CN215607352U - 儿童下肢运动辅助康复设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种儿童下肢运动辅助康复设备，包括外骨骼训练装置与人机交互系统；所述人机交互系统设置于所述外骨骼训练装置的一侧；其中，所述人机交互系统包括交互装置以及移动平台，所述交互装置安装在移动平台上，所述移动平台配置有移动驱动机构，所述交互装置与移动驱动机构电连接。本实用新型实施例能够有效提高患儿的主观积极性，配合外骨骼训练装置本身具有的训练能力，可以有效提高训练效果，有助于加快患儿的康复效率。

Description

儿童下肢运动辅助康复设备

技术领域

本实用新型涉及医疗器械以医疗康复器械领域，具体地，涉及一种儿童下肢运动辅助康复设备。

背景技术

众所周知，患有一些疾病的病人有可能出现肢体功能障碍；例如，患有脑瘫的病人可能表现出包括痉挛、僵硬、协调能力和运动控制减弱等特征。通过康复设备对向神经肌肉不断重复地提供一定强度的刺激，一般能够恢复某些疾病所造成的肢体功能障碍。

然而对于存在肢体功能障碍的儿童而言，一般不具备成年人的自觉性，且其本身可能兼具认知障碍，现有的康复设备难以最大程度地引导调度患儿自主运动的潜力，导致在康复训练中患儿仅仅被动地由康复设备中的牵引结构带动而无主观努力，致使康复效率低下。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种儿童下肢运动辅助康复设备，以解决现有的康复设备难以引导调度患儿自主运动的潜力，导致在康复训练中患儿仅仅被动地由康复设备中的牵引结构带动而无主观努力，致使康复效率低下的问题。

根据本实用新型提供的儿童下肢运动辅助康复设备，包括外骨骼训练装置与人机交互系统；所述人机交互系统设置于所述外骨骼训练装置的一侧；

其中，所述人机交互系统包括交互装置以及移动平台，所述交互装置安装在移动平台上，所述移动平台配置有移动驱动机构，所述交互装置与移动驱动机构电连接。

可选地，儿童下肢运动辅助康复设备，还包括支架组件与悬吊减重系统；

所述悬吊减重系统包括悬吊装置与预减重装置，所述悬吊装置包括滑动连接的第一部分与第二部分，所述第一部分固定安装在所述支架组件上，所述第二部分的一端与所述外骨骼训练装置连接，所述第二部分的另一端与所述预减重装置连接。

可选地，所述预减重装置包括导向轴、配重滑杆、至少一个配重块以及止动销；

所述配重块的第一端面上设置有第一通孔与第二通孔，所述导向轴滑动安装至所述第一通孔中，所述配重滑杆滑动安装至所述第二通孔中；所述配重块的与所述第一端面相邻的第二端面上设置有第一止动开孔，所述配重滑杆的圆周面上设置有与每一所述第一止动开孔分别匹配的第二止动开孔；所述止动销可拆卸安装至任一第一止动开孔及其匹配的第二止动开孔中；

所述配重滑杆的沿轴向的一端通过绳索与所述第二部分连接。

可选地，所述预减重装置还包括防护箱体与箱体盖板；所述防护箱体与所述箱体盖板可开合连接，所述防护箱体中形成有防护空间；

所述导向轴安装至所述防护空间中，且通过连接法兰与所述防护箱体固定连接。

可选地，所述第一部分包括限位法兰，所述第二部分包括限位中轴与悬吊法兰；

所述限位中轴滑动安装至所述限位法兰所包括的导向通孔中，所述限位中轴的圆周面上设置有腰型孔，所述限位法兰上设置有限位件，所述限位件插入至所述腰型孔中以限制所述限位中轴与所述限位法兰之间的滑动行程；

所述限位中轴沿轴向的一端与所述悬吊法兰固定连接，所述限位中轴沿轴向的另一端连接至所述预减重装置，所述外骨骼训练装置通过绳索连接至所述悬吊法兰。

可选地，所述悬吊法兰包括矩形部以及设置与所述矩形部沿长度方向两端且向同一侧弯曲的两个扇形部；

所述矩形部与每一扇形部之间通过加强板连接，所述外骨骼训练装置通过绳索与所述扇形部连接。

可选地，所述支架组件包括横梁、支撑柱、扶手以及桥接杆；

所述横梁上设置有限位滑槽，所述限位中轴沿轴向的另一端通过贯穿所述限位滑槽的绳索与所述预减重装置连接；两组支撑柱分别固定连接于所述横梁轴向两侧；每一组所述支撑柱上均安装有所述扶手，所述两组支撑柱之间还通过所述桥接杆连接。

