CN218943793U - 分体式下肢外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分体式下肢外骨骼机器人，包括移动支架机构，所述移动支架机构包括移动架、安装架和升降调节件，所述安装架通过所述升降调节件可升降地安装在所述移动架上；下肢穿戴外骨骼机构，所述下肢穿戴外骨骼机构包括供电背包、髋关节固定组件和下肢外骨骼穿戴组件；所述髋关节固定组件可拆卸地安装于所述安装架，所述下肢外骨骼穿戴组件安装于所述髋关节固定组件上位置对应患者腿部位置处，所述供电背包安装于所述髋关节固定组件上。通过分体设置的移动支架机构和下肢穿戴外骨骼机构，能够针对患者身体运动机能恢复情况的不同采用“移动支架+外骨骼”或“单外骨骼”的康复训练方式，装卸方便，有利于提高该机器人的适用性，同时能够让康复治疗师根据患者的不同情况进行针对性的训练，进一步加速患者身体运动机能的恢复速度。

Description

分体式下肢外骨骼机器人

技术领域

本实用新型涉及外骨骼辅助医疗康复领域，尤其涉及一种分体式下肢外骨骼机器人。

背景技术

随着世界人口老龄化的加剧以及老年病年轻化的趋势，罹患偏瘫、脑卒中等疾病的人越来越多，这些疾病通常会使人的运动机能退化，甚至令患者连最简单的抓握、行走等动作都无法进行。为对这类患者进行治疗使其康复，康复科医生们通常会使用各类康复器具辅助患者进行运动，从而唤醒肌肉的运动本能，使患者的运动机能在训练中逐渐恢复，康复器具中，就包含了外骨骼机器人。

外骨骼机器人是一种用于恢复下肢运动机能、提升下肢行走能力的自动化医疗器械，是近年来医疗行业的一个新兴领域，极大程度地降低了康复训练师的劳动强度。

外骨骼机器人中的下肢外骨骼机器人是一种结合了人体机理和机械特性的可穿戴设备，涉及机器人学、人体工程学、控制理论、传感器技术、信息处理技术等学科，是多种高新科技的集成。利用下肢外骨骼可以让行动不便的人重新获得行走能力、给人更强的肢体力量承受更大负载，具有很高的应用价值。

按照功能可以将下肢外骨骼机器人划分为康复治疗型外骨骼和增力型外骨骼。康复治疗型下肢外骨骼主要就是针对下肢运动机能恢复的治疗，患者刚穿戴下肢外骨骼时难以自行站立，需要外部支撑辅助站立，下肢外骨骼机器补偿用力进行下肢关节的活动；而经过一段疗程之后患者恢复站立功能后则不需要外部支撑辅助，可以由患者主导，下肢外骨骼机器补偿用力进行行走。为了适配这一恢复过程，本实用新型提供了一种新的方案。

实用新型内容

提供本实用新型内容是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本实用新型内容不旨在确定所要求保护的主题的关键或重要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。

为了配合患者下肢康复治疗不同进程的康复治疗需求，本实用新型提出了如下技术方案：

分体式下肢外骨骼机器人，包括：

移动支架机构，所述移动支架机构包括移动架、安装架和升降调节件，所述安装架通过所述升降调节件可升降地安装在所述移动架上；

下肢穿戴外骨骼机构，所述下肢穿戴外骨骼机构包括供电背包、髋关节固定组件和下肢外骨骼穿戴组件；所述髋关节固定组件可拆卸地安装于所述安装架，所述下肢外骨骼穿戴组件安装于所述髋关节固定组件上位置对应患者腿部位置处，所述供电背包安装于所述髋关节固定组件上。

在本实用新型的实施例中，所述髋关节固定组件包括两个髋关节滑移夹、双向调节丝杆、调节电机和外壳主体；两个所述髋关节滑移夹分别螺纹连接于双向调节丝杆的两端，所述双向调节丝杆安装于所述外壳主体，所述双向调节丝杆上设有蜗轮，所述调节电机的机轴上同轴固定有蜗杆并啮合于所述蜗轮。

