CN209253509U - 一种基于语音控制的康复外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，包括支架，所述支架的后侧设置有盒体，且支架与盒体之间通过“山”字形结构的安装架固定连接，所述支架的右端下方设置有右腿辅助行走装置，且支架的左端下方相对应右腿辅助行走装置的位置处设置有左腿辅助行走装置。本实用新型设计新颖，结构简单，使用方便，为广大不能独立行走的患者提供康复训练，促进患者的康复，使用者通过智能语音控制实现康复仪器实现智能辅助行动，帮助行动困难的患者进行康复训练，并且通过AI语音交互模块可以实现语音交互，解决了康复训练时的枯燥气氛，缓解患者心理压力，有效的促进了患者的康复时间，降低了患者痛苦。

Description

一种基于语音控制的康复外骨骼机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗康复器械技术领域，具体是一种基于语音控制的康复外骨骼机器人。

背景技术

康复训练时，治疗师借助于一定的器械对患者作手法训练，或是治疗师指导、帮助患者利用器械进行训练，这些器械就是康复器材，外骨骼受损的患者会存在行走困难的问题，因此需要通过外骨骼康复机器人进行康复训练，但是目前的外骨骼康复机器人都是由控制开关控制，因此不便于患者操作，单独训练，并且目前的外骨骼康复机器人的稳定性将差，容易导致患者二次伤害的问题。因此，本领域技术人员提供了一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，包括支架，所述支架的后侧设置有盒体，且支架与盒体之间通过“山”字形结构的安装架固定连接，所述支架的右端下方设置有右腿辅助行走装置，且支架的左端下方相对应右腿辅助行走装置的位置处设置有左腿辅助行走装置，所述支架与右腿辅助行走装置和左腿辅助行走装置之间均通过限位连接件转动连接，所述安装架的两侧均固定有固定块，所述固定块的前表面嵌入安装有手部支撑杆，所述盒体的内部通过隔板隔断出上下两个独立空间，且盒体的内部位于隔板上表面位置处设置有蓄电池，所述盒体的内部位于隔板下方空间中由左至右从上往下依次设置有微控制器、智能语音交互模块、AI算法芯片和AI智能学习芯片，所述蓄电池的输出端分别电性连接智能语音交互模块，所述智能语音交互模块的输出端分别电性连接AI智能学习芯片和微控制器，所述微控制器的输出端电性连接AI算法芯片。

作为本实用新型再进一步的方案：所述右腿辅助行走装置包括上端关节部与限位连接件转动连接的大腿支撑块，所述大腿支撑块的下端关节部与小腿支撑块的上端关节部转动连接，且大腿支撑块的内部位于上端关节部位置处安装有与AI算法芯片电性连接的第二伺服电机，所述大腿支撑块与小腿支撑块的内侧均设置有用于固定的弹力绑带，所述小腿支撑块的内侧位于膝关节位置处设置有膝盖限位环，且小腿支撑块的底端固定安装有脚掌支撑件，所述小腿支撑块的内部相对应上端关节部位置处安装有与AI算法芯片电性连接的第一伺服电机。

作为本实用新型再进一步的方案：所述大腿支撑块的上端关节部与限位连接件之间通过第一转轴转动连接，第一转轴的一端贯穿大腿支撑块与其内部第二伺服电机的传动端相连，所述小腿支撑块的上端关节部与大腿支撑块的下端关节部之间通过第二转轴转动连接，第二转轴的一端贯穿小腿支撑块与其内部第一伺服电机的传动端相连。

作为本实用新型再进一步的方案：所述支架的内侧设置有用于增加舒适效果的隔层，隔层为一种棉质构件，并且隔层与支架之间的空隙中添加有海绵。

作为本实用新型再进一步的方案：所述智能语音交互模块包括语音采集模块、语音识别模块、语音管理模块和语音播放模块，语音采集模块可以用于对使用者的声音进行采集；语音识别模块用于对使用者的声音进行识别理解，声音分为指令声音和交互声音，语音管理模块用于将指令声音传递给微控制器，交互声音传递给AI智能学习芯片，所述AI智能学习芯片将对传递的声音进行解析，并给出与其相关的交互语言，语音播放模块用于将AI智能学习芯片给出的声音进行播放形成语音交互。