可选地，所述外骨骼训练装置包括减重外套、腰部连接结构以及沿腰部连接结构径向相对设置的两组下肢外骨骼主体；

所述减重外套与所述腰部连接结构固定连接，所述减重外套还通过绳索与所述预减重装置连接。

可选地，每一所述下肢外骨骼主体均包括交替连接的连杆与关节组件，所述连杆与所述关节组件可拆卸连接；

所述连杆上设置有腿部绑带，所述下肢外骨骼主体的下侧还设置有训练跑台。

可选地，所述交互装置包括音频播放器和显示屏中的至少一项。

本实用新型实施例提供的儿童下肢运动辅助康复设备，包括外骨骼训练装置与人机交互系统；所述人机交互系统设置于所述外骨骼训练装置的一侧；其中，所述人机交互系统包括交互装置以及移动平台，所述交互装置安装在移动平台上，所述移动平台配置有移动驱动机构，所述交互装置与移动驱动机构电连接。本实用新型实施例能够有效提高患儿的主观积极性，配合外骨骼训练装置本身具有的训练能力，可以有效提高训练效果，有助于加快患儿的康复效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的儿童下肢运动辅助康复设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中悬吊减重系统与支架组件装配示意图；

图3为本实用新型实施例中预减重装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中悬吊装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中支架组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中下肢外骨骼的结构示意图；

图中示出：悬吊减重系统1、悬吊装置11、限位法兰111、限位中轴112、加强板113、悬吊法兰114、滑轮机构12、第一绳索13、预减重装置14、箱体盖板 141、防护箱体142、导向轴143、配重滑杆144、止动销145、配重块146、连接法兰147、缓冲垫148、支架组件2、横梁21、支撑柱22、桥接杆23、扶手24、底座 25、外骨骼训练装置3、减重外套31、腰部连接结构32、下肢外骨骼主体33、连杆331、关节组件332、腿部绑带333、训练跑台34、人机交互系统4、音频播放器 41、显示屏42、外壳43、移动平台44。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供的儿童下肢运动辅助康复设备，包括外骨骼训练装置3与人机交互系统4；所述人机交互系统4设置于所述外骨骼训练装置3的一侧；

其中，所述人机交互系统4包括交互装置以及移动平台44，所述交互装置安装在移动平台44上，所述移动平台44配置有移动驱动机构，所述交互装置与移动驱动机构电连接。

对于外骨骼训练装置3，可以是指可以穿戴至用户(例如上述的患儿)的某些身体部位的外骨骼，例如，可以是穿戴至下肢或者上肢的外骨骼，也可以是特定的关节，例如膝关节、踝关节等部位的外骨骼，此处不作具体限定。

人机交互系统4可以是设置于外骨骼训练装置3的一侧，例如正前侧、左前侧或者右前侧等，主要可以使得患儿位于外骨骼训练装置3上时，可以使得患儿能够注意到该人机交互系统4。

人机交互系统4可以包括交互装置，比如，可以是基于手势或者是其他动作行为的交互装置，也可以是基于语音的交互装置等，此处不作具体限定。

交互装置可以是安装在配置有移动驱动机构的移动平台44上，比如，移动驱动机构可以是包括了电机或者各类运动传递机构，基于移动驱动机构可以实现对移动平台44的运动驱动。

而本实施例中，上述的交互装置可以是与移动驱动机构电连接的。例如，交互装置可以进行行为识别，以识别出患儿在外骨骼训练装置3上的特定的动作，例如行走等。在识别出这些动作的情况下，交互装置可以生成相应的信号，以控制移动驱动机构运动，使得人机交互系统4整体朝向患儿运动。如此，患儿在外骨骼训练装置3上作出行走动作时，交互装置可以向患儿靠近；模拟在常规场景下，患儿向固定的交互装置行走的效果，从而提高患儿主观努力的概率，配合外骨骼训练装置3本身具有的训练能力，可以有效提高训练效果，加快患儿的康复效率。

当然，在另一些举例中，患儿主观努力进行行走时，医疗师也可以说出“真棒”、“加油”等鼓励性的语音，交互装置也可以通过语音识别功能，在医疗师说出特定的词语或者句子时朝向患儿运动，结合语言鼓励与模拟行走靠近，来进一步提高患儿的主观积极性，配合外骨骼训练装置3本身具有的训练能力，有效提高训练效果。

本实用新型实施例提供的儿童下肢运动辅助康复设备，包括外骨骼训练装置3与人机交互系统4；所述人机交互系统4设置于所述外骨骼训练装置3的一侧；其中，所述人机交互系统4包括交互装置以及移动平台44，所述交互装置安装在移动平台44上，所述移动平台44配置有移动驱动机构，所述交互装置与移动驱动机构电连接。本实用新型实施例能够有效提高患儿的主观积极性，配合外骨骼训练装置3本身具有的训练能力，可以有效提高训练效果，有助于加快患儿的康复效率。

