CN113768739A - 康复设备末端组件、康复设备及康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种康复设备末端组件、康复设备及康复机器人，所述康复设备末端组件包括：脚部导引机构、腿部旋转机构、脚部定位件及腿部定位件；所述腿部定位件围绕第一轴线可转动地与所述腿部旋转机构连接；所述脚部定位件围绕第二轴线可移动地与所述脚部导引机构连接，所述第二轴线与所述第一轴线相交或重合。如此配置，腿部定位件和脚部定位件可以分别围绕第一轴线和第二轴线运动，因此整个康复设备末端组件具有转动自由度，允许患者的腿部围绕第一轴线转动，脚部围绕第二轴线移动，实现驱动髋关节内收外展的运动，结合机械臂绕水平方向的转动而驱动下肢于矢状面的运动，形成下肢的空间三维康复运动，提供了更好的康复治疗效果。

Description

康复设备末端组件、康复设备及康复机器人

技术领域

本发明涉及康复系统和方法领域，特别涉及一种康复设备末端组件、康复设备及康复机器人。

背景技术

运动康复治疗是改善因脑卒中、脊髓损伤、脑外伤等原因造成的患者肢体运动功能障碍的有效手段。医学研究表明，早期的床边康复更有助于改善脑卒中等疾病患者受损的肢体功能，减轻残疾的程度，提高生存质量。我国康复治疗需求量大，康复医师人员紧缺，而传统运动康复治疗通过医务人员协助患者完成肢体训练，劳动强度大，亟需机电一体化的智能康复设备。目前运动康复设备均局限于使患者下肢肢体进行与矢状面平行的面内康复运动，无法实现各关节多方向的康复运动。此外，现有的自动化智能化康复设备，体积较大，机构繁杂，使用场景不够灵活，无法满足患者早期的床边治疗的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种康复设备末端组件、康复设备及康复机器人，以解决现有的康复设备机构局限于矢状面内康复运动的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种康复设备末端组件，其包括：脚部导引机构、腿部旋转机构、脚部定位件及腿部定位件；

所述腿部定位件围绕第一轴线可转动地与所述腿部旋转机构连接；

所述脚部定位件围绕第二轴线可移动地与所述脚部导引机构连接，所述第二轴线与所述第一轴线相交或重合。

可选的，所述第二轴线与所述第一轴线重合，所述腿部定位件与所述脚部定位件沿相同的方向同步地围绕所述第一轴线可转动，或者，所述腿部定位件与所述脚部定位件相对独立地围绕所述第一轴线可转动。

可选的，所述第二轴线与所述第一轴线相交，所述腿部定位件与所述脚部定位件分别独立地围绕所述第一轴线和所述第二轴线可转动。

可选的，所述康复设备末端组件被配置为，在康复设备的牵引下，所述腿部定位件被动地围绕所述第一轴线运动，所述脚部定位件被动地围绕所述第二轴线运动。

可选的，所述康复设备末端组件还包括：脚部机构连接件以及腿部机构连接件；

所述脚部导引机构与所述脚部机构连接件连接，所述脚部机构连接件可转动地围绕第三轴线设置；

所述腿部旋转机构与所述腿部机构连接件连接，所述腿部机构连接件可转动地围绕所述第三轴线设置。

可选的，所述脚部机构连接件与所述腿部机构连接件沿相同的方向同步地围绕所述第三轴线运动，或者，所述脚部机构连接件与所述腿部机构连接件相对独立地围绕所述第三轴线运动。

可选的，所述脚部机构连接件用于与康复设备的至少一个驱动组件连接，所述脚部机构连接件用于在所述至少一个驱动组件的驱动下，带动所述脚部导引机构围绕所述第三轴线转动；所述腿部机构连接件用于与康复设备的至少另一个驱动组件连接，所述腿部机构连接件用于在所述至少另一个驱动组件的驱动下，带动所述腿部旋转机构围绕所述第三轴线转动。

可选的，所述第三轴线沿水平方向设置。

可选的，所述第一轴线与所述第三轴线相交且垂直，且所述第二轴线与所述第三轴线相交且垂直。

可选的，所述脚部导引机构包括围绕所述第二轴线延伸的脚部旋转滑轨，所述脚部定位件沿所述脚部旋转滑轨的延伸方向可移动。

可选的，所述康复设备末端组件包括位置调节组件，所述脚部定位件通过所述位置调节组件与所述脚部旋转滑轨连接，所述位置调节组件用于调节所述脚部定位件相对于所述脚部旋转滑轨的位置。

可选的，所述位置调节组件包括相互配合的直线滑轨与滑块，所述直线滑轨设置于所述脚部定位件和所述脚部旋转滑轨中的一个上，所述滑块设置于所述脚部定位件和所述脚部旋转滑轨中的另一个上，且所述直线滑轨的延伸方向与所述脚部旋转滑轨的延伸平面成角度布置。

