CN215021755U - 穿戴式外骨骼髋关节康复机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，属于康复机器人的技术领域，包括用于套设在人体腰部的腰部外骨骼、用于套设在人体大腿部的大腿外骨骼、连接腰部外骨骼前侧和大腿外骨骼外侧前端的大腿前驱动组件以及连接腰部外骨骼后侧和大腿外骨骼外侧后端的大腿后驱动组件；大腿前驱动组件包括前连杆Ⅰ、旋转杆Ⅰ、铰接杆Ⅰ、铰接杆Ⅱ、旋转杆Ⅱ和驱动部；大腿后驱动组件包括驱动腿和驱动部Ⅲ。该穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，可将外骨骼髋关节康复机器人穿戴于人体髋关节处，辅助患者进行运动功能的康复训练，该外骨骼髋关节康复机器人结构紧凑、操作简单、携带方便，可用于康复医院及家庭，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于康复机器人的技术领域，具体公开了一种穿戴式外骨骼髋关节康复机器人。
背景技术
髋关节是人体下肢和躯干铰接的关节，支撑人体站立或行走，其活动度较大。由于各种原因导致的人体髋关节运动功能障碍问题是髋关节的常见病，前期或许可以用药物或其他技术进行缓解，但要让患者恢复正常运动功能则需要后期的运动训练。康复医学的相关研究表明，对于具有运动障碍的肢体，如果长时间缺少运动锻炼，就会造成关节和肌肉处的血液循环不畅，降低自身的免疫力，进而出现肌肉萎缩，关节僵硬等症状，影响正常生活。因而，进行科学的、正确的训练成为患者恢复过程中不可或缺的一部分。而传统的康复训练一般由医生和治疗师手动协助患者进行站立行走训练，但一次康复训练时间较长，而且训练是一对一进行，所以康复医师的数量达不到患者数量需求，且康复医师工作量大，价格昂贵，导致大部分患者得不到及时、有效的康复治疗。所以，开发一种外骨骼髋关节康复机器人具有广泛的应用前景。通过外骨骼机器人的动作实现对患者髋关节的运动训练，从而达到帮助患者恢复髋关节的运动功能。
申请人经过检索，专利201810754212.7公开了一种髋关节康复训练器，可以在满足髋关节做矢状面内屈伸运动的同时，通过一个平行四边形机构和一个电动推杆实现内收和外展运动，还可实现对踝关节的康复训练，包括底座、第一丝杠、与第一丝杠平行设置的第二丝杠、第一连接座、第二连接座、屈伸辅杆、屈伸主杆和屈伸连接轴。但是后期患者只能坐在该装置上靠机构驱动进行康复训练，无法进行站立、行走训练以达到更好的训练效果，且该装置结构复杂、操作繁琐、不易携带。
201710151158.2公开了一种辅助髋关节康复用康复医疗床，是针对下肢肌肉萎缩和关节粘连的患者进行康复医疗的设备，实现机械化操作，降低康复医师的工作量，包括床板、摆动装置、支撑板、半圆形凸板，通过气缸提供动力来使摆动装置和万向轮协助患者运动，适宜在初期使用，若长期使用却会使患者产生依赖性，且医疗床只适合在医院等大型场所使用，不适宜条件普通的患者居家使用。气缸的行程设置过长或者过短也会对患者的康复造成安全隐患，若是控制失误或者气缸出现故障，而患者的身体又被医疗床的移动敞口式护罩限制自由移动，极易对患者造成伤害。
实用新型内容
本实用新型提供了一种穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，可将外骨骼髋关节康复机器人穿戴于人体髋关节处，辅助患者进行运动功能的康复训练，该外骨骼髋关节康复机器人结构紧凑、操作简单，携带方便，可用于康复医院及家庭，具有广泛的应用前景。
为实现上述目的，本实用新型提供一种穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，包括用于套设在人体腰部的腰部外骨骼、用于套设在人体大腿部的大腿外骨骼、连接腰部外骨骼前侧和大腿外骨骼外侧前端的大腿前驱动组件以及连接腰部外骨骼后侧和大腿外骨骼外侧后端的大腿后驱动组件；大腿前驱动组件包括前连杆Ⅰ、旋转杆Ⅰ、铰接杆Ⅰ、铰接杆Ⅱ、旋转杆Ⅱ和驱动部；前连杆Ⅰ为L形，前连杆Ⅰ的第一端与腰部外骨骼转动连接；前连杆Ⅰ的第二端与旋转杆Ⅰ的第一端转动连接，转动连接处设置有用于驱动旋转杆Ⅰ转动的驱动部Ⅰ；旋转杆Ⅰ的第二端与铰接杆Ⅰ的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅰ的第二端与铰接杆Ⅱ的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅱ的第二端与旋转杆Ⅱ的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅰ和铰接杆Ⅱ的铰接处设置用于驱动铰接杆Ⅱ转动的驱动部Ⅱ；大腿外骨骼外侧前端设置有前连杆Ⅱ，前连杆Ⅱ为L形，第一端与旋转杆Ⅱ的第二端转动连接，第二端与大腿外骨骼固定连接；腰部外骨骼的后侧设置有后连杆，后连杆的顶端与腰部外骨骼固定连接；大腿后驱动组件包括驱动腿和驱动部Ⅲ；驱动腿为L形，第一端与后连杆的底端转动连接，第二端与大腿外骨骼外侧后端转动连接；驱动部Ⅲ设置在驱动腿和后连杆的转动连接处，用于驱动驱动腿转动。
进一步地，大腿外骨骼、大腿前驱动组件和大腿后驱动组件均以人体矢状面对称布置。
进一步地，腰部外骨骼的尺寸可调节。
进一步地，腰部外骨骼为环状腰带，包括第一腰带、第二腰带和腰带调节组件；腰带调节组件包括第一安装块、第二安装块和螺杆；第一安装块固定在第一腰带的两端，与螺杆的第一端转动连接；第二安装块固定在第二腰带的两端，设置有与螺杆配合的螺纹孔。
进一步地，后连杆设置在第一腰带上，为L形，底端设置有固定轴，固定轴与驱动腿第一端的转孔转动配合；第二腰带上设置有连接柱，连接柱上设置有连接孔，连接孔与前连杆Ⅰ的第一端转动配合。
进一步地，大腿外骨骼的尺寸可调节。
进一步地，大腿外骨骼上设置有调节开口，调节开口的两端分别设置有调节带和固定卡扣，调节带穿过固定卡扣。
进一步地，大腿外骨骼外侧后端设置有固定轴，固定轴与驱动腿第二端的转孔转动配合。
本实用新型具有如下的有益效果：
由于患者康复中后期应该依靠患者自身进行站立行走康复训练，但其个人由于肌肉长时间萎缩，虽然在前期也进行了医疗器械辅助训练，却并不足以支撑个人独自行走，这时就需要能够紧贴髋关节的立体型康复机器人辅助患者进行站立的前屈后伸和内收外展运动，所以在设计可穿戴式外骨骼康复机器人时，首先考虑到最大程度的贴合人体髋关节并能起到保护作用，其次就是在辅助患者运动的情况下，使患者达到最好的康复效果。腰部外骨骼通过两组大腿前驱动组件和两组大腿后驱动组件进而连接两组大腿外骨骼，穿在患者身上，腰部外骨骼会紧密贴合到患者的腰部，大腿外骨骼通过大腿前驱动组件中的驱动部Ⅱ与大腿后驱动组件中的驱动部Ⅲ相互配合联动或者单一运动，辅助大腿实现前屈、后伸运动以及外展、内收运动，使腿部的训练更加自然高效，当铰接杆Ⅰ和铰接杆Ⅱ的铰接处形成死点后，可启动前连杆Ⅰ与旋转杆Ⅰ转动连接处的驱动部Ⅰ，辅助患者进行屈曲伸展。本实用新型提供的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，可将外骨骼髋关节康复机器人穿戴于人体髋关节处，辅助患者进行运动功能的康复训练，该外骨骼髋关节康复机器人结构紧凑、操作简单、携带方便，可用于康复医院及家庭，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为穿戴式外骨骼髋关节康复机器人的立体结构示意图；
图2为腰部外骨骼的结构示意图；
图3为图2所示腰腰部外骨骼另一方向视图；
图4为大腿前驱动组件示意图；
图5为驱动腿示意图；
图6为大腿外骨骼的示意图；
图7为穿戴式外骨骼髋关节康复机器人内收运动极限位置的正面示意图；
图8为图7所示内收运动极限位置的侧面示意图；
图9为穿戴式外骨骼髋关节康复机器人外展运动极限位置的示意图；
图10为穿戴式外骨骼髋关节康复机器人内收运动时的大腿外骨骼的屈曲和伸展示意图。
图中，1-腰部外骨骼；1.1-后连杆；1.2-第一腰带；1.3-第二腰带；1.4-第一安装块；1.5-第二安装块；1.6-螺杆；1.7-连接孔；2-大腿前驱动组件；2.1-前连杆Ⅰ；2.2-旋转杆Ⅰ；2.3-铰接杆Ⅰ；2.4-铰接杆Ⅱ；2.5-旋转杆Ⅱ；3-大腿后驱动组件；3.1-驱动腿；4-大腿外骨骼；4.1-前连杆Ⅱ；4.2-调节带；4.3-固定卡扣；101-大腿外骨骼屈曲；102-大腿外骨骼伸展。