CN217186895U - 一种三关节完整步态行走装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及康复机器人领域，具体涉及一种三关节完整步态行走装置，包括背部连接装置、髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构；所述髋关节运动机构包括髋关节安装板、大腿支杆和大腿调节块，所述髋关节安装板设置在腿部固定机构上，所述大腿支杆上可调设置所述大腿调节块；所述膝关节运动机构包括膝关节安装板、小腿调节块和小腿支杆，所述膝关节安装板设置在大腿调节块上，小腿调节块上可调设置所述小腿支杆；所述踝关节运动机构设置在小腿支杆的下端；髋关节安装板和膝关节安装板上均设置有驱动机构。本实用新型用于步行障碍的康复需求患者进行步态训练，其组合运动的过程更接近正常的步态行走，也更利于进行步态训练，提升训练效果。

Description

一种三关节完整步态行走装置

技术领域

本实用新型涉及康复机器人领域，具体涉及一种三关节完整步态行走装置。

背景技术

步态行走康复机器人是机器人和康复医疗相结合的新应用，康复机器人结合不同的机器人控制方法，可以为下肢瘫痪患者提供主动和被动的康复训练。在我国人口老龄化不断加剧的背景下，康复机器人的应用不仅可以缓解传统康复治疗中康复理疗师的繁重的工作，更重要的是康复机器人可以根据患者的意愿随时随地提供康复治疗，治疗过程可以被实时监控和记录，进而分析这些数据之后可以不断改进康复治疗。在我国老龄化加剧以及人民群众对高水平医疗服务具有的强烈需求的背景下，使步态行走康复机器人在康复医疗领域具有非常好的应用前景。

据有关资料显示，脑卒中已成为剥夺老年人生命和影响正常生活的一大杀手。其中，较为突出的偏瘫，影响老年人的正常行走和生活自理能力。怎样有效的让这些群体重新实现行走能力，且实现正确的步态姿势是目前临床较大的一个难题，而步态行走康复机器人实现了这个可能。它有效的帮助康复人员找到正确的行走姿势和帮助康复人员进行步态功能的神经重建，较大的满足这些康复人员和临床需要。目前市面上的步态康复机器人，大部分都是普通的减重和跑步机相配合式机械运动，或者是下肢主被动训练的升级版，智能化水平偏低，并且只能实现单一的（主动、被动）训练模式，欠缺智能化的有效的训练评估手段。在临床使用上，大家都知道整个人体步态的过程是由髋关节、膝关节以及踝关节三个关节的联动关系去实现的。但是，市面上大部分机器人，只有两个关节在运动（髋关节和膝关节）没有踝关节训练，只是单纯的相互关联运动，功能不全。对于需要恢复步态行走的康复人员来说，一个正确的步态行走的姿势和较好的训练模式是至关重要的。

发明内容

本实用新型为解决步态行走机器人行走功能不全的问题，提供一种三关节完整步态行走装置，用于步行障碍的康复需求患者进行步态训练。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种三关节完整步态行走装置，包括背部连接装置、髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构，所述背部连接装置的两侧对称设置有腿部固定机构，所述腿部固定机构上设置有髋关节运动机构；所述髋关节运动机构包括髋关节安装板、大腿支杆和大腿调节块，所述髋关节安装板设置在腿部固定机构上，髋关节安装板上转动设置大腿支杆，所述大腿支杆上可调设置所述大腿调节块；所述膝关节运动机构包括膝关节安装板、小腿调节块和小腿支杆，所述膝关节安装板设置在大腿调节块上，膝关节安装板上转动设置小腿调节块，所述小腿调节块上可调设置所述小腿支杆；所述踝关节运动机构设置在小腿支杆的下端；髋关节安装板和膝关节安装板上均设置有驱动机构，两个所述驱动机构分别传动连接大腿支杆和小腿调节块；大腿调节块和小腿调节块上均设置有紧固机构。