可选的，所述直线滑轨的延伸方向平行于所述第二轴线和/或垂直于所述第三轴线。

可选的，所述直线滑轨与所述滑块通过锁定销固定。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种康复设备，其包括如上所述的康复设备末端组件以及康复设备主体，所述康复设备主体围绕竖直方向可转动地设置，所述康复设备末端组件与所述康复设备主体连接，且被配置为在所述康复设备主体的转动下，所述腿部定位件被动地围绕所述第一轴线转动，所述脚部定位件被动地围绕所述第二轴线移动。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种康复机器人，其包括如上所述的康复设备末端组件、机器人主体及驱动组件，所述机器人主体在所述驱动组件的驱动下围绕竖直方向可转动，所述康复设备末端组件与所述机器人主体连接，且被配置为在所述驱动组件的驱动下，所述腿部定位件被动地围绕所述第一轴线转动，所述脚部定位件被动地围绕所述第二轴线移动。

综上所述，在本发明提供的康复设备末端组件、康复设备及康复机器人中，所述康复设备末端组件包括：脚部导引机构、腿部旋转机构、脚部定位件及腿部定位件；所述腿部定位件围绕第一轴线可转动地与所述腿部旋转机构连接；所述脚部定位件围绕第二轴线可移动地与所述脚部导引机构连接，所述第二轴线与所述第一轴线相交或重合。

如此配置，腿部定位件和脚部定位件可以分别围绕第一轴线和第二轴线运动，因此整个康复设备末端组件具有转动自由度，允许患者的腿部围绕第一轴线转动，以及允许脚部围绕第二轴线移动，从而配合着康复设备的牵拉，实现驱动髋关节内收外展的运动，进一步的，结合机械臂绕水平方向的转动而驱动下肢于矢状面的运动，形成下肢的空间三维康复运动，提供了更好的康复治疗效果。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例提供的康复机器人的示意图；

图2是本发明一实施例提供的康复机器人的局部剖视图；

图3是本发明一实施例提供的基座和升降立柱的局部剖视图；

图4是本发明一实施例提供的机箱的示意图；

图5是本发明一实施例提供的下肢末端组件的示意图；

图6a和图6b是本发明一实施例提供的下肢末端组件绕基座转动的俯视示意图；

图7是本发明一实施例提供的康复设备末端组件的另一角度的示意图。

附图中：

01-机器人主体；02-机械臂；

1-脚轮；2-机箱；3-锁定踏板；4-基座；5-触摸屏；6-升降组件；7-第一臂；8-第二臂；

10-康复设备末端组件；11-脚部定位件；12-脚部旋转滑轨；13-脚部机构连接件；14a-直线滑轨；14b-滑块；14c-锁定销；15-腿部定位件；16-腿部旋转机构；17-腿部机构连接件；18-第三轴线；19-第一轴线；20-第二轴线；

21-第一驱动组件；211-第一伺服电机；212-第一同步带；22-第二驱动组件；221-第二伺服电机；222-第二同步带；23-第三驱动组件；231-第三伺服电机；232-第四同步带；24-第四驱动组件；241-第四伺服电机；242-第五同步带；251-基座驱动电机；252-第六同步带；

31-第一传动组件；311-第五同步轮；312-第三同步带；313-第六同步轮；

41-第一关节；410-第四轴线；411-第一回转件；412-第一固定件；413-第三回转件；42-第二关节；420-第五轴线；421-第二回转件；422-第二固定件；43-第三关节；430-第六轴线；431-第四回转件；432-第五回转件；433-第三固定件。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者靠近病灶的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，除非另外明确指出外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种康复设备末端组件、康复设备及康复机器人，以解决现有的康复设备机构局限于矢状面内康复运动的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图7，其中，图1是本发明一实施例提供的康复机器人的示意图；图2是本发明一实施例提供的康复机器人的局部剖视图；图3是本发明一实施例提供的基座和升降立柱的局部剖视图；图4是本发明一实施例提供的机箱的示意图；图5是本发明一实施例提供的康复设备末端组件的示意图；图6a和图6b是本发明一实施例提供的康复设备末端组件绕基座转动的俯视示意图；图7是本发明一实施例提供的康复设备末端组件的另一角度的示意图。

本发明一实施例提供一种康复机器人，其用于对一患者的下肢实施康复训练。

如图1和图2所示，所述康复机器人包括：机器人主体01、机械臂02、康复设备末端组件10以及驱动部件。所述机械臂02绕水平方向可转动地与所述机器人主体01连接，并在所述驱动部件的驱动下转动；所述康复设备末端组件10绕水平方向可转动地与所述机械臂02连接，并在所述驱动部件的驱动下转动；所述康复设备末端组件10具有转动自由度，所述转动自由度的转动轴线与水平方向成角度地布置。