可选地，上述的交互装置可以是包括音频播放器41和显示屏42中的至少一项。

换而言之，交互装置用于实现行为或者语音识别的功能外，还可以用于进行音频或者视频的播放。通过音频或者视频的播放，在较多的场景下，可以进一步提升患儿向交互装置行走靠近的积极性，提高训练效果。

结合一个举例，交互装置可以是一种具有摄像头、麦克风、显示屏以及音响的移动终端；通过摄像头可以获取患儿运动的视频，而在交互装置中可以集成有行为识别模块(例如基于深度学习的行为识别模块)，进而根据采集的视频进行行为识别；或者，交互装置可以通过麦克风采集周围的声音，基于在线或离线的语音识别功能，来对声音内容进行识别等等。而通过显示屏，则可以播放视频或者图像等，通过音响可以播放歌曲或者其他一些能吸引患儿的声音等。

可选地，儿童下肢运动辅助康复设备还包括支架组件2与悬吊减重系统1；

所述悬吊减重系统1包括悬吊装置11与预减重装置14，所述悬吊装置11包括滑动连接的第一部分与第二部分，所述第一部分固定安装在所述支架组件2上，所述第二部分的一端与所述外骨骼训练装置3连接，所述第二部分的另一端与所述预减重装置14 连接。

本实施例中，支架组件2可以是主要用于对悬吊减重系统1以及外骨骼训练装置3的相关部件进行固定或支撑。

具体地，参见图2，悬吊减重系统1包括悬吊装置11，悬吊装置11所包括的第一部分可以是固定安装在支架组件2上的，而悬吊装置11所包括的第二部分，则可以与外骨骼训练装置3进行连接。此外，上述的第一部分可以是与第二部分在上下方向上滑动连接的。

第二部分还可以与预减重装置14进行连接，预减重装置14可以认为是配重，外骨骼训练装置3通过第二部分与预减重装置14连接后，实际上可以形成两端悬吊的结构。比如，结合图2，在第二部分与预减重装置14之间设置第一绳索13，并将第一绳索13 绕设在安装在支架组件2上的滑轮机构12上；这样，预减重装置14可以对外骨骼训练装置3提供一定的向上拉伸的力，当患儿位于外骨骼训练装置3上时，足部提供减小的支撑力，即可实现对身体的支撑，从而起到减重的效果。

当然，在一些可行的实施方式中，上述的第一绳索13与滑轮机构12的构造，也可以替换成杠杆构造，同样也可以起到减重作用。

可选地，所述预减重装置14包括导向轴143、配重滑杆144、至少一个配重块146 以及止动销145；

所述配重块146的第一端面上设置有第一通孔与第二通孔，所述导向轴143滑动安装至所述第一通孔中，所述配重滑杆144滑动安装至所述第二通孔中；所述配重块146 的与所述第一端面相邻的第二端面上设置有第一止动开孔，所述配重滑杆144的圆周面上设置有与每一所述第一止动开孔分别匹配的第二止动开孔；所述止动销145可拆卸安装至任一第一止动开孔及其匹配的第二止动开孔中；

所述配重滑杆144的沿轴向的一端通过绳索与所述第二部分连接。

参见图3，在配重块146的数量为多个的情况下，这多个配重块146可以是从上到下依次叠放的，为了保证叠放后放置以及滑动过程的稳定性，可以在配重块146上设置第一通孔，并使用导向轴143穿入到第一通孔中，则导向轴143可以提供对配重块146 的运动导向功能。这里，导向轴143的数量可以是一个，也可以是多个。

配重块146上还设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔可以开设在配重块146的相同端面上的；配重滑杆144穿入到第二通孔中，且配重滑杆144的一端与上述的第一绳索13连接。

配重滑杆144可以与至少一个配重块146进行相对固定，如此，当第一绳索13拉动配重滑杆144时，可以带动这些配重块146同步运动。固定在配重滑杆144上的配重块146可以提供上述的减重功能。

而配重滑杆144与配重块146的固定方式，可以是基于止动销145来实现的。具体来说，在配重滑杆144的圆周面上可以设置有第一止动开孔，每一个配重块146均可以对应有这样的第一止动开孔，同时，配重块146上可以匹配设置上述第二止动开孔；当止动销145安装至第二止动开孔及匹配的第一止动开孔中时，对应的配重块146被固定在配重滑杆144上，而位于该被固定的配重块146的上方的其他配重块146，则可以在重力的作用下，提供减重功能。

容易理解的是，止动销145将越是下方的配重块146与配重滑杆144进行固定，提供的减重作用越明显。可见，本实施例中的预减重装置14，可以根据实际的需求，提供不同的减重重量。