在进一步的优选方案中，所述驱动机构包括驱动电机和减速器，两个驱动机构的减速器分别设置在髋关节安装板和膝关节安装板上、与大腿支杆和小腿调节块的旋转中心相对应，所述驱动电机与减速器之间通过带传动机构传动连接，两个所述减速器分别与大腿支杆和小腿调节块传动连接。

在进一步的优选方案中，所述髋关节安装板和膝关节安装板上均设置有安装架，所述安装架瓶盖形，安装架的平面端固定设置减速器，安装架的弧形面的两侧均开设有通槽，大腿支杆和小腿调节块的上端均设置有传感器安装板，传感器安装板穿过安装架的其中一个通槽，传感器安装板与安装架之间设置有光电传感器，所述光电传感器与驱动电机电连接，大腿支杆和小腿调节块的下端穿过安装架的另一个通槽向外延伸。

在进一步的优选方案中，所述大腿支杆套合在大腿调节块内、与大腿调节块滑动设置，小腿支杆套合在小腿调节块内、与小腿调节块滑动连接，大腿调节块和小腿调节块上均设置有第一手柄压扣，两个第一手柄压扣分别固定大腿支杆和小腿支杆。

在进一步的优选方案中，所述大腿支杆和小腿支杆上均设置有多个均匀分布的通孔，大腿调节块和小腿调节块上均设置有固定销，两个所述固定销的销杆分别穿过大腿调节块和小腿调节块插入大腿支杆和小腿支杆的通孔内。

在进一步的优选方案中，所述大腿调节块和小腿调节块上均设置安装壳，所述安装壳内穿设有连接杆，安装壳上通过第二手柄压扣紧固连接杆，连接杆呈“L”形，连接杆上设置所述紧固机构。

在进一步的优选方案中，所述紧固机构包括连接块、紧固块、紧固手柄和固定板，所述连接块的中部开设有用于连接杆穿过的通孔，连接块上还开设有通槽和紧固孔，所述通槽与通孔相连通，紧固孔与通槽相连通，通槽的一端铰接所述紧固块，所述紧固手柄上设置有立柱，立柱与紧固块固定连接，立柱的端部设置在紧固孔内，所述固定板设置在连接块上。

在进一步的优选方案中，所述连接块上设置有第一凸块，固定板上设置有第二凸块，所述第二凸块上设置有凹槽，第一凸块位于凹槽内与第二凸块通过销轴转动连接。

在进一步的优选方案中，所述踝关节运动机构通过第一滑动调节机构和第二滑动调节机构可调设置在小腿支杆的下端。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

本实用新型髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构分别与大腿、小腿和脚部相对应，膝关节运动机构设置在髋关节运动机构的大腿调节块上，膝关节安装板与髋关节安装板之间的距离可调，踝关节运动机构设置在膝关节运动机构的小腿支杆上，使踝关节运动机构与膝关节安装板之间的距离可调，可适应不同的腿部长度。且，髋关节的运动训练可单独进行，也可在髋关节运动的基础上再进行膝关节或/和踝关节运动的训练；膝关节的运动训练可单独进行，也可在膝关节运动基础上再进行踝关节运动的训练，可形成不同的运转曲线，其组合运动的过程更接近正常的步态行走，也更利于进行步态训练，提升训练效果。