如此配置，通过康复设备末端组件10的转动自由度，可实现康复机器人驱动患者的下肢在矢状面以外方向上的运动，包括驱动髋关节内收外展的运动，结合机械臂02绕水平方向的转动而驱动下肢于矢状面的运动，形成下肢的空间三维康复运动，提供了更好的康复治疗效果。

优选的，所述机械臂02包括：第一臂7、第二臂8；所述驱动部件包括第一驱动组件21、第一传动组件31及第二驱动组件22。所述第一臂7围绕第四轴线410可转动地与所述机器人主体01连接，所述第二臂8围绕第五轴线420可转动地与所述第一臂7连接，所述康复设备末端组件10与所述第二臂8连接；所述第四轴线410和所述第五轴线420均沿水平方向设置；所述第一驱动组件21设置于所述机器人主体01，并与所述第一臂7传动连接，用于驱动所述第一臂7转动；所述第二驱动组件22设置于所述机器人主体01，并通过所述第一传动组件31与所述第二臂8传动连接，用于驱动所述第二臂8转动；所述第一传动组件31设置于所述第一臂7。第一驱动组件21和第二驱动组件22分别设置在机器人主体01，第一传动组件31设置于第一臂7，将大部分的驱动部件设置在机器人主体01上，有利于提高康复机器人的稳定性，减小第一臂7和第二臂8的体积和重量，便于在床边对患者开展早期的床边治疗。

使用中，患者可以平躺于病床上或者坐在座椅上，将患侧下肢固定于康复设备末端组件10上。第一臂7相对机器人主体01转动，第二臂8相对第一臂7转动，由此实现对患者下肢在矢状面内的牵拉伸展训练。

在一个示范例中，所述机器人主体01包括基座4和机箱2；所述基座4绕竖直方向可转动地与所述机箱2连接，并在所述驱动部件的驱动下转动；所述康复设备末端组件10被动适配于所述基座4的转动。进一步的，所述康复机器人还包括：脚轮1及锁定踏板3。机箱2用于容置控制装置等电子器件，以实现整个设备的控制，此外机箱2还用于承载基座4、第一臂7、第二臂8、康复设备末端组件10以及人体下肢的重量；机箱2的底部安装有多个脚轮1，方便康复机器人的移动。锁定踏板3安装在机箱2上，可实现多个脚轮1的一脚锁定，保证设备运行时的稳定。在其他的示范例中，所述机器人主体01整体被配置为绕竖直方向可转动，且在所述驱动部件的驱动下转动。

进一步的，请参考图2，所述康复机器人还包括：第一关节41及第二关节42；所述第一关节41包括第一回转件411与第一固定件412，所述第一回转件411可转动地穿设于所述第一固定件412中，所述第一回转件411与所述第一臂7的一端固定连接，所述第一固定件412与所述机器人主体01固定连接，如与基座4固定连接；所述第一回转件411的转动轴线与所述第四轴线410重合；所述第二关节42包括第二回转件421与第二固定件422，所述第二回转件421可转动地穿设于所述第二固定件422中，所述第二回转件421与所述第二臂8的一端固定连接，所述第二固定件422与所述第一臂7的另一端固定连接；所述第二回转件421的转动轴线与所述第五轴线420重合。

实际中，第一关节41及第二关节42为转动关节，以下以第一关节41为例进行说明，第一固定件412具有沿第四轴线410方向贯通的通孔，第一回转件411通过轴承可转动地穿过第一固定件412的通孔。通过第一回转件411与第一臂7固定连接，第一固定件412与基座4固定连接，第一回转件411与第一固定件412可转动连接，第一臂7即可相对基座4转动。第二关节42与第一关节41的结构可以是相同或相似的，可参考第一关节41进行配置。

更进一步的，所述第一关节41还包括第三回转件413；所述第三回转件413可转动地穿设于所述第一固定件412中；所述第三回转件413的一端与所述第二驱动组件22传动连接，所述第三回转件413的另一端与所述第一传动组件31传动连接。第三回转件413也穿设在第一固定件412中，更有效地利用空间，使第一臂7的结构更为紧凑。优选的，所述第三回转件413的转动轴线与所述第四轴线410重合，第三回转件413与第一回转件411实质上是共轴线的。如此配置，更有利于提高第一传动组件31传动的稳定性，减小第一关节41的整体尺寸。

以下通过一示范性的实施例进行详细说明。

在一个示范性的实施例中，第一回转件411包括沿轴向贯通的轴孔，第三回转件413穿设于第一回转件411的轴孔中，第一回转件411穿设于第一固定件412中，第一回转件411和第三回转件413能够独立地转动而不产生相互影响。较佳的，第一回转件411和第三回转件413分别通过不同的轴承与第一固定件412连接。