作为本实用新型再进一步的方案：所述手部支撑杆为一种不锈钢材质的构件，且手部支撑杆的外部包裹有防滑套，防滑套为一种泡棉材质的构件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型设计新颖，结构简单，使用方便，为广大不能独立行走的患者提供康复训练，促进患者的康复，使用者通过智能语音控制实现康复仪器实现智能辅助行动，帮助行动困难的患者进行康复训练，并且通过AI语音交互模块可以实现语音交互，解决了康复训练时的枯燥气氛，缓解患者心理压力，有效的促进了患者的康复时间，降低了患者痛苦，设置了手部支撑杆，用手抓住手部支撑杆可以对上身起到一个支撑作用，方便自行调节平衡，保证辅助行走的安全，避免造成二次伤害的问题，解决了患者下肢知觉感应较低，容易导致上身晃动，从而造成重心不稳，同时如果脊柱受损在12节至15节时，上身本身就缺乏稳定性的问题，通过膝盖限位环可以使得穿戴时更加便于固定，降低了穿戴难度。

附图说明

图1为一种基于语音控制的康复外骨骼机器人的结构示意图；

图2为一种基于语音控制的康复外骨骼机器人中蓄电池的位置示意图；

图3为一种基于语音控制的康复外骨骼机器人中右腿辅助行走装置的结构示意图。

图中：1、支架；2、限位连接件；3、右腿辅助行走装置；301、大腿支撑块；302、弹力绑带；303、膝盖限位环；304、脚掌支撑件；305、小腿支撑块；306、第一伺服电机；307、第二伺服电机；4、左腿辅助行走装置；5、安装架；6、盒体；7、固定块；8、智能语音交互模块；9、蓄电池；10、微控制器；11、AI算法芯片；12、AI智能学习芯片；13、手部支撑杆；14、隔板。

具体实施方式

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，包括支架1，支架1的内侧设置有用于增加舒适效果的隔层，隔层为一种棉质构件，并且隔层与支架1之间的空隙中添加有海绵。

支架1的后侧设置有盒体6，且支架1与盒体6之间通过“山”字形结构的安装架5固定连接，支架1的右端下方设置有右腿辅助行走装置3，且支架1的左端下方相对应右腿辅助行走装置3的位置处设置有左腿辅助行走装置4，右腿辅助行走装置3与左腿辅助行走装置4的结构相同。

支架1与右腿辅助行走装置3和左腿辅助行走装置4之间均通过限位连接件2转动连接，安装架5的两侧均固定有固定块7，固定块7的前表面嵌入安装有手部手部支撑杆13，手部手部支撑杆13为一种不锈钢材质的构件，且手部手部支撑杆13的外部包裹有防滑套，防滑套为一种泡棉材质的构件，在辅助行走时，因下肢知觉感应较低，容易导致上身晃动，从而造成重心不稳的问题，同时如果脊柱受损在12节至15节时，上身本身就缺乏稳定性，因此用手抓住手部支撑杆13可以对上身起到一个支撑作用，方便自行调节平衡，保证辅助行走的安全，避免造成二次伤害的问题。