在本实用新型的实施例中，所述髋关节滑移夹呈L型，L型的所述髋关节滑移夹的第一段螺纹连接于所述双向调节丝杆，第二段位于髋关节侧部。

在本实用新型的实施例中，所述下肢外骨骼穿戴组件包括两个下肢穿戴外骨骼，两个所述下肢穿戴外骨骼分别连接于两个L型髋关节滑移夹的第二段。

在本实用新型的实施例中，所述下肢穿戴外骨骼上位置对应下肢分别设有大腿护板、小腿护板和臀托。

在本实用新型的实施例中，所述髋关节固定组件的所述外壳主体插接于所述安装架。

在本实用新型的实施例中，所述移动架包括底架和支架，所述底架底部设有滑动轮组，所述支架安装于所述底架上，所述安装架安装于所述支架上。

在本实用新型的实施例中，所述滑动轮组包括两个可制动的万向轮和两个定向导轮，两个定向导轮安装在所述底架的底部前排，两个所述万向轮安装在所述底架的底部后排。

在本实用新型的实施例中，所述底架上设有可转动收纳的座椅。

在本实用新型的实施例中，所述升降调节件为升降调节电缸。

由于采用上述技术方案，使得本实用新型取得的有益效果是：

本方案提供的一种分体式下肢外骨骼机器人，通过分体设置的移动支架机构和下肢穿戴外骨骼机构，能够针对患者身体运动机能恢复情况的不同采用“移动支架+外骨骼”或“单外骨骼”的康复训练方式，装卸方便，有利于提高该机器人的适用性，同时能够让康复治疗师根据患者的不同情况进行针对性的训练，进一步加速患者身体运动机能的恢复速度。

附图说明

参考附图中示出的实施例更详细地解释了上述本实用新型的特征，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中图1～5示出了本实用新型的实施例。

图1示出了分体式下肢外骨骼机器人一种视角的结构图。

图2示出了分体式下肢外骨骼机器人另一种视角的结构图。

图3示出了移动支架机构的结构图。

图4示出了髋关节固定组件的结构图。

图5示出了供电背包的结构图

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

本实施例提供了一种分体式下肢外骨骼机器人，其包括移动支架机构和下肢穿戴外骨骼机构两个核心构件，下肢穿戴外骨骼机构是辅助患者下肢运动康复、行走、关节活动等康复治疗的机器人，属于康复治疗型外骨骼。

患者在康复治疗之初一般行动能力较弱，无法自行站立，则需要配合移动支架机构，患者穿戴好下肢穿戴外骨骼机构后，配合移动支架机构进行行走、关节活动等康复治疗。而患者在康复治疗达到一定效果之后，则可以自行站立穿戴好下肢穿戴外骨骼机构进行行走康复治疗，此时则需摆脱移动支架机构方便更好地自行行走。在本实施例中下肢穿戴外骨骼机构可拆卸地安装于移动支架机构上，方便完成上述的康复治疗过程的不同阶段需求。本实施例中以二者插接的方式进行下文的详细说明，但是需要表明的是，其他等同于插接方式的结构亦可达成上述目的，例如：卡扣形式结构、螺栓形式结构等。

请结合图1、图2和图3，移动支架机构包括移动架、安装架12和升降调节件13，安装架12通过升降调节件13可升降地安装在移动架上。其中，移动架包括底架111和支架112。底架111呈“H”型，在底架111的底部设有滑动轮组方便底架111的移动，具体的，滑动轮组包括两个可制动的万向轮1112和两个定向导轮1111，两个定向导轮1111安装在底架111的底部前排，两个万向轮1112安装在底架111的底部后排。在移动过程中前排的定向导轮1111带有一定的导向作用，方便底架111的移动。

支架112为竖向结构，安装在底架111上，支架112上设有升降调节件13。移动支架机构的安装架12安装于升降调节件13上，方便不同身高人群的适配使用。优选的，升降调节件13为升降调节电缸，安装在支架112上，而安装架12则安装于升降调节电缸进行升降调节。

进一步的，支架112在底架111上的位置为一侧，而相对另一侧的上方则是下肢穿戴外骨骼机构，在使用时能够使得重心更稳。

为了方便患者进行外骨骼穿戴，在底架111上设有可转动收纳的座椅1113，当患者继续外骨骼穿戴时，翻转座椅1113放平，患者坐在座椅1113上由治疗师进行外骨骼穿戴；完成穿戴之后则竖向翻转收纳即可。

请查阅图2，下肢穿戴外骨骼机构是通过髋关节、膝关节、踝关节等节点的辅助用力，帮助患者进行关节活动和行走，其动力来源于各关节处的电机驱动，此都为下肢穿戴外骨骼的现有技术，故此处不做多余赘述，只在需配合本实施例进行描述时进行必要的结构描述。

下肢穿戴外骨骼机构包括供电背包、髋关节固定组件22和下肢外骨骼穿戴组件23；髋关节固定组件22可拆卸地安装于安装架12，下肢外骨骼穿戴组件23安装于髋关节固定组件22上位置对应患者腿部位置处，供电背包安装于髋关节固定组件22上。