可选的，第一驱动组件21包括第一伺服电机211、第一同步轮、第一同步带212和第二同步轮，第一同步轮固定于第一伺服电机211的输出轴上，第二同步轮固定于第一回转件411朝向基座4的一侧，第一同步带212连接第一同步轮和第二同步轮，实现第一伺服电机211与第一回转件411的传动连接，进而实现通过第一伺服电机211驱动第一臂7转动。第二驱动组件22包括第二伺服电机221、第三同步轮、第二同步带222和第四同步轮，第三同步轮固定于第二伺服电机221的输出轴上，第四同步轮固定于第三回转件413朝向基座4的一侧，第二同步带222连接第三同步轮和第四同步轮，实现第二伺服电机221与第三回转件413的传动连接。两个伺服电机分别通过不同的同步带与不同的回转件传动连接，实现第一回转件411和第三回转件413的转动相互解耦，两个回转件能够独立转动。

进一步的，第一传动组件31包括第五同步轮311、第三同步带312和第六同步轮313，第五同步轮311固定设置于第二回转件421之朝向第一臂7的一侧，第六同步轮313固定设置于第三回转件413朝向第一臂7的一侧，第三同步带312连接第五同步轮311和第六同步轮313，实现第三回转件413与第二回转件421的传动连接，进而实现第二伺服电机221与第二回转件421的传动连接，实现通过第二伺服电机221驱动第二臂8转动。

较佳的，第一驱动组件21、第二驱动组件22和第一传动组件31还分别包括至少一个张紧轮，张紧轮用于张紧同步带，使同步带保持合适的松紧度。本领域技术人员可根据同步带和同步轮的不同配置情况，选择合适的张紧轮的数量、位置和直径，这里不再赘述。

需要理解的，第一驱动组件21、第二驱动组件22和第一传动组件31不限于通过同步带传动连接，在其它的一些实施例中，第一驱动组件21、第二驱动组件22和第一传动组件31还可以通过齿轮传动、皮带传动、链条传动或摩擦轮传动等方式实现传动连接。此外第一回转件411与第三回转件413的连接关系也不限于第一回转件411套在第三回转件413的外侧，也可以是第三回转件413设有轴孔，而第一回转件411穿设在第三回转件413的轴孔中，本发明对此不作限制。

优选的，请参考图5、图6a和图6b，所述康复设备末端组件10包括：脚部导引机构、腿部旋转机构16、脚部定位件11及腿部定位件15；所述腿部定位件15围绕第一轴线19可转动地与所述腿部旋转机构16连接，所述脚部定位件11围绕第二轴线20可移动地与所述脚部导引机构连接，所述第二轴线20与所述第一轴线19相交或重合。脚部导引机构用于引导脚部定位件11的移动方向，在一个示范性的实施例中，所述脚部导引机构包括脚部旋转滑轨12，所述脚部旋转滑轨12围绕第二轴线20延伸，所述脚部定位件11沿所述脚部旋转滑轨12的延伸方向可移动地与所述脚部旋转滑轨12连接。

所述转动自由度被配置为包括所述腿部定位件15围绕所述第一轴线19的转动，以及所述脚部定位件11沿所述脚部旋转滑轨12围绕所述第二轴线20的移动。需要说明的，由于康复对象的脚部与腿部之间可以相对转动，第一轴线19与第二轴线20的角度亦可调节地设置，而非固定。优选的，在机械臂02的牵引下，所述腿部定位件15被动地围绕所述第一轴线19运动，所述脚部定位件11被动地围绕所述第二轴线20运动。

特别的，当康复对象的脚部与腿部呈90°时，第一轴线19与第二轴线20相重合，图5即示意了这种特殊情况时康复设备末端组件10的状态。如此配置，腿部定位件15和脚部定位件11可以分别围绕第一轴线19和第二轴线20沿相同的方向(顺时针或逆时针)转动，以被动地适配于基座4的转动。具体的，请参考图6a和图6b，其示出了基座4在转动一定角度下时，所述转动自由度的变化情况。图6a和图6b中，直线T代表康复对象的下肢，下方的端点O代表髋关节。当基座4由图6a所示的状态逆时针转动一定角度后，腿部定位件15和脚部定位件11在被机械臂02驱动牵引下而围绕基座4的转动轴线转动的同时，还围绕第一轴线19相应地进行被动地转动，α角产生了方向和位移变化，腿部定位件15和脚部定位件11围绕第一轴线19的运动即形成了所述转动自由度。

实际中，腿部定位件15用于固定和支承患者的腿部，例如可以是腿部托板，而脚部定位件11则用于固定和支承患者的脚部，例如可以是脚部托板。由于脚部定位件11和腿部定位件15可以分别围绕第二轴线20和第一轴线19运动，因此可以使患者的腿部不局限于矢状面内运动，而可以适配于基座4的主动转动而实现髋关节外展和内收的康复训练动作，也可以适配于髋关节外展内收的多关节复合动作。