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实施例提供一种穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，包括用于套设在人体腰部的腰部外骨骼1、用于套设在人体大腿部的大腿外骨骼4、连接腰部外骨骼1前侧和大腿外骨骼4外侧前端的大腿前驱动组件2以及连接腰部外骨骼1后侧和大腿外骨骼4外侧后端的大腿后驱动组件3；大腿前驱动组件2包括前连杆Ⅰ2.1、旋转杆Ⅰ2.2、铰接杆Ⅰ2.3、铰接杆Ⅱ2.4、旋转杆Ⅱ2.5和驱动部；前连杆Ⅰ2.1为L形，前连杆Ⅰ2.1的第一端与腰部外骨骼1转动连接；前连杆Ⅰ2.1的第二端与旋转杆Ⅰ2.2的第一端转动连接，转动连接处设置有用于驱动旋转杆Ⅰ2.2转动的驱动部Ⅰ；旋转杆Ⅰ2.2的第二端与铰接杆Ⅰ2.3的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅰ2.3的第二端与铰接杆Ⅱ2.4的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅱ2.4的第二端与旋转杆Ⅱ2.5的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅰ2.3和铰接杆Ⅱ2.4的铰接处设置用于驱动铰接杆Ⅱ2.4转动的驱动部Ⅱ；大腿外骨骼4外侧前端设置有前连杆Ⅱ4.1，前连杆Ⅱ4.1为L形，第一端与旋转杆Ⅱ2.5的第二端转动连接，第二端与大腿外骨骼4固定连接；腰部外骨骼1的后侧设置有后连杆1.1，后连杆1.1的顶端与腰部外骨骼1固定连接；大腿后驱动组件3包括驱动腿3.1和驱动部Ⅲ；驱动腿3.1为L形，第一端与后连杆1.1的底端转动连接，第二端与大腿外骨骼4外侧后端转动连接；驱动部Ⅲ设置在驱动腿3.1和后连杆1.1的转动连接处，用于驱动驱动腿3.1转动。
由于患者康复中后期应该依靠患者自身进行站立行走康复训练，但其个人由于肌肉长时间萎缩，虽然在前期也进行了医疗器械辅助训练，却并不足以支撑个人独自行走，这时就需要能够紧贴髋关节的立体型康复机器人辅助患者进行站立的前屈后伸和内收外展运动，所以在设计可穿戴式外骨骼康复机器人时，首先考虑到最大程度的贴合人体髋关节并能起到保护作用，其次就是在辅助患者运动的情况下，使患者达到最好的康复效果。腰部外骨骼1通过两组大腿前驱动组件2和两组大腿后驱动组件3进而连接两组大腿外骨骼4，穿在患者身上，腰部外骨骼1会紧密贴合到患者的腰部，大腿外骨骼4通过大腿前驱动组件2中的驱动部Ⅱ与大腿后驱动组件3中的驱动部Ⅲ相互配合进行联动或者单一运动，辅助大腿实现前屈、后伸运动以及外展、内收运动，使腿部的训练更加自然高效，当铰接杆Ⅰ2.3和铰接杆Ⅱ2.4的铰接处形成死点后，可启动前连杆Ⅰ2.1与旋转杆Ⅰ2.2转动连接处的驱动部Ⅰ，辅助患者进行屈曲伸展。
进一步地，大腿外骨骼4、大腿前驱动组件2和大腿后驱动组件3均以人体矢状面对称布置。
进一步地，腰部外骨骼1的尺寸可调节，以适应不同体征的患者。
进一步地，腰部外骨骼1为环状腰带，包括第一腰带1.2、第二腰带1.3和腰带调节组件；腰带调节组件包括第一安装块1.4、第二安装块1.5和螺杆1.6；第一安装块1.4固定在第一腰带1.2的两端，与螺杆1.6的第一端转动连接；第二安装块1.5固定在第二腰带1.3的两端，设置有与螺杆1.6配合的螺纹孔。通过旋转螺杆1.6，使第二安装块1.5在螺杆1.6上移动，从而实现腰部外骨骼1尺寸的调节。
进一步地，后连杆1.1设置在第一腰带1.2上，为L形，底端设置有固定轴，固定轴与驱动腿3.1第一端的转孔转动配合；第二腰带1.3上设置有连接柱，连接柱上设置有连接孔1.7，连接孔1.7与前连杆Ⅰ2.1的第一端转动配合。采用上述连接方式可以使患者的腿部活动更加自然协调。
进一步地，大腿外骨骼4的尺寸可调节。
进一步地，大腿外骨骼4上设置有调节开口，调节开口的两端分别设置有调节带4.2和固定卡扣4.3，调节带4.2穿过固定卡扣4.3，从而实现大腿外骨骼4尺寸的调节。固定卡扣4.3可采用锯齿限位对调节带4.2进行限位，或固定卡扣4.3上设置限位柱配合调节带4.2上的多个限位孔实现限位，或固定卡扣4.3上设置多个限位口配合调节带4.2上的限位凸起实现限位。
进一步地，大腿外骨骼4外侧后端设置有固定轴，固定轴与驱动腿3.1第二端的转孔转动配合。
进一步地，驱动部采用电机。
