CN213311456U - 下肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

下肢康复训练机器人属于康复训练技术领域，目的在于解决现有技术存在的不能对身体进行有效支撑以及被动训练的问题。本实用新型的下肢康复训练机器人包括：跟随移动装置，所述跟随移动装置至少包括控制箱及设置在跟随移动装置行走方向前端的3D照相机，所述控制箱根据3D照相机采集的和人体之间的距离变化控制跟随移动装置运动；设置在所述跟随移动装置上的支撑减重装置，通过所述支撑减重装置对使用者身体进行支撑；以及设置在所述跟随移动装置上的外骨骼助行装置，所述外骨骼助行装置和使用者的腿部连接助力行走。

Description

下肢康复训练机器人

技术领域

本实用新型属于康复训练技术领域，具体涉及一种下肢康复训练机器人。

背景技术

脑卒中指由于脑部血管突然破裂或血管阻塞致血液不能流入大脑而因此的脑组织损伤的一组疾病，常见的临床症状有头晕头痛、肢麻、吐字不清以及半身不遂等，康复训练一般采用康复训练机器人。

目前的康复训练机器人种类很多，都是采用外骨骼机器人的结构，外骨骼机器人包括穿戴式和固定支撑式，外骨骼机器人上的各个支撑板之间铰接，支撑板在相对转动时对人腿部的缓冲支撑力比较差，这样容易造成康复者腿部吃力过大的问题，甚至出现二次伤害，同时，由于患者下肢无力，自身对身体的调节及控制能力有限，不能对身体进行有效支撑，在使用康复机器人进行训练是，无法适应康复机器人的训练功能；另外，现有的康复机器人大多是提供腿部弯曲以及行走的康复训练，患者处于被动训练的过程，不能很好达到训练的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种下肢康复训练机器人，解决现有技术存在的不能对身体进行有效支撑以及被动训练的问题。

为实现上述目的，本实用新型的下肢康复训练机器人包括：

跟随移动装置，所述跟随移动装置至少包括控制箱及设置在跟随移动装置行走方向前端的3D照相机，所述控制箱根据3D照相机采集的和人体之间的距离变化控制跟随移动装置运动；

设置在所述跟随移动装置上的支撑减重装置，通过所述支撑减重装置对使用者身体进行支撑；

以及设置在所述跟随移动装置上的外骨骼助行装置，所述外骨骼助行装置和使用者的腿部连接助力行走。

所述跟随移动装置还包括龙门架以及设置在所述龙门架下端的两组行走机构；两组所述行走机构分别设置在龙门架下端的两个水平的支撑板上；所述控制箱设置在所述龙门架上，所述3D照相机设置在所述龙门架行走方向前端；

每组所述行走机构包括：

设置在支撑板下端面远离龙门架的倒U型支架一端的万向轮；

设置在所述支撑板下端面另一端的驱动轮；

设置在所述龙门架上的驱动电机；

以及一个带轮和所述驱动电机的输出轴通过减速器连接的同步带机构，所述同步带机构的另一个带轮和所述驱动轮同轴固定连接。

所述3D相机包括两个，关于龙门架中心截面对称设置。

所述支撑减重装置包括：

对称设置在所述龙门架的倒U型支架上的扶手，所述扶手相对龙门架高度可调；

设置在两个扶手前端的把手；

设置在任意一个把手上的急停开关，所述急停开关和所述控制箱电连接；

对称设置在所述龙门架的倒U型支架侧面上方的两个减重挂臂，所述减重挂臂相对龙门架高度可调；

对称设置的两个吊带，一个所述吊带的一端和一个减重挂臂连接，另一个所述吊带的一端和另一个减重挂臂连接；

以及悬挂腰带，所述悬挂腰带的两侧分别和两个吊带的另一端连接。

所述外骨骼助行装置包括：

固定在所述龙门架上的连接板；

一端和所述连接板连接的髋关节连杆，所述髋关节连杆为一组沿竖直方向设置并和所述龙门架的倒U型支架所在平面垂直的平行四边形机构，和所述连接板连接的一侧作为平行四边形机构的一个边；

