CN211188083U - 下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种下肢康复训练机器人，所述下肢康复训练机器人具有减重装置，机器人支撑组件，仿生步态机器人、扶手组件等，其特征在于，所述下肢康复训练机器人还具有轮滑鞋和所述下肢康复训练机器人底座。

Description

下肢康复训练机器人

技术领域

本实用新型涉及下肢康复训练机器人，特别是具有轮滑鞋的下肢康复训练机器人。

背景技术

近年来，我国随着老年化的进程持续加快，导致的老龄群体中脑血管疾病或神经系统疾病患者不断增多，且呈现年轻化趋势。同时，因交通事故、工程事故等造成神经性病痛或肢体损伤的人数也越来越多。

康复机器人作为康复设备中的一种较高端技术早已受到世界各国医疗机构和科研工作者的普遍重视，尤其是欧美和日本的成果显著。康复训练机器人在我国康复医学工程虽然还处于起步阶段，但是技术含量较高的可穿戴康复训练机器人、上下肢康复训练机器人已如雨后春笋般不断涌现。

目前下肢康复训练机器人中，不论是国外进口的，还是国内自主设计生产的均需配备一台医用跑台。这导致在训练过程中，得根据设定的步态速度去不断调整医用跑台的速度来协调跑台与康复训练者步速；同时，整套设备成本昂贵，难于在普通医院和康复机构中推广，更难以走进家庭。

中国201610806613.3号发明专利申请公开了一种单驱动仿生步态康复训练机器人系统。该系统包括医用跑台、减重装置、机器人支撑部件、仿生步态机器人和控制器系统，其中仿生步态机器人包括两个结构对称相同的康复者可配带的外骨骼式步行机构，其具有一个自由度，且由单一动力源驱动，控制系统按照预先设定的参数控制两个外骨骼式步行机构，实现健全人的交替步态运动，在外骨骼式步行机构的下方是医用跑台。由于该技术有两个运动变量，一个是仿生步态机器人的运动变量，另一个是医用跑台的的运动变量，故其难点是医用跑台与仿生步态机器人的速率的协调。

中国201720253642.1号实用新型专利申请公开了一种立式下肢康复训练机器人。该机器人包括足下活动平板、整机支架、升降中心调节系统、可调节外骨骼机械腿和控制系统，并且配备患者双腿固定结构及外设减重系统。足下活动平板通过跑台电机带动活动跑带配合机械腿运动，模拟行走的真实状态。该机器人仍然存在医用跑台与仿生步态机器人的速率如何协调的问题。一般医用跑台的速度是匀速变化的，康复训练者的步速一般是非匀速变化的，两者常常不能精确匹配，故只能让康复训练者的活动速率迁就跑台速率。

中国2018102063014.1号实用新型专利申请公开了一种人体下肢康复训练机器人。该机器人包括外骨骼动力装置、跑台、腰部连接装置、悬吊减重装置及其控制系统，其中外骨骼动力装置带动人体按正常人行走时的步态轨迹进行训练；跑台协同外骨骼为患者提供相同训练速度。该机器人仍然存在医用跑台与仿生步态机器人的速率如何协调的问题。一旦速率配合不好，很容易伤害康复训练者。

以上专利申请1、2、3均采用医用跑台与控制系统结合方式对患者进行下肢康复训练，根据患者的患病情况、康复程度等调节跑台速度配合控制系统使用。然而，采用合医用跑台，成本高，调节难度大，存在二次伤害风险，费时费力等缺点。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种单一速率变化的下肢康复训练机器人。

本实用新型提供了一种轮滑鞋式下肢康复训练机器人。

本实用新型基于机构学原理，在现有技术的基础上，设计了一款轮滑鞋代替医用跑台的下肢康复训练机器人，取代了图1、图2和图3所示的现有技术下肢康复训练机器人的医用跑台。轮滑鞋的滑动速度被动地受康复训练者腿部活动速度支配，康复训练者腿部活动速度受外骨骼式步行机构支配。这样外骨骼式步行机构采用什么速率就不必考虑跑台的速度，而仅考虑康复训练者体能状况和训练需要一个因素即可。由此它解决了两种速率可能不匹配的问题。也解决了两种速率不匹配，可能给康复训练者造成二次伤害的问题。