盒体6的内部通过隔板14隔断出上下两个独立空间，且盒体6的内部位于隔板14上表面位置处设置有蓄电池9，盒体6的内部位于隔板14下方空间中由左至右从上往下依次设置有微控制器10、智能语音交互模块8、AI算法芯片11和AI智能学习芯片12，蓄电池9的输出端分别电性连接智能语音交互模块8，智能语音交互模块8的输出端分别电性连接AI智能学习芯片12和微控制器10，微控制器10的输出端电性连接AI算法芯片11，智能语音交互模块8包括语音采集模块、语音识别模块、语音管理模块和语音播放模块，语音采集模块可以用于对使用者的声音进行采集；语音识别模块用于对使用者的声音进行识别理解，声音分为指令声音和交互声音，语音管理模块用于将指令声音传递给微控制器10，交互声音传递给AI智能学习芯片12，AI智能学习芯片12将对传递的声音进行解析，并给出与其相关的交互语言，语音播放模块用于将AI智能学习芯片12给出的声音进行播放形成语音交互，在使用过程中，使用者如果想迈出左腿时，可以发出“右腿向前一步/左腿向后一步”的指令，语音采集模块即可对声音进行采集并将声音传递给语音识别模块，语音识别模块对语音的进行识别理解，并将识别后的声音传递给语音管理模块，语音管理模块如果接受到的时指令声音时，将其传递给微控制器10，微控制器10在接受到指令声音后将其传递给AI算法芯片11，AI算法芯片11根据指令内容进行控制，从而达到指令目标，如果语音管理模块接收到的是交互声音时，传递给AI智能学习芯片12，AI智能学习芯片12将对传递的声音进行解析，并给出与其相关的交互语言，语音播放模块用于将AI智能学习芯片12给出的声音进行播放形成语音交互，方便使用者在使用时可以实现聊天功能，解决了康复训练时的枯燥气氛，缓解患者心理压力，有效的促进了患者的康复时间，降低了患者痛苦。

右腿辅助行走装置3包括上端关节部与限位连接件2转动连接的大腿支撑块301，大腿支撑块301的下端关节部与小腿支撑块305的上端关节部转动连接，且大腿支撑块301的内部位于上端关节部位置处安装有与AI算法芯片11电性连接的第二伺服电机307，大腿支撑块301与小腿支撑块305的内侧均设置有用于固定的弹力绑带302，小腿支撑块305的内侧位于膝关节位置处设置有膝盖限位环303，可以使得穿戴时更加便于固定，且小腿支撑块305的底端固定安装有脚掌支撑件304，小腿支撑块305的内部相对应上端关节部位置处安装有与AI算法芯片11电性连接的第一伺服电机306，大腿支撑块301的上端关节部与限位连接件2之间通过第一转轴转动连接，第一转轴的一端贯穿大腿支撑块301与其内部第二伺服电机307的传动端相连，小腿支撑块305的上端关节部与大腿支撑块301的下端关节部之间通过第二转轴转动连接，第二转轴的一端贯穿小腿支撑块305与其内部第一伺服电机306的传动端相连，AI算法芯片11在接收到指令后会根据患者的体重进行力度调节，并控制右腿辅助行走装置3中的第一伺服电机306和第二伺服电机307转动直至大腿支撑块301与小腿支撑块305之间呈“7”字状，待平稳后继续控制第一伺服电机306和第二伺服电机307转动运动使得右腿辅助行走装置3整体向前迈动一小步，使用者在说出“左腿向前一步”，经识别后AI算法芯片11会继续控制左腿辅助行走装置4，从而实现辅助行走练习，为患者康复提供便携。

