下肢康復訓練機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及醫(yī)療設備自動化領(lǐng)域，特別是涉及一種下肢康復訓練設備。本實用新型的下肢康復訓練機器人包括下肢康復訓練機構(gòu)和行走車機構(gòu)，下肢康復訓練機構(gòu)包括腰部固定座，髖關(guān)節(jié)電機，大腿連桿，大腿固定帶，膝關(guān)節(jié)電機，小腿連桿，小腿固定帶，踝關(guān)節(jié)電機，腳掌支承座；其中腰部固定座與大腿連桿、大腿連桿與小腿連桿、小腿連桿與腳掌支承座均通過轉(zhuǎn)動副連接，并在相關(guān)電機的帶動下實現(xiàn)一定角度的相對轉(zhuǎn)動形成協(xié)調(diào)的步態(tài)運動；所述行走車機構(gòu)包括車架、車輪、扶手、吊帶；本實用新型用于肢體偏癱患者下肢攣縮后的肌肉力量、關(guān)節(jié)活動度和協(xié)調(diào)性等方面的康復訓練，控制原理簡單，易于穿戴和操作，適合場合廣泛，可根據(jù)不同康復階段選擇不同模式進行訓練。
【專利說明】下肢康復訓練機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種下肢康復訓練機器人，屬于醫(yī)療康復設備自動化領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技進步和生活水平的提高，人們平均壽命普遍延長，帶來各種慢性病發(fā)病率的進一步升高。常見慢病腦中風已成為患者永久性肢體功能障礙的首要原因，腦卒中后遺留的肢體癱瘓嚴重影響患者的日常生活，甚至最基本的行走和進食功能都會受到嚴重影響。另一方面，隨著交通業(yè)的迅速發(fā)展，因交通事故造成肢體癱瘓的人數(shù)也在不斷增加。上述患者除了特定的藥物治療和早期必要的手術(shù)等治療措施外，早期正確、科學的康復訓練對于病人肢體運動功能的恢復有重要意義。
[0003]目前，傳統(tǒng)康復訓練一般為勞動密集型模式，特別是步態(tài)康復，需要至少3名以上治療師人工協(xié)助患者完成腿部及軀干的練習。醫(yī)護人員不僅勞動強度大，而且很難保證穩(wěn)定持續(xù)性運動訓練?？祻蜋C器人是一個新興的領(lǐng)域，是自動化訓練的一種有效解決方案，可以解決康復訓練勞動強度大、康復技術(shù)人員少、費用負擔重等問題。下肢康復訓練機器人主要針對下肢有運動功能障礙的患者，主要作用是幫助有下肢運動功能障礙的患者完成各種運動功能康復訓練過程。其原理是根據(jù)康復醫(yī)學理論和人機合作機器人原理，通過一套計算機控制下的步姿模擬控制系統(tǒng)，使患者模擬正常人的步伐規(guī)律進行康復訓練運動。目前下肢康復機器人已有產(chǎn)品進入臨床投入使用。但目前的康復器械遠遠不能滿足患者康復所需的智能化、人機工程化的要求。申請?zhí)枮镃N201310370758的下肢康復訓練機器人專利申請公開了一種下肢康復訓練機器人，但其系統(tǒng)支架同大地固定在一起，使患者在做康復訓練是只能固定在一個位置，本發(fā)明克服了上述發(fā)明的不足，使患者可以在一定空間范圍內(nèi)完成訓練，使訓練不再單調(diào)，并且可以通過不同的訓練模式實現(xiàn)不同的康復訓練要求，達到更好的訓練效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提聞和改善患者下肢各關(guān)節(jié)康復訓練的效果，提聞患者康復訓練的積極性，本發(fā)明提供一種下肢康復訓練機器人，可在一定空間范圍內(nèi)，使患者完成兩條腿的協(xié)調(diào)步
