与膝关节电机盒外侧21相连，踝关节连接件24通过踝关节转轴28、踝关节法兰轴承31与小腿支撑杆22连接，踝关节转轴28活动端通过轴端挡圈37进行限位；踝关节连接件24通过足部连接件转轴41、足部法兰轴承32与足部连接件25相连，足部连接件转轴41活动端通过轴端挡圈37进行限位。
在本发明内，足部装置3包括足部后绑带52、足底固定钢片48、足部钢板46和橡胶鞋底45，足部固定螺钉49将足底固定钢片48、足部钢板46固定在橡胶鞋底45上，足部后绑带52连接在足部钢板46上；如图9至图12所示，具体地讲，足部固定螺钉49将足底固定钢片48、足部钢板46固定在橡胶鞋底45上；足部后绑带52底端夹在足部钢板46及足部后绑带鞋底固定片55中间，足部钢板46及足部后绑带鞋底固定片55通过足部后绑带短固定螺钉56固定；足部前绑带53底端夹在足部前绑带固定片47及橡胶鞋底45中间，足部前绑带固定片47及橡胶鞋底45通过足部固定螺钉49及足部前绑带鞋底固定片50固定；软质鞋垫51置于足部钢板46之上。
在本发明内，背部装置包括背部箱体4、肩带14和肩带固定片15；肩带固定螺钉16穿过肩带固定片15、肩带14与肩带固定螺母5固定从而将肩带14的上端固定在背部箱体4上，肩带14的下端与髋关节运动机构连接；具体地讲，如图13至图16所示，肩带固定螺钉16穿过肩带固定片15、肩带14与肩带固定螺母5固定，将肩带14上端固定在背部箱体4上；背部扶手固定螺钉12穿过右侧背部扶手连接件7，将肩带14下端固定在背部箱体4上；箱体支撑架13由背部扶手固定螺钉12固定在背部箱体4上；背部箱盖11盖在背部箱体4的后侧，背部扶手牙板9通过背部扶手牙板固定螺钉8固定在背部扶手连接件7上。
在本发明内，图17、图18和图19所示，背部装置1通过背部扶手牙板9与腿部装置2的腿部牙板23相啮合，从而将背部装置1与腿部装置2固定在一起；腿部装置2中的足部连接件25通过足部固定螺钉49与足部装置3中的足部钢板46连接，从而将腿部装置2与足部装置3连接在一起。
在本发明内，髋关节盘式电机36驱动髋关节电机盒外侧18转动，大腿护板43跟随髋关节电机盒外侧18一起运动，进而带动患者的大腿进行运动；同时置于膝关节电机盒内侧20及膝关节电机盒外侧21中间的盘式电机驱动膝关节电机盒外侧21，小腿护板44跟随膝关节电机盒外侧21一起运动，进而带动用户小腿进行运动；由于电机之间的运动采用了近似人类行走的步态曲线进行控制，因此，整个设备运动状态几乎跟人类行走是完全相同的，通过这样的方式帮助偏瘫患者进行行走康复训练。
本发明采用盘式电机对髋关节和膝关节进行驱动，电机分别分布在人体的髋关节及膝关节一侧，通过模拟人体行走时的步态曲线，由电机驱动外骨骼机构带动人腿，进行行走，辅助偏瘫患者进行行走康复训练。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，包括用于背在患者身上的背部装置、与所述背部装置连接且用于带动患者的腿部运动的腿部装置及与所述腿部装置连接且用于支撑患者脚的足部装置；所述腿部装置包括用于带动患者的髋关节运动的髋关节运动机构和用于带动患者的膝关节运动的膝关节运动机构，所述髋关节运动机构通过牙板式伸缩机构与所述膝关节运动机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述髋关节运动机构包括相连接的髋关节盘式电机和大腿护板。
3.根据权利要求2所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述髋关节运动机构还包括腿部扶手连接件、限位挡片和髋关节电机盒，所述髋关节电机盒设置有髋关节电机盒内侧和髋关节电机盒外侧，所述髋关节盘式电机的两侧分别连接在所述髋关节电机盒内侧和髋关节电机盒外侧上；所述大腿护板通过大腿护板固定螺钉与所述髋关节电机盒外侧相连接。
4.根据权利要求3所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述腿部扶手连接件通过腿部扶手连接件转轴与所述髋关节电机盒内侧连接，所述腿部扶手连接件转轴两侧分别装有两个髋关节法兰轴承，所述限位挡片固定在腿部扶手连接件上。
5.根据权利要求4所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述牙板式伸缩机构包括腿部牙板，所述腿部牙板通过牙板固定螺钉固定在所述髋关节电机盒外侧上。
6.根据权利要求5所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述膝关节运动机构包括膝关节盘式电机和小腿护板。
7.根据权利要求6所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述膝关节盘式电机的两侧分别连接在膝关节电机盒内侧和膝关节电机盒外侧上，所述小腿护板连接在膝关节电机盒外侧上。
8.根据权利要求7所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，小腿支撑杆与所述膝关节电机盒外侧相连，踝关节连接件通过踝关节转轴、踝关节法兰轴承与所述小腿支撑杆连接，所述踝关节转轴的活动端通过轴端挡圈进行限位，所述踝关节连接件通过足部连接件转轴、足部法兰轴承与足部连接件相连。
9.根据权利要求1所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述背部装置包括背部箱体、肩带和肩带固定片；肩带固定螺钉穿过所述肩带固定片、肩带与肩带固定螺母固定从而将所述肩带的上端固定在所述背部箱体上，所述肩带的下端与所述髋关节运动机构连接。
10.根据权利要求1所述的一种外骨骼的康复训练机器人，其特征在于，所述足部装置包括足部后绑带、足底固定钢片、足部钢板和橡胶鞋底，足部固定螺钉将所述足底固定钢片、足部钢板固定在所述橡胶鞋底上，所述足部后绑带连接在所述足部钢板上。
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