本实用新型相对于现有技术的跑台式的下肢康复训练机器人优点在于：训练过程中避免反复调节跑台速度带来的工作量，提高工作效率；仅依靠控制系统控制设备对患者进行康复训练，可避免与跑台配合间的错误对患者造成的二次伤害，也可更容易的实现对健全人的步态进行仿生模拟运动。本实用新型具有结构合理、造价低廉、仿生效果好，人体适应范围广等优点。

在健全人的步态仿生模拟运动中，小腿部分的运动类似于以膝关节为中心，做前后摆动运动。其中，向前抬脚的幅度大于向后抬脚的幅度，且向前抬脚或向后抬脚的极限位置之间，脚与地面接触为点或线的接触。

本实用新型基于上述人体工学原理，提供了一种更符合人体工学的轮滑鞋。该轮滑鞋不同于现有技术，在鞋底等距离地安排滑轮，而是在鞋底上安排了单排三个或双排三组滑轮。其中中间滑轮设置在轮滑鞋的中间，后轮设置在轮滑鞋的后端，而前轮设置在靠近中间滑轮的前侧。

附图说明

图1是现有技术专利申请1的示意图。

图2是现有技术专利申请2的示意图。

图3是现有技术专利申请3的示意图。

图4是本实用新型专利申请的用轮滑鞋代替医用跑台的下肢康复训练机器人整体示意图。

图5是本实用新型专利申请的用轮滑鞋代替医用跑台的下肢康复训练机器人轮滑鞋局部示意图示意图。

图6是本实用新型专利申请的用轮滑鞋代替医用跑台的下肢康复训练机器人轮滑鞋运动状态示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的技术方案。

本实用新型许多部件为左右对称设置，在总体称谓时，部件编号不分左右，在具体指谓左右时，在部件编号后加“a”或“b”,“a”指左侧，“b”指右侧。

本实用新型许多部件为复数个设置，在总体称谓时，部件编号部分单复数，在具体指谓多个时，在部件编号后加“-1”、“-2”或“-3”。

如图4所示，本实用新型的下肢康复训练机器人(10)包括轮滑鞋(15)、减重装置(11)，机器人支撑组件(12)，仿生步态机器人(13)和扶手组件(17)，其中，减重装置(11)具有两个设置在下肢康复训练机器人底座(16)左右两侧的左立柱(111a)和右立柱(111b)、一个门形的吊架(112)和挂钩吊架(113)，所述减重装置(11)用以悬挂康复训练者躯体；所述支撑组件(12)包括安装于减重装置左立柱(111a)和右立柱(111b)上的活动门架(121)、气动弹簧(123) 和受训者腰部的固定支架(122)，所述固定支架(122)左右对称设置，分为左固定支架(122a)和右固定支架(122b)；所述仿生步态机器人(13)包括两个结构对称的康复者可佩戴的外骨骼式步行机构(131)，所述外骨骼式步行机构 (131)分为左外骨骼式步行机构(131a)和右外骨骼式步行机构(131b)；所述仿生步态机器人(13)连接于所述下肢康复训练机器人(10)的固定支架(122) 上，且位于所述下肢康复训练机器人底座(16)的上方，所述仿生步态机器人(13) 具有一个自由度且由单一动力源驱动，控制系统按照预先设定的参数控制左外骨骼式步行机构(131a)和右外骨骼式步行机构(131b)实现步履的交替步态运动，所述轮滑鞋(15)随所述左外骨骼式步行机构(131a)的步速在底座地面上走动或滑动。