可选地，所述预减重装置14还包括防护箱体142与箱体盖板141；所述防护箱体142与所述箱体盖板141可开合连接，所述防护箱体142中形成有防护空间；

所述导向轴143安装至所述防护空间中，且通过连接法兰147与所述防护箱体142固定连接。

通过防护箱体142与箱体盖板141的设置，可以将上述的导向轴143、配重块146 以及相关的结构纳入到防护空间中，一方面，可以避免在使用过程中，配重块146的上下运动给靠近的人员造成危险；另一方面，也可以起到对内部结构的防护，提升预减重装置14的美观度。

可选地，在连接法兰147与防护箱体142之间可以设置缓冲垫148，和/或，在防护箱体142的底部设置缓冲垫148，以起到缓冲减震效果。

此外，在一些可行的实施方式中，上述的箱体盖板141可以是朝向前方开设的，或者说箱体盖板141朝向上述的第二止动开孔的方向设置，以便在打开箱体盖板141时，对止动销145进行操作。

可选地，如图4所示，所述第一部分包括限位法兰111，所述第二部分包括限位中轴112与悬吊法兰114；

所述限位中轴112滑动安装至所述限位法兰111所包括的导向通孔中，所述限位中轴112的圆周面上设置有腰型孔，所述限位法兰111上设置有限位件，所述限位件插入至所述腰型孔中以限制所述限位中轴112与所述限位法兰111之间的滑动行程；

所述限位中轴112沿轴向的一端与所述悬吊法兰114固定连接，所述限位中轴112沿轴向的另一端连接至所述预减重装置14，所述外骨骼训练装置3通过绳索连接至所述悬吊法兰114。

限位法兰111可以是通过例如紧固件，或者焊接等方式与支架组件2进行连接的，此处不作具体限定。而限位法兰111可以沿轴向设置导向通孔，限位中轴112滑动安装至该导向通孔中，形成一滑动连接副。限位中轴112上设置有腰型孔，而在限位法兰111 上可以设置一限位件，例如限位用的螺栓或者销轴等，该限位件一端固定在限位法兰111 上，另一端深入到腰型孔中；腰型孔与限位件之间的相对行程可以是固定的，也就是说，限位件可以限制所述限位中轴112与所述限位法兰111之间的滑动行程。

另外，外骨骼训练装置3可以通过绳索(可以定义为第二绳索)连接悬吊法兰114，而悬吊法兰114可以与限位中轴112连接，也就是说，当患儿位于外骨骼训练装置3上时，可以带动限位中轴112在上下方向进行一定的位移(比如上述配重块重量合适的情况下)。

可选地，所述悬吊法兰114包括矩形部以及设置与所述矩形部沿长度方向两端且向同一侧弯曲的两个扇形部；

所述矩形部与每一扇形部之间通过加强板113连接，所述外骨骼训练装置3通过绳索与所述扇形部连接。

继续参见图4，两个扇形部与矩形部可以是一体成型或者固定连接的，例如，可以通过板材两端折弯形成。

两侧扇形部之间存在一定的距离，外骨骼训练装置3可以通过多根第二绳索连接至两侧的扇形部上，从而提高外骨骼训练装置3的稳定性。而扇形部的构造，可以减少外部棱角，避免做周边用户造成割伤。

另外，在矩形部与扇形部之间通过加强板113连接，有助于提升悬吊法兰114的整体强度。

可选地，在上述的矩形部与扇形部上可以设置镂空孔，减少悬吊法兰114的整体重量。

在一个示例中，上述的第二绳索的一端，可以是通过环形扣连接至扇形部上的镂空孔中的。

可选地，所述支架组件2包括横梁21、支撑柱22、扶手24以及桥接杆23；

所述横梁21上设置有限位滑槽，所述限位中轴112沿轴向的另一端通过贯穿所述限位滑槽的绳索与所述预减重装置14连接；两组支撑柱22分别固定连接于所述横梁21 轴向两侧；每一组所述支撑柱22上均安装有所述扶手24，所述两组支撑柱22之间还通过所述桥接杆23连接。

如图5所示，本实施例中支架组件2可以是门式支架构造，横梁21可以连接两侧的支撑柱22，在横梁21上设置限位滑槽，上述的第一绳索13可以贯穿限位滑槽，从而被限位滑槽限制环向的晃动，提高整体的稳定性。

而通过桥接杆23的设置，可以提升支架组件2的整体强度；扶手24的设置，则方便患儿等在训练过程中，便于通过手部保持自身平衡。

可选地，所述外骨骼训练装置3包括减重外套31、腰部连接结构32以及沿腰部连接结构32径向相对设置的两组下肢外骨骼主体33；

所述减重外套31与所述腰部连接结构32固定连接，所述减重外套31还通过绳索与所述预减重装置14连接。

如图6所示，减重外套31可以是主要对患儿等用户进行固定的结构，而腰部连接结构32可以进一步起到辅助固定的功能。

减重外套31与腰部连接结构32固定连接，且减重外套31通过第二绳索与预减重装置14连接，使得预减重装置14能够可靠地为患儿提供减重效果。

此外，外骨骼训练装置3还可以包括沿腰部连接结构32径向相对设置的两组下肢外骨骼主体33，两组下肢外骨骼主体33可以分别对应左腿与右腿，便于提供更加全面的康复训练功能。