在一些其它的实施例中，脚部导引机构包括在平行于第二轴线20的一个平面上延伸的脚部直线滑轨，且第四轴线20在该平面上的投影与所述脚部直线滑轨的延伸方向相垂直，所述脚部直线滑轨相对于第二轴线20的距离可伸缩地设置，脚部定位件11沿脚部直线滑轨可移动，如此配置，脚部定位件11沿脚部直线滑轨移动的同时，脚部直线滑轨相对于第二轴线20的距离产生变化，从而实现脚部定位件11围绕第二轴线20形成周向的移动。

进一步的，所述腿部定位件15围绕第一轴线19的转动与所述脚部定位件11围绕第二轴线20的移动优选沿相同的方向同步地进行。由于对髋关节进行外展内收训练时，实际上腿部和脚部是需要同步运动的，因此在实现对髋关节进行外展内收训练时，可将腿部定位件15与脚部定位件11配置为同步运动，当腿部定位件15围绕第一轴线19的转动时，患者的踝关节会跟随一起移动，并带动脚部定位件11围绕第二轴线20同步地转动，如此即形成了配合髋关节的外展内收运动的被动运动。

在其它的一些实施例中，所述第二轴线20与所述第一轴线19相交或重合，所述腿部定位件15与所述脚部定位件11分别独立地围绕所述第一轴线19和所述第二轴线20可转动，当脚部定位件11相对于腿部定位件15单独进行运动时，如当脚部定位件11相对独立地围绕第二轴线20转动，而腿部定位件15不转动时，可实现驱动踝关节的内翻和外翻的运动。从而可以对患者的踝关节进行康复治疗。优选的，第一轴线19垂直于第四轴线410和/或第五轴线420。在一个优选示例中，所述第四轴线410和所述第五轴线420均沿水平方向设置，且所述第一轴线19沿竖直方向设置，尤其适用于康复初期阶段对平躺位的患者的下肢三维空间康复治疗。

更进一步的，所述康复设备末端组件10还包括：脚部机构连接件13以及腿部机构连接件17；所述脚部导引机构与所述脚部机构连接件13连接，所述脚部机构连接件13可转动地围绕第三轴线18设置并与所述机械臂02连接；所述腿部旋转机构16与所述腿部机构连接件17连接，所述腿部机构连接件17可转动地围绕所述第三轴线18设置并与所述机械臂02连接。在一个示例中，脚部机构连接件13和腿部机构连接件17分别与第二臂8连接。脚部定位件11除了可以围绕第二轴线20转动，还可以随脚部机构连接件13围绕第三轴线18转动，腿部定位件15除了可以围绕第一轴线19转动，还可以随腿部机构连接件17围绕第三轴线18转动，由此，脚部定位件11和腿部定位件15可以在患者的矢状面内相对转动，从而可以带动患者的踝关节、膝关节或髋关节进行运动。较佳的，第三轴线18如可沿水平向延伸布置。需要说明的，一些情况下，脚部定位件11和腿部定位件15可以沿相同的方向同步地围绕第三轴线18转动，以适应于对膝关节或髋关节的康复训练，而另一些情况下，脚部定位件11和腿部定位件15可以相对独立地围绕第三轴线18转动，以适应于对踝关节的康复训练。

为便于简化康复机器人的机构，在该示范性实施例中，将脚部机构连接件13与腿部机构连接件17同轴(即均围绕第三轴线18)设置。但本领域技术人员可以理解，该脚部机构连接件13与腿部机构连接件17并不局限于同轴设置，在其它的一些实施例中，两者还可以是相互独立进行设置。

优选的，请继续参考图2，所述脚部机构连接件13用于与至少一个驱动组件连接，所述脚部机构连接件13用于在所述至少一个驱动组件的驱动下，带动所述脚部导引机构围绕所述第三轴线18转动；所述腿部机构连接件17用于与至少另一个驱动组件连接，所述腿部机构连接件17用于在所述至少另一个驱动组件的驱动下，带动所述腿部旋转机构16围绕所述第三轴线18转动。在一个实施例中，所述康复机器人还包括：第三驱动组件23和第四驱动组件24，所述第三驱动组件23与所述机械臂02连接，并与所述腿部机构连接件17传动连接，用于驱动所述腿部旋转机构16围绕所述第三轴线18转动；所述第四驱动组件24与所述机械臂02连接，并与所述脚部机构连接件13传动连接，用于驱动所述脚部旋转滑轨12围绕所述第三轴线18转动。在一个实施例中，第三驱动组件23和第四驱动组件24均与第二臂8连接。由设置在第二臂8上的两个相互独立的驱动组件分别驱动脚部旋转滑轨12和腿部旋转机构16，可以实现脚部定位件11和腿部定位件15在患者的矢状面内相对转动，从而可以带动患者的踝关节等进行运动。

进一步的，所述康复机器人还包括：第三关节43；所述第三关节43包括第四回转件431、第五回转件432与第三固定件433，所述第三固定件433与所述机械臂02固定连接，如与第二臂8固定连接；所述第四回转件431与所述第五回转件432分别可转动地穿设于所述第三固定件433中；所述第四回转件431的一端与所述第三驱动组件23传动连接，所述第四回转件431的另一端与所述脚部机构连接件13传动连接；所述第五回转件432的一端与所述第四驱动组件24传动连接，所述第五回转件432的另一端与所述腿部机构连接件17传动连接。