。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明所述下肢康復訓練機器人包括下肢康復訓練機構(gòu)和行走車機構(gòu)，所述下肢康復訓練機構(gòu)包括腰部固定座，髖關(guān)節(jié)電機，大腿連桿，大腿固定帶，膝關(guān)節(jié)電機，小腿連桿，小腿固定帶，踝關(guān)節(jié)電機，腳掌支承座；其中腰部固定座與大腿連桿、大腿連桿與小腿連桿、小腿連桿與腳掌支承座均通過轉(zhuǎn)動副連接；所述髖關(guān)節(jié)電機固定在腰部固定座上，髖關(guān)節(jié)電機輸出軸與大腿連桿連接，髖關(guān)節(jié)電機帶動大腿連桿相對于腰部固定座轉(zhuǎn)動；膝關(guān)節(jié)電機固定在大腿連桿上，膝關(guān)節(jié)電機輸出軸與小腿連桿連接，膝關(guān)節(jié)電機帶動小腿連桿相對于大腿連桿轉(zhuǎn)動；踝關(guān)節(jié)電機固定在小腿連桿上，踝關(guān)節(jié)電機輸出軸與腳掌支承座連接，踝關(guān)節(jié)電機帶動腳掌支承座相對于小腿連桿轉(zhuǎn)動；所述髖關(guān)節(jié)電機，膝關(guān)節(jié)電機和踝關(guān)節(jié)電機上均有用于測量其軸向轉(zhuǎn)角的傳感器，所述傳感器安裝在髖關(guān)節(jié)電機、膝關(guān)節(jié)電機和踝關(guān)節(jié)電機輸出軸的另一端，用于檢測人體的運動趨勢和三個轉(zhuǎn)動處的轉(zhuǎn)角值以作為電機伺服控制的位置檢測反饋信號；所述行走車機構(gòu)包括車架、車輪、扶手、吊帶，車架底部安裝四個車輪，中部安裝有扶手，上部安裝有吊帶，用于吊起康復者，使其不會摔倒。
[0007]進一步的所述大腿連桿包括大腿上連桿與大腿下連桿，之間通過移動副連接，所述小腿連桿包括小腿上連桿和小腿下連桿，之間通過移動副連接，兩個移動副均可由鎖緊旋鈕鎖緊，用于不同身高的康復者訓練時調(diào)整大腿連桿和小腿連桿的長度；
[0008]進一步的所述下肢康復訓練機器人的髖關(guān)節(jié)電機的轉(zhuǎn)角范圍為O度?40度；膝關(guān)節(jié)電機轉(zhuǎn)角范圍為O度?60度；踝關(guān)節(jié)電機的轉(zhuǎn)角范圍為O度?40度。
[0009]進一步的所述下肢康復訓練機器人的車架底部的四個車輪為減震萬向腳輪。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:易于穿戴和操作，控制原理簡便，適用場合廣泛，可根據(jù)不同康復階段選擇不同模式進行訓練。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是下肢康復訓練機器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是散關(guān)節(jié)電機連接不意圖。
[0013]圖中:腰部固定座1，髖關(guān)節(jié)電機2，大腿上連桿3，大腿下連桿12，大腿固定帶4，膝關(guān)節(jié)電機5，小腿上連桿6，小腿下連桿7，踝關(guān)節(jié)電機8，腳掌支承座9，車輪10，小腿固定帶11，鎖緊旋鈕13，扶手14，吊帶15，車架16，傳感器17。

【具體實施方式】
[0014]本實施例中的下肢康復訓練機器人包括下肢康復訓練機構(gòu)和行走車機構(gòu)，其中下肢康復訓練機構(gòu)包括腰部固定座1，髖關(guān)節(jié)電機2，大腿上連桿3，大腿下連桿12，大腿固定帶4，膝關(guān)節(jié)電機5，小腿上連桿6，小腿下連桿7，踝關(guān)節(jié)電機8，腳掌支承座9，小腿固定帶11，鎖緊旋鈕13。大腿上連桿3與大腿下連桿12通過移動副連接，小腿上連桿6和小腿下連桿7之間通過移動副連接，兩個移動副均可由鎖緊旋鈕13鎖緊。腰部固定座I與大腿上連桿3通過轉(zhuǎn)動副連接；大腿下連桿12與小腿上連桿6通過轉(zhuǎn)動副連接；小腿下連桿7與腳掌支承座9通過轉(zhuǎn)動副連接。髖關(guān)節(jié)電機2固定在腰部固定座I上，髖關(guān)節(jié)電機2輸出軸與大腿上連桿3連接。髖關(guān)節(jié)電機2帶動大腿上連桿相對于腰部固定座I轉(zhuǎn)動。膝關(guān)節(jié)電機5固定在大腿下連桿12上，膝關(guān)節(jié)電機5輸出軸與小腿上連桿6連接。膝關(guān)節(jié)電機5帶動小腿上連桿6相對于大腿下連桿12轉(zhuǎn)動。踝關(guān)節(jié)電機8固定在小腿下連桿7上，踝關(guān)節(jié)電機8輸出軸與腳掌支承座9連接。踝關(guān)節(jié)電機8帶動腳掌支承座9相對于小腿下連桿7轉(zhuǎn)動。傳感器17安裝在髖關(guān)節(jié)電機2、膝關(guān)節(jié)電機5和踝關(guān)節(jié)電機8輸出軸的另一端，用于檢測人體的運動趨勢和三個轉(zhuǎn)動處的轉(zhuǎn)角值以作為電機伺服控制的位置檢測反饋信號。髖關(guān)節(jié)電機2輸出軸轉(zhuǎn)角范圍為O度?40度，膝關(guān)節(jié)電機5輸出軸轉(zhuǎn)角范圍為O度?60度，踝關(guān)節(jié)電機8輸出軸轉(zhuǎn)角范圍為O度?40度。