当然，在实际应用中，外骨骼训练装置3可以根据需要提供特定身体部位的训练功能。

可选地，每一所述下肢外骨骼主体33均包括交替连接的连杆331与关节组件332，所述连杆331与所述关节组件332可拆卸连接；

所述连杆331上设置有腿部绑带333，所述下肢外骨骼主体33的下侧还设置有训练跑台34。

本实施例中，连杆331可以对应大腿和小腿中的至少一项，而关节组件332可以对应髋关节、膝关节以及踝关节中的至少一项。

连杆331与所述关节组件332可拆卸连接，如此，可以配重多个连杆331，且多个连杆331之间存在长度差异，适应不同用户腿部长度的使用需求。

另外，连杆331上可以设置腿部绑带333，进而可以与患儿的腿部进行可靠的固定，使得关节组件332能够带动腿部进行运动。

在一个示例中，关节组件332可以包括电机，例如盘式电机等，进而使得关节组件332具有可以相对转动的两部分，分别记为第三部分与第四部分；而连杆331可以具有沿长度方向的两个端部，分别记为第一端部与第二端部。其中，第三部分与第一端部可以设置有匹配的可拆卸连接结构，例如卡扣或者螺栓等；第四部分与第二端部可以设置有匹配的可拆卸连接结构。如此，可以方便地实现连杆331与关节组件332的交替连接。例如，连接方式可以是：连杆A的第一端部--关节组件B的第三部分—关节组件B的第四部分--连杆C的第二端部--连杆C的第一端部--关节组件D的第三部分等。

此外，下肢外骨骼主体33的下侧还设置有训练跑台34，便于患儿训练的过程中脚部能够与接触面(即训练跑台的表面)有相对的运动。

以下结合一些实际应用场景，对本实用新型实施例提供的儿童下肢运动辅助康复设备进行说明。

如图1所示，该应用场景中，儿童下肢运动辅助康复设备可以具体包括悬吊减重系统1、门式立柱(相当于支架组件2)、外骨骼训练装置3、虚拟交互系统(相当于人机交互系统)；所述门式立柱作为整个儿童下肢运动辅助康复设备的框架，通过对称布置的左右两根支撑柱22及其下面的底座25固定于地面上。所述悬吊减重系统1分布在门式立柱的一侧支撑柱之上，通过门式立柱的横梁21下方的悬吊法兰114与康复训练用减重外套31的绑带连接。悬吊减重系统1可以多级调节康复训练过程中的减重力，从而协助患者在康复早期自主完成训练。外骨骼训练装置3通过腰部调节导轨固定于门式立柱的两个支撑柱22之间，使用者穿戴外骨骼训练装置1并可以在其带动下进行康复训练。其中：

如图2所示，悬吊减重系统1主要由悬吊装置11、滑轮机构12、钢丝绳索(相当于第一绳索13)以及预减重装置14四部分构成。所述悬吊装置11主要由限位法兰111、限位中轴112、悬吊法兰加强板113和悬吊法兰114构成。

悬吊装置11的限位法兰111下部的四角打有通孔因此可通过螺栓固连于横梁21之上。限位中轴112下端固连于悬吊法兰114之上，上部为中心贯通且侧面设置有滑槽的圆柱体，圆柱体的外径与限位法兰重心通孔相配合以形成上下运动的滑动副。圆柱体侧面的滑槽限制了穿入限位法兰111上端的限位销的移动范围，因此可以实现与外骨骼训练装置3上下随动运动并构成机械限位。

如图4所示，所述悬吊法兰114可以由铝合金板弯折而成，板面镂空以减轻质量。其侧面四角处各设置两个螺纹孔以与悬吊法兰加强板113相连，而悬吊法兰加强板113 可以由钢板切割而成，目的是增强悬吊装置的整体强度。

所述滑轮机构12由主要滑轮及滑轮固定法兰构成，滑轮固定法兰使用螺栓固连于门式立柱之上，目的是给钢丝绳索导向。所述钢丝绳索沿着滑轮机构12的滑槽放置，其一端与预减重装置14相连，另一端与悬吊装置11通过环形扣相连，其目的是实现患者运动的过程中减重力传递。