附图说明

图1是本实用新型一种三关节完整步态行走装置的结构示意图之一；

图2是本实用新型一种三关节完整步态行走装置的结构示意图之二；

图3是本实用新型的髋关节运动机构的结构结构示意图；

图4是本实用新型的膝关节运动机构的结构结构示意图；

图5是本实用新型的踝关节运动机构的结构结构示意图；

图6是本实用新型的紧固机构的结构结构示意图之一；

图7是本实用新型的紧固机构的结构结构示意图之二；

附图中标号为：1为背部连接装置，2为髋关节安装板，3为大腿支杆，4为大腿调节块，5为膝关节安装板，6为小腿调节块，7为小腿支杆，8为驱动电机，9为减速器，10为安装架，11为传感器安装板，12为第一手柄压扣，13为固定销，14为安装壳，15为连接杆，16为第二手柄压扣，17为踝关节运动机构，20为连接块，200为第一凸块，21为紧固块，22为紧固手柄，23为固定板，230为第二凸块，31为滑杆，32为第三手柄压扣。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“横向”“竖向”等指示的方位或位置关系为基于附图1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～图7所示，本实施例提供一种三关节完整步态行走装置，包括背部连接装置1、髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构，所述背部连接装置1的两侧对称设置有腿部固定机构，所述腿部固定机构上设置有髋关节运动机构。本实施例的背部连接装置1为CN 111789746 A一种下肢康复机器人用背部连接装置公开的背部连接装置。所述髋关节运动机构包括髋关节安装板2、大腿支杆3和大腿调节块4，所述髋关节安装板2设置在腿部固定机构上，髋关节安装板2上转动设置大腿支杆3，所述大腿支杆3上可调设置所述大腿调节块4；所述膝关节运动机构包括膝关节安装板5、小腿调节块6和小腿支杆7，所述膝关节安装板5设置在大腿调节块4上，膝关节安装板5上转动设置小腿调节块6，所述小腿调节块6上可调设置所述小腿支杆7；所述踝关节运动机构设置在小腿支杆7的下端；髋关节安装板2和膝关节安装板5上均设置有驱动机构，两个所述驱动机构分别传动连接大腿支杆3和小腿调节块6，通过两个驱动机构分别带动大腿支杆3和小腿调节块6旋转；大腿调节块4和小腿调节块6上均设置有紧固机构，大腿调节块4和小腿调节块6上的紧固机构用于固定大腿和小腿。

上述的，所述驱动机构包括驱动电机8和减速器9，两个驱动机构的减速器9分别设置在髋关节安装板2和膝关节安装板5上、与大腿支杆3和小腿调节块6的旋转中心相对应，所述驱动电机8与减速器9之间通过带传动机构传动连接，两个所述减速器9分别与大腿支杆3和小腿调节块6传动连接。驱动电机8通过带传动机构带动减速器9运动，两个减速器9分别带动大腿支杆3和小腿调节块6旋转，从而实现大腿的旋转和小腿的旋转。

上述的，所述髋关节安装板2和膝关节安装板5上均设置有安装架10，所述安装架10瓶盖形，安装架10的平面端固定设置减速器9，安装架10的弧形面的两侧均开设有通槽，大腿支杆3和小腿调节块6的上端均设置有传感器安装板11，传感器安装板11穿过安装架10的其中一个通槽即上侧的通槽，传感器安装板11与安装架10之间设置有光电传感器，所述光电传感器与驱动电机8电连接，大腿支杆3和小腿调节块6的下端穿过安装架10的另一个通槽向外延伸。具体的，传感器安装板11上设置有光电传感器的发送器，安装架10上侧通槽的两端设置有两个光电传感器的接收器，两个接收器形成两个极点位置，通过光电传感器的发送器与接收器的光束收发，对旋转的两个极点位置进行检测，当到达极点位置时控制驱动电机关闭。

所述大腿支杆3套合在大腿调节块4内、与大腿调节块4滑动设置，小腿支杆7套合在小腿调节块6内、与小腿调节块6滑动连接，大腿调节块4和小腿调节块6上均设置有第一手柄压扣12，两个第一手柄压扣12分别固定大腿支杆3和小腿支杆7。

进一步地，所述大腿支杆3和小腿支杆7上均设置有多个均匀分布的通孔，大腿调节块4和小腿调节块6上均设置有固定销13，两个所述固定销13的销杆分别穿过大腿调节块4和小腿调节块6插入大腿支杆3和小腿支杆7的通孔内。在对大腿支杆3和大腿调节块4的安装高度进行调节时，先将插入大腿支杆3上的固定销13拔出，而后拧松大腿调节块4上的第一手柄压扣12，使大腿支杆3和大腿调节块4之间可以相对滑动，而后可滑动大腿调节块4进行调节；滑动大腿调节块4高度调节完成之后，将大腿调节块4上的固定销13按压至大腿支杆3的通孔内，对大腿支杆3进行初步固定，然后拧紧大腿调节块4上的第一手柄压扣12对大腿调节块4和大腿支杆3进行紧固，以此完成对大腿长度、膝关节运动机构高度的调节。而对小腿长度、踝关节运动机构高度的调节方法和过程相同，不再赘述。需要说明的是，膝关节运动机构的小腿支杆7是相对小腿调节块6运动的，在调节时，是对小腿支杆7进行上下移动。