气弹簧，所述气弹簧连接在平行四边形机构的两个对角之间；

和所述平行四边形机构连接的腰部支架，所述腰部支架包括和所述髋关节连杆与龙门架相对的一个侧边连接的竖直架以及对称设置在所述竖直架两侧的两个L型架；

以及分别和两个L型架的水平杆自由端连接的两个对称设置的腿部助行机构。

每个所述腿部助行机构包括：

一端和所述L型架的水平杆自由端铰接的大腿杆；

一端和所述L型架的竖直杆自由端铰接的大腿驱动推杆，所述大腿驱动推杆的另一端和所述大腿杆的杆臂铰接；

一端和所述大腿杆另一端铰接的小腿杆；

一端和所述大腿杆的杆臂铰接的小腿驱动推杆，所述小腿驱动推杆的另一端通过一个连接片和所述小腿杆的一端铰接；

和所述小腿杆另一端铰接的足踏板；

以及绑带，所述绑带包括三个，三个所述绑带分别设置在所述足踏板上、大腿杆上以及小腿杆上。

每组腿部助行机构还包括位移传感器；所述位移传感器包括两个，两个所述位移传感器分别设置在大腿驱动推杆上以及小腿驱动推杆上。

本实用新型的有益效果为：本实用新型下肢康复训练机器人是为脑卒中等患者术后进行康复训练使用的设备，该机器人具有行动意图判断的功能，3D照相机根据距离的变化获得身体倾斜姿态的变化，进一步判断患者的行走意图，做出跟随移动的动作。同时为了解决患者下肢无力的问题，机器人还提供了减重支撑装置及外骨骼助行装置，通过扶手作用进行一个搭载支撑，通过悬挂腰带实现拉吊减重，减重支撑装置有效的降低了患者体重对下肢的压力，并可根据恢复情况逐渐调整减重比例。外骨骼助行装置可约束患者的步态，保证了患者恢复后行走步态的正确性。

附图说明

图1为本实用新型的下肢康复训练机器人整体结构使用状态示意图；

图2为本实用新型的下肢康复训练机器人中跟随移动装置结构示意图；

图3为本实用新型的下肢康复训练机器人中支撑减重装置结构示意图；

图4为本实用新型的下肢康复训练机器人中外骨骼助行装置结构示意图；

其中：1、跟随移动装置，101、龙门架，102、控制箱，103、驱动电机，104、驱动轮，105、万向轮，106、同步带，107、减速器，108、3D照相机，2、支撑减重装置，201、减重挂臂，202、扶手，203、把手，204、悬挂腰带，205、吊带，3、外骨骼助行装置，301、连接板，302、大腿驱动推杆，303、位移传感器，304、大腿杆，305、小腿杆，306、足踏板，307、绑带，308、小腿驱动推杆，309、腰部支架，310、髋关节连杆，311、气弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

参见附图1，本实用新型的下肢康复训练机器人包括：

跟随移动装置1，所述跟随移动装置1至少包括控制箱102及设置在跟随移动装置1行走方向前端的3D照相机108，所述控制箱102根据3D照相机108 采集的和人体之间的距离变化控制跟随移动装置1运动；

设置在所述跟随移动装置1上的支撑减重装置2，通过所述支撑减重装置2 对使用者身体进行支撑；

以及设置在所述跟随移动装置1上的外骨骼助行装置3，所述外骨骼助行装置3和使用者的腿部连接助力行走。

跟随移动装置1的作用是判断患者的动作意图，并作出主动移动，配合患者重心移动，实现主动意识下的行走训练；支撑减重装置2的作用是满足不同体重使用者的减重需求，使其下肢承受的压力在科学、合理的范围内；外骨骼助行装置3的作用是通过大腿及小腿驱动缸提供行走助力，使患者在外骨骼的约束下完成康复训练，保证步态的正确性。

参见附图2，所述跟随移动装置1还包括龙门架101以及设置在所述龙门架 101下端的两组行走机构；两组所述行走机构分别设置在龙门架101下端的两个水平的支撑板上；所述控制箱102设置在所述龙门架101上，所述3D照相机 108设置在所述龙门架101行走方向前端；龙门架101包括竖直设置的倒U型支架以及设置在倒U型支架下端两侧和倒U型支架垂直的水平的支撑板；

每组所述行走机构包括：

设置在支撑板下端面远离龙门架101的倒U型支架一端的万向轮105；

设置在所述支撑板下端面另一端的驱动轮104；

设置在所述龙门架101上的驱动电机103；

以及一个带轮和所述驱动电机103的输出轴通过减速器107连接的同步带 106机构，所述同步带106机构的另一个带轮和所述驱动轮104同轴固定连接。

所述3D相机包括两个，关于龙门架101中心截面对称设置。

跟随移动装置1的作用是判断患者的动作意图，并作出主动移动，配合患者重心移动，实现主动意识下的行走训练，在正对着患者胸口部位安装了两个 3D照相机，可以随时采集患者胸口与照相机的距离，将采集到的数据送入控制箱102中，通过控制箱102向驱动电机103发出指令，控制其转向及转速，再通过减速器107、同步带106、驱动轮104及万向轮105，最终实现跟随患者的移动。