综上所述，本实施例提供的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人是一种具有结构紧凑、运动稳定、刚度大、控制简单的机器人，其能够紧密地贴合在人体的髋关节处，辅助大腿实现前屈、后伸运动以及外展、内收运动。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实例，并不限制本实用新型，故本实用新型在不脱离精神和范围的前提下发生的各种变化和改进，例如本实用新型采用的是对称结构，但可根据患者自身情况拆卸康复机构的一侧，使用单侧进行康复训练，且并不影响患者的恢复效果；使用一般方法调节大腿围度；使用一般方法调节髋关节外骨骼的围度；使用电机等驱动部进行患者的主被动训练等此类不具有创造性的内容，均应在要求保护的本实用新型的范围内。
Claims (8)
1.一种穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，包括用于套设在人体腰部的腰部外骨骼、用于套设在人体大腿部的大腿外骨骼、连接腰部外骨骼前侧和大腿外骨骼外侧前端的大腿前驱动组件以及连接腰部外骨骼后侧和大腿外骨骼外侧后端的大腿后驱动组件；
所述大腿前驱动组件包括前连杆Ⅰ、旋转杆Ⅰ、铰接杆Ⅰ、铰接杆Ⅱ、旋转杆Ⅱ和驱动部；
所述前连杆Ⅰ为L形，前连杆Ⅰ的第一端与腰部外骨骼转动连接；前连杆Ⅰ的第二端与旋转杆Ⅰ的第一端转动连接，转动连接处设置有用于驱动旋转杆Ⅰ转动的驱动部Ⅰ；
所述旋转杆Ⅰ的第二端与铰接杆Ⅰ的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅰ的第二端与铰接杆Ⅱ的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅱ的第二端与旋转杆Ⅱ的第一端通过铰轴连接，铰接杆Ⅰ和铰接杆Ⅱ的铰接处设置用于驱动铰接杆Ⅱ转动的驱动部Ⅱ；
所述大腿外骨骼外侧前端设置有前连杆Ⅱ，前连杆Ⅱ为L形，第一端与旋转杆Ⅱ的第二端转动连接，第二端与大腿外骨骼固定连接；
所述腰部外骨骼的后侧设置有后连杆，后连杆的顶端与腰部外骨骼固定连接；
所述大腿后驱动组件包括驱动腿和驱动部Ⅲ；
所述驱动腿为L形，第一端与后连杆的底端转动连接，第二端与大腿外骨骼外侧后端转动连接；
所述驱动部Ⅲ设置在驱动腿和后连杆的转动连接处，用于驱动驱动腿转动。
2.根据权利要求1所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，所述大腿外骨骼、大腿前驱动组件和大腿后驱动组件均以人体矢状面对称布置。
3.根据权利要求1所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，腰部外骨骼的尺寸可调节。
4.根据权利要求3所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，腰部外骨骼为环状腰带，包括第一腰带、第二腰带和腰带调节组件；
所述腰带调节组件包括第一安装块、第二安装块和螺杆；
所述第一安装块固定在第一腰带的两端，与螺杆的第一端转动连接；
所述第二安装块固定在第二腰带的两端，设置有与螺杆配合的螺纹孔。
5.根据权利要求4所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，后连杆设置在第一腰带上，为L形，底端设置有固定轴，固定轴与驱动腿第一端的转孔转动配合；
第二腰带上设置有连接柱，连接柱上设置有连接孔，连接孔与前连杆Ⅰ的第一端转动配合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，大腿外骨骼的尺寸可调节。
7.根据权利要求6所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，大腿外骨骼上设置有调节开口，调节开口的两端分别设置有调节带和固定卡扣，调节带穿过固定卡扣。
8.根据权利要求7所述的穿戴式外骨骼髋关节康复机器人，其特征在于，大腿外骨骼外侧后端设置有固定轴，固定轴与驱动腿第二端的转孔转动配合。
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| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211207 |
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