上述的，所述大腿调节块4和小腿调节块6上均设置安装壳14，所述安装壳14内穿设有连接杆15，安装壳14上通过第二手柄压扣16紧固连接杆15，连接杆呈“L”形，连接杆15上设置所述紧固机构。在调节紧固机构的前后位置时，可通过拧松第二手柄压扣16，而后可移动调节连接杆15的位置，调节完成之后再拧紧第二手柄压扣16形成对连接杆15的挤压而固定连接杆15。

上述的，所述紧固机构包括连接块20、紧固块21、紧固手柄22和固定板23，所述连接块20的中部开设有用于连接杆15穿过的通孔，连接块20上还开设有通槽和紧固孔，所述通槽与通孔相连通，紧固孔与通槽相连通，通槽的一端铰接所述紧固块21，所述紧固手柄22上设置有立柱，立柱与紧固块21固定连接，立柱的端部设置在紧固孔内，所述固定板23设置在连接块20上，固定板23的两侧设置有安装孔，便于使用绑带对腿部进行固定。更为具体的，紧固块21中部为与连接杆15相对应的凹槽，凹槽与连接杆15相对应的一侧均为平面。在需要调节紧固机构在连接杆15上的位置时，将紧固手柄22的立柱从紧固孔内拔出，接触对紧固块21的松弛，而后可以移动紧固机构在连接杆15上的位置，位置调整后，将紧固手柄22立柱插入紧固孔中，通过对紧固块21的紧固限位而使紧固机构固定在连接杆15上。

上述的，所述连接块20上设置有第一凸块200，固定板23上设置有第二凸块230，所述第二凸块上设置有凹槽，第一凸块位于凹槽内与第二凸块通过销轴转动连接。通过第一凸块和第二凸块的配合，使固定板23相对连接块20具有一定的旋转自由度，可相对连接块20上下小范围的旋转，使固定板23更符合腿部的角度，而提高使用状态下的舒适性。

上述的，所述踝关节运动机构通过第一滑动调节机构和第二滑动调节机构可调设置在小腿支杆7的下端。具体的说，本实施例中，小腿支杆7的下端设置有前后方向的通孔，第一滑动调节机构包括滑杆31和第三手柄压扣32，滑杆31穿过小腿支杆7的通孔，第三手柄压扣32设置在小腿支杆7上，第三手柄压扣32对滑杆31形成挤压力从而固定滑杆31在小腿支杆7上的位置。滑杆31的后端设置有第二滑动调节机构，第二滑动调节机构与第一滑动调节机构结构相同，第二滑动调节机构的滑杆端部固定踝关节运动机构。可通过第一滑动调节机构调节踝关节运动机构的前后位置，通过第二滑动调节机构调节踝关节运动机构的左右位置。本实施例的踝关节运动机构为CN 111789739 A一种下肢康复机器人脚踝运动机构公开的踝关节运动机构。

使用前，根据康复人员双腿尺寸和整体高度，通过背部连接装置1调整双腿的间距及高度，再将康复人员的双腿分别夹持在两侧，具体的说是将大腿与大腿调节块5上的紧固机构相固定、将小腿与小腿调节块6上的紧固机构相固定，将脚部与踝关节运动机构相固定，从而实康复患者的定位，从而配合配套的软件进行下肢步态训练。本实用新型可进行主动训练、被动训练。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，包括背部连接装置（1）、髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构，所述背部连接装置（1）的两侧对称设置有腿部固定机构，所述腿部固定机构上设置有髋关节运动机构；