本实用新型的工作原理是：首先将患者的左右腿分别穿入右腿辅助行走装置3和左腿辅助行走装置4的弹力绑带302中，其中膝盖限位环303，可以使得穿戴时更加便于固定，穿戴完成后，将患者扶起，打开设备开关，使得设备进行运作模式，患者在站立时用手抓住手部支撑杆13可以对上身起到一个支撑作用，方便自行调节平衡，保证辅助行走的安全，避免造成二次伤害的问题，使用者如果想迈出左腿时，可以发出“右腿向前一步/左腿向后一步”的指令，语音采集模块即可对声音进行采集并将声音传递给语音识别模块，语音识别模块对语音的进行识别理解，并将识别后的声音传递给语音管理模块，语音管理模块如果接受到的时指令声音时，将其传递给微控制器10(型号为STM32F429IGT6)，微控制器10在接受到指令声音后将其传递给AI算法芯片11，AI算法芯片11根据指令内容进行控制，从而达到指令目标，如果语音管理模块接收到的是交互声音时，传递给AI智能学习芯片12，AI智能学习芯片12将对传递的声音进行解析，并给出与其相关的交互语言，语音播放模块用于将AI智能学习芯片12给出的声音进行播放形成语音交互，方便使用者在使用时可以实现聊天功能，解决了康复训练时的枯燥气氛，缓解患者心理压力，有效的促进了患者的康复时间，降低了患者痛苦，AI算法芯片11在接收到指令后会根据患者的体重进行力度调节，并控制右腿辅助行走装置3中的第一伺服电机306和第二伺服电机307转动直至大腿支撑块301与小腿支撑块305之间呈“7”字状，其中第一伺服电机306和第二伺服电机307的型号均为TKM48，待平稳后继续控制第一伺服电机306和第二伺服电机307转动运动使得右腿辅助行走装置3整体向前迈动一小步，使用者在说出“左腿向前一步”，经识别后AI算法芯片11会继续控制左腿辅助行走装置4，从而实现辅助行走练习，为患者康复提供便携。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，包括支架(1)，其特征在于，所述支架(1)的后侧设置有盒体(6)，且支架(1)与盒体(6)之间通过“山”字形结构的安装架(5)固定连接，所述支架(1)的右端下方设置有右腿辅助行走装置(3)，且支架(1)的左端下方相对应右腿辅助行走装置(3)的位置处设置有左腿辅助行走装置(4)，所述支架(1)与右腿辅助行走装置(3)和左腿辅助行走装置(4)之间均通过限位连接件(2)转动连接，所述安装架(5)的两侧均固定有固定块(7)，所述固定块(7)的前表面嵌入安装有手部支撑杆(13)，所述盒体(6)的内部通过隔板(14)隔断出上下两个独立空间，且盒体(6)的内部位于隔板(14)上表面位置处设置有蓄电池(9)，所述盒体(6)的内部位于隔板(14)下方空间中由左至右从上往下依次设置有微控制器(10)、智能语音交互模块(8)、AI算法芯片(11)和AI智能学习芯片(12)，所述蓄电池(9)的输出端分别电性连接智能语音交互模块(8)，所述智能语音交互模块(8)的输出端分别电性连接AI智能学习芯片(12)和微控制器(10)，所述微控制器(10)的输出端电性连接AI算法芯片(11)。

2.根据权利要求1所述的一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，其特征在于，所述右腿辅助行走装置(3)包括上端关节部与限位连接件(2)转动连接的大腿支撑块(301)，所述大腿支撑块(301)的下端关节部与小腿支撑块(305)的上端关节部转动连接，且大腿支撑块(301)的内部位于上端关节部位置处安装有与AI算法芯片(11)电性连接的第二伺服电机(307)，所述大腿支撑块(301)与小腿支撑块(305)的内侧均设置有用于固定的弹力绑带(302)，所述小腿支撑块(305)的内侧位于膝关节位置处设置有膝盖限位环(303)，且小腿支撑块(305)的底端固定安装有脚掌支撑件(304)，所述小腿支撑块(305)的内部相对应上端关节部位置处安装有与AI算法芯片(11)电性连接的第一伺服电机(306)。

3.根据权利要求2所述的一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿支撑块(301)的上端关节部与限位连接件(2)之间通过第一转轴转动连接，第一转轴的一端贯穿大腿支撑块(301)与其内部第二伺服电机(307)的传动端相连，所述小腿支撑块(305)的上端关节部与大腿支撑块(301)的下端关节部之间通过第二转轴转动连接，第二转轴的一端贯穿小腿支撑块(305)与其内部第一伺服电机(306)的传动端相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，其特征在于，所述支架(1)的内侧设置有用于增加舒适效果的隔层，隔层为一种棉质构件，并且隔层与支架(1)之间的空隙中添加有海绵。

5.根据权利要求1所述的一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，其特征在于，所述智能语音交互模块(8)包括语音采集模块、语音识别模块、语音管理模块和语音播放模块，语音采集模块可以用于对使用者的声音进行采集；语音识别模块用于对使用者的声音进行识别理解，声音分为指令声音和交互声音，语音管理模块用于将指令声音传递给微控制器(10)，交互声音传递给AI智能学习芯片(12)，所述AI智能学习芯片(12)将对传递的声音进行解析，并给出与其相关的交互语言，语音播放模块用于将AI智能学习芯片(12)给出的声音进行播放形成语音交互。

6.根据权利要求1所述的一种基于语音控制的康复外骨骼机器人，其特征在于，所述手部支撑杆(13)为一种不锈钢材质的构件，且手部支撑杆(13)的外部包裹有防滑套，防滑套为一种泡棉材质的构件。