如图3所示，所述预减重装置14主要由箱体盖板141、防护箱体142、配重导向轴143、配重滑杆144、止动销145、配重块146、连接法兰147以及缓冲垫148组成，所述配重块146分为多片放置于下侧箱体盖板上，目的是实现预减重装置的多级可调。每一片配重块146上面有三个通孔，侧面有一个销孔。配重块146上面两侧的通孔与配重导向轴143配合，实现配重块146上下移动时的径向限位。配重滑杆144可以为一根圆柱体，上端与钢丝绳索(即第一绳索13)相连。其侧面打有若干等间距贯通孔，贯通孔 (相当于第二止动开孔)的数量可以与配重块146的数量相等，并且位置与配重块146 侧面的孔(相当于第一止动开孔)一一对应。配重滑杆144贯穿于配重块146上面中心的孔，其侧面的孔通过止动销145与配重块146的侧面孔配合，实现配重滑杆144带动配重块上半部一起运动而下半部不动的协同运动。所述配重导向轴143上下两端各分别通过一个连接法兰147与箱体上下箱体盖板141固连。所述方法箱体142可以由薄铝板围成，上下贯通。其上下两端与矩形箱体盖板141通过螺栓连接，共同组成一个作为预减重装置外壳的长方体，该长方体放置于门式立柱底座的一侧，可以通过螺栓连接与支撑柱22固连。

如图5所示，所述门式立柱主要由横梁21、支撑柱22、桥接杆23、扶手24、底座 25组成。所述横梁21中部设置上下贯通的限位滑槽以使悬吊减重系统1的钢丝绳索(即第一绳索13)穿过。所述左右两侧支撑22呈左右对称布置，由一根L型和一根n型铝方管及连接件通过螺栓连接组成，起到支撑和连接整个系统的作用。其底部与一根直线型底座25通过90°连接件螺栓连接以增大整个系统的支撑面积，提高系统的稳定性。两个支撑柱22另一端的截面小于横梁21的截面，故可以嵌套于横梁21之中形成配合，再通过螺栓连接固定。所述桥接杆23位于两个支撑柱22的后部，呈两侧扁平的U型，通过螺栓连接固定在支撑住n型铝方管的后侧，将两侧的支撑柱22固连，其目的是为了保证两侧支撑柱22的平行。

如图1所示，所述外骨骼训练装置3主要由康复训练减重外套31、下肢外骨骼(包括上述腰部连接结构32与下肢外骨骼主体33)以及训练跑台34三大部分组成。

如图1所示，所述康复训练减重外套31可以通过肩部的四个绑带与悬吊法兰114上的环形扣连接并与使用者紧固，其目的是传递悬吊减重系统1的减重力。训练时使用者穿戴康复训练减重外套，通过钢丝绳索传递拉力进而带动配重块146上下运动。

如图6所示，所述下肢外骨骼主要由腰部连接机构32、腿部绑带机构322、左侧下肢外骨骼主体、右侧下肢外骨骼主体四个部分构成。

如图6所示，所述的下肢外骨骼主体的每个关节的连杆331处都设置有腿部绑带333。所述腿部绑带机构333可以由高度调节法兰与绑带组成，高度调节法兰的一端与外骨骼的腿部通过螺栓连接，另一端与绑带粘接，其目的是实现外骨骼与人体腿部的完全贴合。绑带为棉质弹性材料，采用魔术贴粘贴的方式实现人体与外骨骼腿部的连接，且下肢外骨骼主体的每个关节连杆处都可以设置有腿部绑带机构，同时保证了患者腿部的贴合性和使用舒适性。

如图6所示，所述的下肢外骨骼，具有髋膝踝三关节的主动自由度，具有六个关节电机，分别对应髋部屈曲/伸展、膝部屈曲/伸展和踝部趾屈/背屈的康复运动。满足驱动力和控制性能需求，为患者的双侧下肢三关节提供控制系统所要求的助力或阻力力矩。可以进行牵张运动和辅助步行康复运动，以辅助患者完成康复训练。

所述下肢外骨骼大、小腿连杆长度可调以适应不同身材的患者，其人机接口具有舒适性以延长训练时间。外骨骼关节处设置有机械限位以保证康复运动的安全性，由于下肢外骨骼具备牵张运动的功能，其角度的限位设置大于正常步行运动中关节角度运动范围。

所述下肢外骨骼存在重力补偿机构以使GMFCS分级较高、运动能力较弱的儿童也可以在康复早期进行行走训练加快康复进程。

所述下肢外骨骼可以通过增加关节矫形器对患儿关节畸形状况加以改善。

如图6所示，左右侧下肢外骨骼主体33的髋关节机构、膝关节机构、踝关节机构的共6个关节电机支架均设置有楔形突出面作为关节转动的机械限位，其限位范围取人体行走运动时各关节的最大角度范围，各关节的运动范围分别为：髋关节屈曲40°至伸展20°，膝关节屈曲0°至屈曲60°，踝关节背屈20°至趾屈10°。