参见附图3，所述支撑减重装置2包括：

对称设置在所述龙门架101的倒U型支架上的扶手202；

设置在两个扶手202前端的把手203；

设置在任意一个把手203上的急停开关，所述急停开关和所述控制箱102 电连接；

对称设置在所述龙门架101的倒U型支架侧面上方的两个减重挂臂201；

对称设置的两个吊带205，一个所述吊带205的一端和一个减重挂臂201连接，另一个所述吊带205的一端和另一个减重挂臂201连接；

以及悬挂腰带204，所述悬挂腰带204的两侧分别和两个吊带205的另一端连接。

支撑减重装置2的作用是满足不同体重使用者的减重需求，使其下肢承受的压力在科学、合理的范围内，在龙门架101的中部，左右各设置了一个高度可调的扶手202，为不同身高患者的上肢提供一个可依靠的支撑，提高患者训练的稳定性。扶手202的前端设有把手203，把手203内设有急停开关，用于意外发生时急停设备。在龙门架101的上方，左右各设置了一个减重挂臂201，减重挂臂201前端装有吊带205和悬挂腰带204。悬挂腰带204固定于患者腰间，通过吊带205将患者悬挂于减重挂臂201，调整吊带205的长度可以实现患者不同身高及不同体重的适应。

参见附图4，所述外骨骼助行装置3包括：

固定在所述龙门架101上的连接板301；

一端和所述连接板301连接的髋关节连杆310，所述髋关节连杆310为一组沿竖直方向设置并和所述龙门架101的倒U型支架所在平面垂直的平行四边形机构，和所述连接板301连接的一侧作为平行四边形机构的一个边；

气弹簧311，所述气弹簧311连接在平行四边形机构的两个对角之间；

和所述平行四边形机构连接的腰部支架309，所述腰部支架309包括和所述髋关节连杆310与龙门架101相对的一个侧边连接的竖直架以及对称设置在所述竖直架两侧的两个L型架；

以及分别和两个L型架的水平杆自由端连接的两个对称设置的腿部助行机构。

每个所述腿部助行机构包括：

一端和所述L型架的水平杆自由端铰接的大腿杆304；

一端和所述L型架的竖直杆自由端铰接的大腿驱动推杆302，所述大腿驱动推杆302的另一端和所述大腿杆304的杆臂铰接；通过大腿驱动推杆302的伸长或缩短驱动大腿杆304相对腰部支架309摆动；

一端和所述大腿杆304另一端铰接的小腿杆305；

一端和所述大腿杆304的杆臂铰接的小腿驱动推杆308，所述小腿驱动推杆 308的另一端通过一个连接片和所述小腿杆305的一端铰接；通过小腿驱动推杆 308的伸长或缩短推动小腿杆305相对大腿杆304的摆动；

和所述小腿杆305另一端铰接的足踏板306；

以及绑带307，所述绑带307包括三个，三个所述绑带307分别设置在所述足踏板306上、大腿杆304上以及小腿杆305上。

所述大腿驱动推杆302和小腿驱动推杆308为电缸结构。

每组腿部助行机构还包括位移传感器303；所述位移传感器303包括两个，两个所述位移传感器303分别设置在大腿驱动推杆302上以及小腿驱动推杆308 上。

外骨骼助行装置3的作用是通过大腿及小腿驱动缸提供行走助力，使患者在外骨骼的约束下完成康复训练，保证步态的正确性，该装置通过连接板301 与机器人龙门架101连接，连接板301通过上下两根髋关节连接杆与腰部支架 309连接，通过气弹簧311适应患者行走时重心的高度变化。腰部支架309上安装了大腿杆304及大腿驱动推杆302，大腿杆304的下端安装了小腿杆305及小腿驱动推杆308，小腿杆305的下端安装了足踏板306。将患者的大腿、小腿及双脚分别通过绑带307与大腿杆304、小腿杆305及足踏板306绑缚。通过大腿驱动推杆302驱动大腿杆304摆动，从而实现患者大腿的迈步及蹬踏动作；通过小腿驱动推杆308驱动小腿杆305摆动，从而带动患者小腿实现的小腿的摆腿动作。外骨骼驱动患者双腿行走过程中，通过安装在大、小腿驱动推杆308 上的位移传感器303可以测得摆腿频率及步幅大小，从而配合跟随移动装置1 实现主动意识下的步态康复训练。