优选的，第三关节43为转动关节，第三固定件433具有沿第六轴线430方向贯通的通孔，第四回转件431和第五回转件432分别通过轴承可转动地穿过第三固定件433的通孔。可选的，第六轴线430平行于第四轴线410和第五轴线420。

更进一步的，所述第四回转件431的转动轴线与所述第五回转件432的转动轴线均重合于第六轴线430。如此配置可以更有效地利用空间，使第三关节43的结构更为紧凑，更有利于提高第三关节43传动的稳定性，减小第三关节43的整体尺寸。

在一个示范例中，第四回转件431包括沿轴向贯通的轴孔，第五回转件432穿设于第四回转件431的轴孔中，第四回转件431则穿设于第三固定件433的通孔中，第四回转件431和第五回转件432能够独立地转动而不产生相互影响。较佳的，第四回转件431和第五回转件432分别通过不同的轴承与第三固定件433连接。第四回转件431的一侧朝向康复设备末端组件10，用于与脚部机构连接件13和腿部机构连接件17中的一个连接；第四回转件431的另一侧朝向第二臂8，用于与第三驱动组件23传动连接。第五回转件432的一侧朝向康复设备末端组件10，用于与脚部机构连接件13和腿部机构连接件17中的另一个连接；第五回转件432的另一侧朝向第二臂8，用于与第四驱动组件24传动连接。

可选的，第三驱动组件23包括第三伺服电机231、第七同步轮、第四同步带232和第八同步轮，第七同步轮固定于第三伺服电机231的输出轴上，第八同步轮固定于第四回转件431朝向第二臂8的一侧，第四同步带232连接第七同步轮和第八同步轮，实现第三伺服电机231与第四回转件431的传动连接，进而实现通过第三伺服电机231驱动脚部机构连接件13转动。第四驱动组件24包括第四伺服电机241、第九同步轮、第五同步带242和第十同步轮，第九同步轮固定于第四伺服电机241的输出轴上，第十同步轮固定于第五回转件432朝向第二臂8的一侧，第五同步带242连接第九同步轮和第十同步轮，实现第四伺服电机241与第五回转件432的传动连接，进而实现通过第四伺服电机241驱动腿部机构连接件17转动。第三驱动组件23和第四驱动组件24的两个伺服电机分别通过不同的同步带与不同的回转件传动连接，实现第四回转件431和第五回转件432的转动相互解耦，两个回转件能够独立转动。

同样的，第三驱动组件23和第四驱动组件24可分别包括至少一个张紧轮；第三驱动组件23和第四驱动组件24也不限于通过同步带传动连接，在其它的一些实施例中，还可以通过齿轮传动、皮带传动、链条传动或摩擦轮传动等方式实现传动连接。此外第四回转件431和第五回转件432的连接关系也不限于第四回转件431套在第五回转件432的外侧，也可以是第五回转件432设有轴孔，而第四回转件431穿设在第五回转件432的轴孔中，本发明对此不作限制。

可选的，所述康复设备末端组件10包括位置调节组件，所述脚部定位件11通过所述位置调节组件与所述脚部旋转滑轨12连接，所述位置调节组件用于调节所述脚部定位件11相对于所述脚部旋转滑轨12的位置。在一个示例中，所述位置调节组件包括相互配合的直线滑轨14a与滑块14b，所述直线滑轨14a设置于所述脚部定位件11和所述脚部旋转滑轨12中的一个上，所述滑块14b设置于所述脚部定位件11和所述脚部旋转滑轨12中的另一个上，且所述直线滑轨14a的延伸方向与所述脚部旋转滑轨12的延伸平面成角度布置。这里脚部旋转滑轨12的延伸平面指脚部旋转滑轨12的延伸方向所在的平面，其垂直于第二轴线20。优选的，所述直线滑轨14a的延伸方向平行于所述第二轴线20和/或垂直于所述第三轴线18。通过调节滑块14b于直线滑轨14a上的位置，可以使脚部定位件11被动地配合腿部位置而适配地进行上下移动，以更好地适配于髋关节外展内收的动作。此外，脚部定位件11还可以通过滑块14b沿直线滑轨14a的移动而变换左右脚使用姿态，以适配于左脚或右脚，可选的，所述直线滑轨14a与所述滑块14b通过锁定销14c锁定。当然位置调节组件并不局限于直线滑轨14a和滑块14b，其还可以是本领域常用的位置调节组件，本领域技术人员可以根据实际进行选用。此外在另外的一些示例中，还可以使用左右脚不同的脚部定位件，在对左右脚进行康复训练时，适应性地装配对应的脚部定位件，本发明对此不作限制。