所述髋关节运动机构包括髋关节安装板（2）、大腿支杆（3）和大腿调节块（4），所述髋关节安装板（2）设置在腿部固定机构上，髋关节安装板（2）上转动设置大腿支杆（3），所述大腿支杆（3）上可调设置所述大腿调节块（4）；

所述膝关节运动机构包括膝关节安装板（5）、小腿调节块（6）和小腿支杆（7），所述膝关节安装板（5）设置在大腿调节块（4）上，膝关节安装板（5）上转动设置小腿调节块（6），所述小腿调节块（6）上可调设置所述小腿支杆（7）；

所述踝关节运动机构设置在小腿支杆（7）的下端；

髋关节安装板（2）和膝关节安装板（5）上均设置有驱动机构，两个所述驱动机构分别传动连接大腿支杆（3）和小腿调节块（6）；

大腿调节块（4）和小腿调节块（6）上均设置有紧固机构。

2.根据权利要求1所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机（8）和减速器（9），两个驱动机构的减速器（9）分别设置在髋关节安装板（2）和膝关节安装板（5）上、与大腿支杆（3）和小腿调节块（6）的旋转中心相对应，所述驱动电机（8）与减速器（9）之间通过带传动机构传动连接，两个所述减速器（9）分别与大腿支杆（3）和小腿调节块（6）传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述髋关节安装板（2）和膝关节安装板（5）上均设置有安装架（10），所述安装架（10）瓶盖形，安装架（10）的平面端固定设置减速器（9），安装架（10）的弧形面的两侧均开设有通槽，大腿支杆（3）和小腿调节块（6）的上端均设置有传感器安装板（11），传感器安装板（11）穿过安装架（10）的其中一个通槽，传感器安装板（11）与安装架（10）之间设置有光电传感器，所述光电传感器与驱动电机（8）电连接，大腿支杆（3）和小腿调节块（6）的下端穿过安装架的另一个通槽向外延伸。

4.根据权利要求1所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述大腿支杆（3）套合在大腿调节块（4）内、与大腿调节块（4）滑动设置，小腿支杆（7）套合在小腿调节块（6）内、与小腿调节块（6）滑动连接，大腿调节块（4）和小腿调节块（6）上均设置有第一手柄压扣（12），两个第一手柄压扣（12）分别固定大腿支杆（3）和小腿支杆（7）。

5.根据权利要求4所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述大腿支杆（3）和小腿支杆（7）上均设置有多个均匀分布的通孔，大腿调节块（4）和小腿调节块（6）上均设置有固定销（13），两个所述固定销（13）的销杆分别穿过大腿调节块（4）和小腿调节块（6）插入大腿支杆（3）和小腿支杆（7）的通孔内。

6.根据权利要求4所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述大腿调节块（4）和小腿调节块（6）上均设置安装壳（14），所述安装壳（14）内穿设有连接杆（15），安装壳（14）上通过第二手柄压扣（16）紧固连接杆（15），连接杆呈“L”形，连接杆（15）上设置所述紧固机构。

7.根据权利要求6所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述紧固机构包括连接块（20）、紧固块（21）、紧固手柄（22）和固定板（23），所述连接块（20）的中部开设有用于连接杆（15）穿过的通孔，连接块（20）上还开设有通槽和紧固孔，所述通槽与通孔相连通，紧固孔与通槽相连通，通槽的一端铰接所述紧固块（21），所述紧固手柄（22）上设置有立柱，立柱与紧固块（21）固定连接，立柱的端部设置在紧固孔内，所述固定板（23）设置在连接块（20）上。

8.根据权利要求7所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述连接块（20）上设置有第一凸块，固定板（23）上设置有第二凸块，所述第二凸块上设置有凹槽，第一凸块位于凹槽内与第二凸块通过销轴转动连接。

9.根据权利要求1所述的一种三关节完整步态行走装置，其特征在于，所述踝关节运动机构通过第一滑动调节机构和第二滑动调节机构可调设置在小腿支杆（7）的下端。

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