左右侧下肢外骨骼主体33各处均设有外壳防护，使用者与外骨骼并不直接接触，保证了训练的安全性。

如图6所示，训练跑台34可以为儿童专用的康复训练跑台，其跑带转动速度与所述下肢外骨骼主体33的运动速度相匹配，并且可以实时向上位机输出康复训练的运动数据。

如图1所示，所述人机交互系统4可以包括全向的移动平台44、显示屏42、音频播放器41以及外壳43。所述移动平44能够根据康复训练方法配合的外骨骼训练装置3 全方位地移动，所述显示屏42能够显示吸引患儿的视频内容，所述视频内容包括拟人化的表情、虚拟游戏、虚拟玩具，所述音频播放器41能够播放吸引患儿的音频内容，所述音频内容包括鼓励性语句、运动指令、运动口令、与所述虚拟游戏与玩具相匹配的声音，所述外壳43能够吸引患儿注意，包括卡通形象、拟人形象。

在一些应用场景中，还可为上述的儿童下肢运动辅助康复设备提供与之相匹配的康复训练方法。

站立康复训练包括：

在站立康复训练早期，各关节实际角度在标准立姿下各关节期望角度±5°范围内时，所述外骨骼不干预患儿的运动，让患儿依靠自身达到稳定，各关节实际角度超过标准立姿下各关节期望角度±5°范围时，所述外骨骼缓慢将患儿拉回初始站立位置，再次开始训练。在站立康复训练后期，外骨骼给患儿施加轻微的扰动力，由患儿克服扰动力保持力位平衡。

在进行所述的站立康复训练期间，所述虚拟交互系统立于患儿侧方，显示拟人化表情同时音频播放器播放鼓励患儿的话语、或者显示虚拟玩具同时音频播放器播放虚拟玩具的声音、或者显示虚拟游戏并播放游戏音频，同时所述虚拟交互系统进行小范围的移动，吸引患儿伸手触碰虚拟交互系统，并随着虚拟交互系统进行前倾、左倾或右倾运动，使患儿体验动态的力位经验，促进患儿转移体重的能力。

协助模式步态康复训练包括：

外骨骼内存有健康儿童步行时的各关节角度随时间变化曲线，外骨骼根据所述曲线以固定轨迹带动患儿做康复运动。

在进行所述的协助模式步态康复训练期间，所述外骨骼将检测到的人机交互力传输给所述虚拟交互系统，所述虚拟交互系统立于患儿正前方，当外骨骼检测到的人机交互力大于设定的阈值时，所述虚拟交互系统会逐渐向患儿移动并显示拟人化表情同时音频播放器播放鼓励患儿的话语、或者显示虚拟玩具同时音频播放器播放虚拟玩具的声音，当外骨骼检测到的人机交互力小于设定的阈值时，所述虚拟交互系统会逐渐远离患儿移动并显示悲伤、失望的拟人化表情，以此激励患儿主动运动。

挑战模式步态康复训练包括：

外骨骼能够对患儿关节施加扰动阻力矩，由患儿克服阻力矩进行步态训练。

在进行所述的挑战模式步态康复训练期间，所述虚拟交互系统立于患儿正前方，当患儿进行主动运动时，所述虚拟交互系统会逐渐向患儿移动并显示拟人化表情同时音频播放器播放鼓励患儿的话语、或者显示虚拟玩具同时音频播放器播放虚拟玩具的声音，当患儿停止运动时，所述虚拟交互系统会停止向患儿移动并显示悲伤、失望的拟人化表情，以此激励患儿主动运动。

结合上述的具体应用场景，本实用新型实施例中，由于使用者可以通过悬吊减重系统减轻自身在步行训练当中的负担，因此可以在患儿本身并不具备独立行走能力的康复早期进行康复干预，从而能够得到更好的康复效果。并且减重的重量可以通过选择杆随时轻松地调节，适合于各个康复阶段的患儿。

外骨骼训练系统的髋、膝、踝三关节都设置了驱动机构，可以自由带动使用者的各个关节进行康复运动。因此对于患儿自身的运动能力没有要求，应用范围广泛。外骨骼训练系统可以通过下肢三个关节的驱动机构矫正异常的行走姿态，辅助患儿完成正常的步态，因此可以帮助患儿获得正常的行走能力。采用外转子电子直接驱动腿部杆系，使外骨骼转轴与人体下肢转轴同轴，符合人体工程学。并且外骨骼结构简单、体积小、重量轻，训练过程不会给低龄儿童带来太多额外的负担。外骨骼的足部结构可以针对患儿足部的异常形态进行矫形，从而帮助患儿获得正常足部形态和健康的步态。