Claims (7)

1.下肢康复训练机器人，其特征在于，包括：

跟随移动装置(1)，所述跟随移动装置(1)至少包括控制箱(102)及设置在跟随移动装置(1)行走方向前端的3D照相机(108)，所述控制箱(102)根据3D照相机(108)采集的和人体之间的距离变化控制跟随移动装置(1)运动；

设置在所述跟随移动装置(1)上的支撑减重装置(2)，通过所述支撑减重装置(2)对使用者身体进行支撑；

以及设置在所述跟随移动装置(1)上的外骨骼助行装置(3)，所述外骨骼助行装置(3)和使用者的腿部连接助力行走。

2.根据权利要求1所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述跟随移动装置(1)还包括龙门架(101)以及设置在所述龙门架(101)下端的两组行走机构；两组所述行走机构分别设置在龙门架(101)下端的两个水平的支撑板上；所述控制箱(102)设置在所述龙门架(101)上，所述3D照相机(108)设置在所述龙门架(101)行走方向前端；

每组所述行走机构包括：

设置在支撑板下端面远离龙门架(101)的倒U型支架一端的万向轮(105)；

设置在所述支撑板下端面另一端的驱动轮(104)；

设置在所述龙门架(101)上的驱动电机(103)；

以及一个带轮和所述驱动电机(103)的输出轴通过减速器(107)连接的同步带(106)机构，所述同步带(106)机构的另一个带轮和所述驱动轮(104)同轴固定连接。

3.根据权利要求2所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述3D相机包括两个，关于龙门架(101)中心截面对称设置。

4.根据权利要求2或3所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述支撑减重装置(2)包括：

对称设置在所述龙门架(101)的倒U型支架上的扶手(202)；

设置在两个扶手(202)前端的把手(203)；

设置在任意一个把手(203)上的急停开关，所述急停开关和所述控制箱(102)电连接；

对称设置在所述龙门架(101)的倒U型支架侧面上方的两个减重挂臂(201)；

对称设置的两个吊带(205)，一个所述吊带(205)的一端和一个减重挂臂(201)连接，另一个所述吊带(205)的一端和另一个减重挂臂(201)连接；

以及悬挂腰带(204)，所述悬挂腰带(204)的两侧分别和两个吊带(205)的另一端连接。

5.根据权利要求2或3所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，所述外骨骼助行装置(3)包括：

固定在所述龙门架(101)上的连接板(301)；

一端和所述连接板(301)连接的髋关节连杆(310)，所述髋关节连杆(310)为一组沿竖直方向设置并和所述龙门架(101)的倒U型支架所在平面垂直的平行四边形机构，和所述连接板(301)连接的一侧作为平行四边形机构的一个边；

气弹簧(311)，所述气弹簧(311)连接在平行四边形机构的两个对角之间；

和所述平行四边形机构连接的腰部支架(309)，所述腰部支架(309)包括和所述髋关节连杆(310)与龙门架(101)相对的一个侧边连接的竖直架以及对称设置在所述竖直架两侧的两个L型架；

以及分别和两个L型架的水平杆自由端连接的两个对称设置的腿部助行机构。

6.根据权利要求5所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，每个所述腿部助行机构包括：

一端和所述L型架的水平杆自由端铰接的大腿杆(304)；

一端和所述L型架的竖直杆自由端铰接的大腿驱动推杆(302)，所述大腿驱动推杆(302)的另一端和所述大腿杆(304)的杆臂铰接；

一端和所述大腿杆(304)另一端铰接的小腿杆(305)；

一端和所述大腿杆(304)的杆臂铰接的小腿驱动推杆(308)，所述小腿驱动推杆(308)的另一端通过一个连接片和所述小腿杆(305)的一端铰接；

和所述小腿杆(305)另一端铰接的足踏板(306)；

以及绑带(307)，所述绑带(307)包括三个，三个所述绑带(307)分别设置在所述足踏板(306)上、大腿杆(304)上以及小腿杆(305)上。

7.根据权利要求6所述的下肢康复训练机器人，其特征在于，每组腿部助行机构还包括位移传感器(303)；所述位移传感器(303)包括两个，两个所述位移传感器(303)分别设置在大腿驱动推杆(302)上以及小腿驱动推杆(308)上。

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