优选的，所述腿部定位件15独立围绕第一轴线19运动，用于调节所述腿部定位件15相对于所述腿部旋转机构16的位置。为适应于左右脚的不同生理形态，除了脚部定位件11需进行适应性地调整，还可以进一步对腿部定位件15相对于所述腿部旋转机构16的位置进行调整，腿部定位件15相对于所述腿部旋转机构16的位置主要指腿部定位件15围绕第一轴线19的角度位置。腿部定位件15独立地围绕所述第一轴线19转动，可以适配于左右脚使用。

可选的，所述机器人主体01被配置为绕竖直方向可转动和/或沿竖直方向可升降，且在所述驱动部件的驱动下转动和/或升降。在一个示范例中，请参考图3和图4，所述康复机器人还包括升降组件6；所述升降组件6沿竖直方向可升降地与所述机箱2连接，所述基座4与所述升降组件6连接并通过所述升降组件6可升降地与所述机箱2连接。优选的，升降组件6包括升降立柱，升降立柱与控制装置通信连接，并在控制装置的控制下实现升降。当然在其它的实施例中，升降立柱也可以通过手动调节的方式实现升降。由此调整康复机器人治疗时的高度，适应患者下肢的位置。优选的，第一臂7和第二臂8之间设置有触边传感器(未图示)，防止第一臂7和第二臂8在相互转动时意外夹住一些不期望的部位，如患者或操作者的手等。在其他的示范例中，所述机器人主体01整体被配置为沿竖直方向可升降，或者绕竖直方向可转动，且在所述驱动部件的驱动下升降或转动。

如图3所示，在一个具体的实施例中，所述驱动部件还包括固定设置于机箱2内部的基座驱动电机251和第六同步带252，基座驱动电机251通过第六同步带252驱动基座4转动，结合第一臂7、第二臂8和康复设备末端组件10的运动，实现髋关节的内收外展康复治疗。

优选的，第一伺服电机211、第二伺服电机221、第三伺服电机231、第四伺服电机241及基座驱动电机251中的至少一个能够反馈电流信号、位置信号和速度信号中的至少一种。可选的，第一伺服电机211、第二伺服电机221、第三伺服电机231、第四伺服电机241及基座驱动电机251中的至少一个上安装有绝对值编码器，可记录电机的旋转位置、速度、加速度等运动信息；伺服电机的伺服驱动器可实现力矩控制和位置控制。

可选的，康复机器人还包括触摸屏5，触摸屏5与控制装置通信连接。操作者可通过触摸屏5输入运动轨迹参数，以及通过触摸屏5显示运动轨迹参数等内容。触摸屏5所输入的运动轨迹参数可通过控制装置控制若干个关节的电机运动，实现该运动轨迹参数所表达的轨迹。

控制装置可读取第一伺服电机211、第二伺服电机221、第三伺服电机231、第四伺服电机241及基座驱动电机251中的至少一个的状态参数，以实现患者的被动训练、助力训练，康复评估等功能，并无需增加其他力传感器，减少了成本的投入。以下示例性地列举康复机器人的若干操作方式：

1.拖动控制：操作者拖动康复机器人(主要是康复设备末端组件10)并连带患者的下肢进行运动，记录并规划运动轨迹，可实现患者下肢任意运动位姿的康复，灵活性高，操作简单方便；

2.被动训练：康复机器人带动患者下肢进行被动康复运动，可实现踝关节背伸跖屈、踝关节内翻外翻、膝关节伸展屈曲、髋关节伸展屈曲、髋关节内收外展等关节运动，以及所有以上运动的复合运动；在该训练模式下，患者可以不用力而在康复机器人的带动下实现运动，适用于早期的治疗；

3.助力训练：经过被动训练，患者恢复一定程度的自主能力后可主动进行康复运动，该功能可协助患者完成与上述被动训练相同或相似的康复动作；控制装置采集电机的状态参数，并判断患者的运动意图，提供驱动力协助患者完成康复运动，更好的帮助患者康复；

4.康复评估：以上任一项康复训练模式下，控制装置可以识别患者的身份信息，并记录患者各种康复运动下的电机的运行参数，将这些运行参数进行比较分析，对患者的运动能理进行评估。

基于上述康复设备末端组件10，本实施例还提供一种康复设备，其包括如上所述的康复设备末端组件10以及康复设备主体，所述康复设备主体围绕竖直方向可转动地设置，所述康复设备末端组件10与所述康复设备主体连接，且被配置为在所述康复设备主体的转动下，所述腿部定位件15被动地围绕所述第一轴线19转动，所述脚部定位件11被动地围绕所述第二轴线20移动。

综上所述，在本发明提供的康复设备末端组件、康复设备及康复机器人中，所述康复设备末端组件包括：脚部导引机构、腿部旋转机构、脚部定位件及腿部定位件；所述腿部定位件围绕第一轴线可转动地与所述腿部旋转机构连接；所述脚部定位件围绕第二轴线可移动地与所述脚部导引机构连接，所述第二轴线与所述第一轴线相交或重合。