上述康复训练方法可以适应患儿的康复过程，虚拟交互系统可代替治疗师，通过教育方式引导或诱导功能障碍儿进行主动训练，最大限度地引导调动患儿自主运动的潜力，以娱乐性和节律性意向激发患儿的兴趣及参与意识。通过虚拟交互系统不断地给予科学的诱导技巧、意识或口令，让患儿主动地进行训练，与科学的被动训练相结合，很大程度上提高康复效果，同时虚拟交互系统可将运动、语言、理解、智力开发和行为矫正等方面有机地结合在一起进行全面的康复训练。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，包括外骨骼训练装置(3)与人机交互系统(4)；所述人机交互系统(4)设置于所述外骨骼训练装置(3)的一侧；

其中，所述人机交互系统(4)包括交互装置以及移动平台(44)，所述交互装置安装在移动平台(44)上，所述移动平台(44)配置有移动驱动机构，所述交互装置与移动驱动机构电连接。

2.根据权利要求1所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，还包括支架组件(2)与悬吊减重系统(1)；

所述悬吊减重系统(1)包括悬吊装置(11)与预减重装置(14)，所述悬吊装置(11)包括滑动连接的第一部分与第二部分，所述第一部分固定安装在所述支架组件(2)上，所述第二部分的一端与所述外骨骼训练装置(3)连接，所述第二部分的另一端与所述预减重装置(14)连接。

3.根据权利要求2所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述预减重装置(14)包括导向轴(143)、配重滑杆(144)、至少一个配重块(146)以及止动销(145)；

所述配重块(146)的第一端面上设置有第一通孔与第二通孔，所述导向轴(143)滑动安装至所述第一通孔中，所述配重滑杆(144)滑动安装至所述第二通孔中；所述配重块(146)的与所述第一端面相邻的第二端面上设置有第一止动开孔，所述配重滑杆(144)的圆周面上设置有与每一所述第一止动开孔分别匹配的第二止动开孔；所述止动销(145)可拆卸安装至任一第一止动开孔及其匹配的第二止动开孔中；

所述配重滑杆(144)的沿轴向的一端通过绳索与所述第二部分连接。

4.根据权利要求3所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述预减重装置(14)还包括防护箱体(142)与箱体盖板(141)；所述防护箱体(142)与所述箱体盖板(141)可开合连接，所述防护箱体(142)中形成有防护空间；

所述导向轴(143)安装至所述防护空间中，且通过连接法兰(147)与所述防护箱体(142)固定连接。

5.根据权利要求2所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述第一部分包括限位法兰(111)，所述第二部分包括限位中轴(112)与悬吊法兰(114)；

所述限位中轴(112)滑动安装至所述限位法兰(111)所包括的导向通孔中，所述限位中轴(112)的圆周面上设置有腰型孔，所述限位法兰(111)上设置有限位件，所述限位件插入至所述腰型孔中以限制所述限位中轴(112)与所述限位法兰(111)之间的滑动行程；

所述限位中轴(112)沿轴向的一端与所述悬吊法兰(114)固定连接，所述限位中轴(112)沿轴向的另一端连接至所述预减重装置(14)，所述外骨骼训练装置(3)通过绳索连接至所述悬吊法兰(114)。

6.根据权利要求5所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述悬吊法兰(114)包括矩形部以及设置与所述矩形部沿长度方向两端且向同一侧弯曲的两个扇形部；

所述矩形部与每一扇形部之间通过加强板(113)连接，所述外骨骼训练装置(3)通过绳索与所述扇形部连接。

7.根据权利要求5所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述支架组件(2)包括横梁(21)、支撑柱(22)、扶手(24)以及桥接杆(23)；

所述横梁(21)上设置有限位滑槽，所述限位中轴(112)沿轴向的另一端通过贯穿所述限位滑槽的绳索与所述预减重装置(14)连接；两组支撑柱(22)分别固定连接于所述横梁(21)轴向两侧；每一组所述支撑柱(22)上均安装有所述扶手(24)，所述两组支撑柱(22)之间还通过所述桥接杆(23)连接。

8.根据权利要求2所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述外骨骼训练装置(3)包括减重外套(31)、腰部连接结构(32)以及沿腰部连接结构(32)径向相对设置的两组下肢外骨骼主体(33)；

所述减重外套(31)与所述腰部连接结构(32)固定连接，所述减重外套(31)还通过绳索与所述预减重装置(14)连接。

9.根据权利要求8所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，每一所述下肢外骨骼主体(33)均包括交替连接的连杆(331)与关节组件(332)，所述连杆(331)与所述关节组件(332)可拆卸连接；

所述连杆(331)上设置有腿部绑带(333)，所述下肢外骨骼主体(33)的下侧还设置有训练跑台(34)。

10.根据权利要求1所述的儿童下肢运动辅助康复设备，其特征在于，所述交互装置包括音频播放器(41)和显示屏(42)中的至少一项。

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