如图4所示，本实用新型的下肢康复训练机器人(10)包括轮滑鞋(15)、减重装置(11)，机器人支撑组件(12)，仿生步态机器人(13)和扶手组件(17)，其中，减重装置(11)具有两个设置在下肢康复训练机器人底座(16)左右两侧的左立柱(111a)和右立柱(111b)、一个门形的吊架(112)和挂钩吊架(113)，所述减重装置(11)用以悬挂康复训练者躯体；所述支撑组件(12)包括安装于减重装置左立柱(111a)和右立柱(111b)上的活动门架(121)、气动弹簧(123) 和受训者腰部的固定支架(122)，所述固定支架(122)左右对称设置，分为左固定支架(122a)和右固定支架(122b)；所述仿生步态机器人(13)包括两个结构对称设置的左外骨骼式步行机构(131a)和右外骨骼式步行机构(131b)，所述左外骨骼式步行机构(131a)和右外骨骼式步行机构(131b)分别连接于所述左固定支架(122a)和所述右固定支架(122b)上。

如图5所示，所述轮滑鞋(15)具有鞋套(151)、滑轮(152)、滑轮旋转轴 (153)和滑轮旋转轴支撑架(154)，其中，所述轮滑鞋(15)为左右对称设置，分为左腿轮滑鞋(15a)和右腿轮滑鞋(15b)；所述鞋套(151)为左右对称设置，分为左脚轮滑鞋鞋套(151a)和右脚轮滑鞋鞋套(151b)所述鞋套(151)的前端为开放性设计，可适应不同尺寸的脚/鞋；所述轮滑鞋(15)通过螺丝固定于所述外骨骼式步行机构(131)上；所述滑轮轮旋轴(153)穿过滑轮(152)中心与鞋套(151)两侧的滑轮旋转轴支撑架(154)连接。

轮滑鞋(15)具有单排或双排、每排至少两个或两组前后排列的滑轮(152)。轮滑鞋(15)底面下安装单排滑轮或双排滑轮。在本实用新型一个优选的实施例中，轮滑鞋(15)具有单排三个滑轮(152)。

如图5所示，在本实用新型另一个优选的实施例中，轮滑鞋(15)具有双排三组滑轮(152)，即前组滑轮(152-1-1)、中间组滑轮(152-2-1)和后组滑轮 (152-3-1)。每组滑轮具有其旋转轴(153)，即前组滑轮旋转轴(153-1)、中间组滑轮旋转轴(153-2)和后组滑轮旋转轴(153-3)。

如图6所示，在健全人的步态仿生模拟运动中，小腿部分的运动类似于以膝关节为中心，做前后摆动运动。其中，向前抬脚的幅度大于向后抬脚的幅度，且向前抬脚或向后抬脚的极限位置之间，脚与地面接触为点或线的接触。

基于此，本实用新型在所述轮滑鞋(15)底面下安装单排前、中、后三个滑轮(152)，其中，中间滑轮(152-2)的安装位置与外骨骼式步行机构(131)的小腿摆杆的纵向竖直位置对应，后滑轮(152-3)安装在轮滑鞋(15)的后端部，前滑轮(152-1)安装在靠近中间滑轮(152-2)的前侧。

本实用新型的另一优选的实施例是在轮滑鞋(15)底面下优选地安装了双排前、中、后三组滑轮(152)，三组滑轮的安装位置依据仿生模拟运动结果布置。其中，中间组滑轮的安装位置与外骨骼式步行机构(131)的小腿摆杆的纵向竖直位置对应；后组滑轮(152-3-1)安装在轮滑鞋(15)的后端部；前组滑轮(152-1-1) 安装在靠近中间组滑轮(152-2-1)的前侧。

如图6所示，左腿机构运动过程中有a、b、c三种状态，其中a状态为向后抬脚的最高状态，即前滑轮(152-1)与步行地面接触，另两对轮滑悬空；b状态为左腿直立状态，中间滑轮(152-2)与步行地面接触，另两对滑轮悬空；c 状态为向前抬脚最高状态，后滑轮(152-3)与步行地面接触，另两对滑轮悬空，其中在状态a、状态b、状态c时，前、中、后三组滑轮的轴心在同一直线上，状态a到状态b过程中,前、中两滑轮与底座(16)地面接触，反之亦然，在状态b到状态c过程中，中、后两滑轮与底座(16)地面接触，反之亦然。依据上述滑轮触地时点规则，其安装位置为中间组滑轮(152-2-1)安装在与外骨骼式步行机构的小腿摆杆纵向竖直的位置；后组滑轮(152-3-1)安装在轮滑鞋(15) 的后端部；前组滑轮(152-1-1)安装在中间组滑轮(152-2-1)之前靠近中间组滑轮(152-2-1)的位置。