供电背包是下肢穿戴外骨骼机构单独使用时的供电来源，其结构包括靠背211和电池舱212，电池舱212内安装有可以更换的蓄电池方便电力供应，电池舱212上设有舱口2122。靠背211和/或电池舱212安装在髋关节固定组件22上，其目的旨在于完成供电背包和下肢穿戴外骨骼机构的安装，优选靠背211安装在髋关节固定组件22上。

因靠背211采用碳纤维材料制成，透气轻薄强度高。适宜的，靠背211上设置腰部绑带和肩带(未予以图示)，方便与患者身体绑定。

请结合图1、图2、图4和图5，髋关节固定组件22包括两个髋关节滑移夹221、双向调节丝杆222、调节电机223和外壳主体227。其中，两个髋关节滑移夹221分别螺纹连接于双向调节丝杆222的两端，双向调节丝杆222安装于外壳主体227，双向调节丝杆222上设有蜗轮225，调节电机223的机轴上同轴固定有蜗杆224并啮合于蜗轮225。双向调节丝杆222的两段螺纹相反，故分别螺接在双向调节丝杆222上的两个髋关节滑移夹221，可以通过双向调节丝杆222的不同方向自转实现相互靠近和相互原理的效果，进而实现不同患者的髋关节宽度适应。

在空间利用和适应上，双向调节丝杆222的转动调节是通过蜗轮225和蜗杆224实现的，蜗轮225设于双向调节丝杆222上，蜗杆224同轴固定在调节电机223的机轴，当调节电机223转动的时候带动蜗杆224的转动，蜗杆224与蜗轮225啮合后带动蜗轮225的转动，进而带动双向调节丝杆222的转动。在本实施例中，考虑到双向调节丝杆222的单杆形式，固在双向调节丝杆222的上下增加了两排通杆226来提高髋关节滑移夹221滑移的稳定性。

进一步的，髋关节滑移夹221呈L型，L型的髋关节滑移夹221包括相互垂直的第一段2211和第二段2212，其中，第一段2211螺纹连接于双向调节丝杆222，第二段2212位于髋关节侧部，两个髋关节滑移夹221的第二段2212之间即形成了患者的髋关节位置空间。

如图5所示，外壳主体227是安装在安装架12上的承力结构主体，其结构上两侧设有开口方便L型的髋关节滑移夹221的第一段2211伸出。外壳主体227的底部设有插件213。适宜的，上述的安装架12上设有插槽121，外壳主体227通过自身重量稳定地插设于插槽121中，通过插接的方式，二者能够完成快速安装和拆卸，在功能上达到“移动支架+外骨骼”组合形式和“外骨骼”单独形式的使用。

请查阅图2，下肢外骨骼穿戴组件23是下肢康复机器人的现有结构，本实施例稍作结构主体介绍。下肢外骨骼穿戴组件23包括髋关节节点231、膝关节节点232和踝关节节点233；各节点之间通过连接杆或者伸缩杆进行连接，其与人体的骨骼形式结构相同。每个关节能够通过电机驱动从而配合人体行走进行转动，伸缩杆能够根据不同患者的大腿、小腿长度不同进行适应性调节。在使用过程中，各个关节在患者行走时，通过电机带动关节的转动来补偿患者进行关节活动、行走等动作的用力。

下肢穿戴外骨骼上位置对应人体分别设有大腿护板236、小腿护板237和臀托235，对患者大腿、小腿和臀部起到一定保护作用。

其中，两个髋关节转动机构伸长部的外壳上相互靠近的一侧均设置有臀托235和大腿护板236，臀托235为刚性材料制作，两个膝关节节点伸长部的外壳上相互靠近的一侧均设置有小腿护板237，任一小腿护板237均能以竖直方向为轴进行角度可固定的转动，便于患者的穿戴和穿戴后的固定，为了便于固定，踝关节节点的足底部234上包括后护板2343、足弓两侧的绑带固定耳2342以及足底部底板上的防滑纹2341。

进一步的，下肢穿戴外骨骼机构还包括扶手24，该扶手包括固定段241和转动段242，固定段241设于安装架12或者髋关节组件上，而转动段242则可转动地设于固定段241末端。扶手24的作用是在治疗早期使用“移动支架+外骨骼”组合形式进行康复时，便于患者手部握持托扶，所以本实施例中固定段固定于安装架12上，当“外骨骼”单独形式使用时，站立已经无障碍，则直接连通安装架12一并脱离即可。