如此配置，腿部定位件和脚部定位件可以分别围绕第一轴线和第二轴线运动，因此整个康复设备末端组件具有转动自由度，允许患者的腿部围绕第一轴线转动，以及允许脚部围绕第二轴线移动，从而配合着康复设备的牵拉，实现驱动髋关节内收外展的运动，进一步的，结合机械臂绕水平方向的转动而驱动下肢于矢状面的运动，形成下肢的空间三维康复运动，提供了更好的康复治疗效果。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (16)

1.一种康复设备末端组件，其特征在于，包括：脚部导引机构、腿部旋转机构、脚部定位件及腿部定位件；

所述腿部定位件围绕第一轴线可转动地与所述腿部旋转机构连接；

所述脚部定位件围绕第二轴线可移动地与所述脚部导引机构连接，所述第二轴线与所述第一轴线相交或重合。

2.根据权利要求1所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述第二轴线与所述第一轴线重合，所述腿部定位件与所述脚部定位件沿相同的方向同步地围绕所述第一轴线可转动，或者，所述腿部定位件与所述脚部定位件相对独立地围绕所述第一轴线可转动。

3.根据权利要求1所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述第二轴线与所述第一轴线相交，所述腿部定位件与所述脚部定位件分别独立地围绕所述第一轴线和所述第二轴线可转动。

4.根据权利要求1所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述康复设备末端组件被配置为，在康复设备的牵引下，所述腿部定位件被动地围绕所述第一轴线运动，所述脚部定位件被动地围绕所述第二轴线运动。

5.根据权利要求1所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述康复设备末端组件还包括：脚部机构连接件以及腿部机构连接件；

所述脚部导引机构与所述脚部机构连接件连接，所述脚部机构连接件可转动地围绕第三轴线设置；

所述腿部旋转机构与所述腿部机构连接件连接，所述腿部机构连接件可转动地围绕所述第三轴线设置。

6.根据权利要求5所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述脚部机构连接件与所述腿部机构连接件沿相同的方向同步地围绕所述第三轴线运动，或者，所述脚部机构连接件与所述腿部机构连接件相对独立地围绕所述第三轴线运动。

7.根据权利要求5所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述脚部机构连接件用于与康复设备的至少一个驱动组件连接，所述脚部机构连接件用于在所述至少一个驱动组件的驱动下，带动所述脚部导引机构围绕所述第三轴线转动；所述腿部机构连接件用于与康复设备的至少另一个驱动组件连接，所述腿部机构连接件用于在所述至少另一个驱动组件的驱动下，带动所述腿部旋转机构围绕所述第三轴线转动。

8.根据权利要求5～7任一项所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述第三轴线沿水平方向设置。

9.根据权利要求5～7任一项所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述第一轴线与所述第三轴线相交且垂直，且所述第二轴线与所述第三轴线相交且垂直。

10.根据权利要求1所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述脚部导引机构包括围绕所述第二轴线延伸的脚部旋转滑轨，所述脚部定位件沿所述脚部旋转滑轨的延伸方向可移动。

11.根据权利要求10所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述康复设备末端组件包括位置调节组件，所述脚部定位件通过所述位置调节组件与所述脚部旋转滑轨连接，所述位置调节组件用于调节所述脚部定位件相对于所述脚部旋转滑轨的位置。

12.根据权利要求11所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述位置调节组件包括相互配合的直线滑轨与滑块，所述直线滑轨设置于所述脚部定位件和所述脚部旋转滑轨中的一个上，所述滑块设置于所述脚部定位件和所述脚部旋转滑轨中的另一个上，且所述直线滑轨的延伸方向与所述脚部旋转滑轨的延伸平面成角度布置。

13.根据权利要求12所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述直线滑轨的延伸方向平行于所述第二轴线和/或垂直于所述第三轴线。

14.根据权利要求12所述的康复设备末端组件，其特征在于，所述直线滑轨与所述滑块通过锁定销固定。

15.一种康复设备，其特征在于，包括根据权利要求1～14中任一项所述的康复设备末端组件以及康复设备主体，所述康复设备主体围绕竖直方向可转动地设置，所述康复设备末端组件与所述康复设备主体连接，且被配置为在所述康复设备主体的转动下，所述腿部定位件被动地围绕所述第一轴线转动，所述脚部定位件被动地围绕所述第二轴线移动。

16.一种康复机器人，其特征在于，包括根据权利要求1～14中任一项所述的康复设备末端组件、机器人主体及驱动组件，所述机器人主体在所述驱动组件的驱动下围绕竖直方向可转动，所述康复设备末端组件与所述机器人主体连接，且被配置为在所述驱动组件的驱动下，所述腿部定位件被动地围绕所述第一轴线转动，所述脚部定位件被动地围绕所述第二轴线移动。

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