这样滑轮设置可以保证患者在进行康复训练过程中轮滑鞋与地面接触更自然，更平稳，确保训练过程安全可靠。

本实用新型的描述是示例性的，而非穷尽所有的实施方式。本实用新型说明书、附图及权利要求书的描述，并不限定本实用新型的内容。很多其他的同原理并对于本领域的普通技术人员显而易见的变化，均在本实用新型的范围之内。

附图编号

10仿生步态康复训练机器人

11减重装置

111减重装置立柱

111a减重装置左立柱

111b减重装置右立柱

112门形的吊架

113挂钩吊架

12仿生步态机器人支撑部件

121活动门架

122固定支架

123缓冲弹簧(气动弹簧)；

13仿生步态机器人

131外骨骼式步行机构；

131a左外骨骼式步行机构

131b右外骨骼式步行机构

15滑轮鞋

15a左侧滑轮鞋

15b右侧滑轮鞋

151鞋套

151a左鞋套

151b右鞋套

152滑轮

152-1前滑轮

152-2中间滑轮

152-3后滑轮

153滑轮轴

153-1前滑轮轴

153-2中滑轮轴

153-3后滑轮轴

154滑轮轴支撑架

154-1前组滑轮轴支撑架

154-2中组滑轮轴支撑架

154-3后组滑轮轴支撑架

16仿生步态机器人底座

17扶手组件

17a左扶手组件

17b右扶手组件

Claims (8)

1.一种下肢康复训练机器人，所述下肢康复训练机器人(10)具有减重装置(11)，机器人支撑组件(12)，仿生步态机器人(13)和扶手组件(17)，其特征在于，所述下肢康复训练机器人还具有轮滑鞋(15)和所述下肢康复训练机器人(10)的底座(16)。

2.一种根据权利要求1所述的下肢康复训练机器人，其中，减重装置(11)具有设置在所述下肢康复训练机器人(10)两侧的左立柱(111a)和右立柱(111b)、一个门形的吊架(112)和挂钩吊架(113)。

3.一种根据权利要求1所述的下肢康复训练机器人，其中，机器人支撑组件(12)包括安装于减重装置左立柱(111a)和减重装置右立柱(111b)上的活动门架(121)、左固定支架(122a)、右固定支架(122b)和气动弹簧(133)。

4.一种根据权利要求3所述的下肢康复训练机器人，其中，所述仿生步态机器人(13)包括两个结构对称设置的左外骨骼式步行机构(131a)和右外骨骼式步行机构(131b)，所述左外骨骼式步行机构(131a)和右外骨骼式步行机构(131b)分别连接于所述左固定支架(122a)和所述右固定支架(122b)上。

5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的下肢康复训练机器人，其中，在所述轮滑鞋(15)底面下安装单排滑轮。

6.一种根据权利要求1-4中任一项所述的下肢康复训练机器人，其中，在所述轮滑鞋(15)底面下安装双排滑轮。

7.一种根据权利要求5所述的下肢康复训练机器人，其中，在所述轮滑鞋(15)底面下安装前、中、后三个滑轮(152)，其中，中间滑轮(152-2)的安装位置与外骨骼式步行机构(131)的小腿摆杆的纵向竖直位置对应，后滑轮(152-3)安装在轮滑鞋(15)的后端部，前滑轮(152-1)安装在靠近中间滑轮(152-2)的前面。

8.一种根据权利要求6所述的下肢康复训练机器人，其中，在所述轮滑鞋(15)底面下安装前、中、后三组滑轮(152)，其中，中间组滑轮(152-2-1)的安装位置与外骨骼式步行机构(131)的小腿摆杆的纵向竖直位置对应，后组滑轮(152-3-1)安装在轮滑鞋(15)的后端部，前组滑轮(152-1-1)安装在靠近中间组滑轮(152-2-1)的前面。

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