以上段落中描述的实施例可以与一个或多个具体描述的替代方案相结合。特别地，所要求保护的实施例可以包含对多于一个其他实施例的引用。所要求保护的实施例可以指定所要求保护的主题的进一步限制。

在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对本实用新型的图示实施例进行许多变化。这种修改在本实用新型的范围内。本文呈现的实施例已经结合特定实施例进行了描述，这些实施例在所有方面都是说明性的而不是限制性的。替代实施例和修改对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，但是不会脱离本实用新型的范围。

从上述内容可以看出，本实用新型很好地适用于实现上述所有目的和目标，以及其它明显的和该结构固有的优点。应当理解，某些特征和子组合是有用的，并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下使用。这是在本实用新型的范围内。

在前面的详细描述中，参考了构成说明书一部分的附图，其中相同的附图标记始终表示相同的部件，并且其中通过图示的方式示出了可以实施的实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，前面的详细描述不是限制性的，实施例的范围由所附权利要求及其等同物限定。

已经使用本领域技术人员通常使用的术语描述了说明性实施例的各个方面，以向本领域其他技术人员传达其工作的实质。然而，对于本领域的技术人员来说，显然可以仅利用所描述的一些方面来实施替代实施例。出于解释的目的，阐述了具体的数字、材料和配置，以便提供对说明性实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以在没有具体细节的情况下实施替代实施例。在其他情况下，为了不模糊说明性实施例，省略或简化了众所周知的特征。

以最有助于理解说明性实施例的方式，将各种操作描述为多个分离的操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必然是顺序相关的。特别是，这些操作不需要按照呈现的顺序来执行。此外，将操作描述为单独的操作不应被解释为要求这些操作必须独立地和/或由单独的实体来执行。将实体和/或模块描述为单独的模块同样不应被解释为要求模块是单独的和/或执行单独的操作。在各种实施例中，图示和/或描述的操作、实体、数据和/或模块可以被合并、分解成更多的子部分和/或被省略。

短语“在一个实施例中”或“在实施例中”被重复使用。该短语通常不是指同一实施例；然而，它也可能是指同一实施例。术语“包括”、“具有”和“包含”是同义的，除非上下文另有规定。短语“A/B”是指“A或B”。短语“A和/或B”是指“(A)、(B)或(A和B)。”短语“A、B和C中的至少一个”是指“(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。”。

Claims (10)

1.分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，包括：

移动支架机构，所述移动支架机构包括移动架、安装架和升降调节件，所述安装架通过所述升降调节件可升降地安装在所述移动架上；

下肢穿戴外骨骼机构，所述下肢穿戴外骨骼机构包括供电背包、髋关节固定组件和下肢外骨骼穿戴组件；所述髋关节固定组件可拆卸地安装于所述安装架，所述下肢外骨骼穿戴组件安装于所述髋关节固定组件上位置对应患者腿部位置处，所述供电背包安装于所述髋关节固定组件上。

2.根据权利要求1所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节固定组件包括两个髋关节滑移夹、双向调节丝杆、调节电机和外壳主体；两个所述髋关节滑移夹分别螺纹连接于双向调节丝杆的两端，所述双向调节丝杆安装于所述外壳主体，所述双向调节丝杆上设有蜗轮，所述调节电机的机轴上同轴固定有蜗杆并啮合于所述蜗轮。

3.根据权利要求2所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节滑移夹呈L型，L型的所述髋关节滑移夹的第一段螺纹连接于所述双向调节丝杆，第二段位于髋关节侧部。

4.根据权利要求3所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述下肢外骨骼穿戴组件包括两个下肢穿戴外骨骼，两个所述下肢穿戴外骨骼分别连接于两个L型髋关节滑移夹的第二段。

5.根据权利要求4所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述下肢穿戴外骨骼上位置对应下肢分别设有大腿护板、小腿护板和臀托。

6.根据权利要求2所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节固定组件的所述外壳主体插接于所述安装架。

7.根据权利要求1所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述移动架包括底架和支架，所述底架底部设有滑动轮组，所述支架安装于所述底架上，所述安装架安装于所述支架上。

8.根据权利要求7所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述滑动轮组包括两个可制动的万向轮和两个定向导轮，两个定向导轮安装在所述底架的底部前排，两个所述万向轮安装在所述底架的底部后排。

9.根据权利要求7所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述底架上设有可转动收纳的座椅。

10.根据权利要求1所述的分体式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述升降调节件为升降调节电缸。

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