[0015]行走車機構(gòu)包括車架16、車輪10，扶手14，吊帶15。車架16底部安裝四個車輪10，優(yōu)選的四個車輪10為減震萬向腳輪，中部安裝有扶手，上部為吊帶15，用于吊起康復者，使其不會摔倒。
[0016]患者進行康復訓練時，可將康復訓練機器人放置在室外或室內(nèi)環(huán)境中，首先將腰部固定座I固定在患者腰部，再將大腿和小腿通過大腿固定帶4和小腿固定帶11分別進行固定，根據(jù)患者的大腿和小腿長度調(diào)整大腿上連桿3、大腿下連桿12的相對位置，使其與患者的大腿長度相適應，調(diào)整小腿上連桿6、小腿下連桿7的相對位置，使其與患者的小腿長度相適應，使所述下肢訓練機器人的各轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與人體個關(guān)節(jié)對應，并將鎖緊旋鈕13鎖緊?；颊咭话阌幸粭l腿為健康腿，一條腿為待康復腿，首先由連接在健康腿一側(cè)的康復訓練機構(gòu)中各電機輸出軸處的傳感器檢測行走過程中各時刻轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)角值，然后生成單個腿行走的步態(tài)數(shù)據(jù)。健康腿行走結(jié)束后，待康復腿上的康復訓練機構(gòu)根據(jù)生成的步態(tài)數(shù)據(jù)，由髖關(guān)節(jié)電機2，膝關(guān)節(jié)電機5，踝關(guān)節(jié)電機8帶動康復訓練機構(gòu)運動，最終使待康復腿完成行走步態(tài)。如此循環(huán)進行，使待康復腿得到康復訓練。
[0017]可根據(jù)患者當前活動狀態(tài)選擇三種不同康復訓練模式。訓練初期模式適用于下肢完全不能活動患者，該模式可由機器人腿部三個關(guān)節(jié)電機帶動人體完成正常步態(tài)運動；訓練中期模式適用于下肢具有一定自主活動能力時期的患者，該模式可由傳感器檢測人體運動趨勢，再由機器人腿帶動人體完成步態(tài)運動；訓練后期模式適用于下肢能夠自主完成步態(tài)運動的患者，該模式中由人體主動運動，機器人腿對人體施加一定阻尼，來促進人體機能進一步恢復。
[0018]本發(fā)明可應用于腦卒中(腦梗塞、腦出血)造成的肢體偏癱患者下肢攣縮后的肌肉力量、關(guān)節(jié)活動度和協(xié)調(diào)性等方面的康復訓練，也可用于預防下肢各關(guān)節(jié)攣縮，操作舒適、方便，適合場合廣泛。
【權(quán)利要求】
1.一種下肢康復訓練機器人，包括下肢康復訓練機構(gòu)和行走車機構(gòu)，其特征在于下肢康復訓練機構(gòu)包括腰部固定座，髖關(guān)節(jié)電機，大腿連桿，大腿固定帶，膝關(guān)節(jié)電機，小腿連桿，小腿固定帶，踝關(guān)節(jié)電機，腳掌支承座；其中腰部固定座與大腿連桿、大腿連桿與小腿連桿、小腿連桿與腳掌支承座均通過轉(zhuǎn)動副連接；所述髖關(guān)節(jié)電機固定在腰部固定座上，髖關(guān)節(jié)電機輸出軸與大腿連桿連接，髖關(guān)節(jié)電機帶動大腿連桿相對于腰部固定座轉(zhuǎn)動；膝關(guān)節(jié)電機固定在大腿連桿上，膝關(guān)節(jié)電機輸出軸與小腿連桿連接，膝關(guān)節(jié)電機帶動小腿連桿相對于大腿連桿轉(zhuǎn)動；踝關(guān)節(jié)電機固定在小腿連桿上，踝關(guān)節(jié)電機輸出軸與腳掌支承座連接，踝關(guān)節(jié)電機帶動腳掌支承座相對于小腿連桿轉(zhuǎn)動；所述髖關(guān)節(jié)電機，膝關(guān)節(jié)電機和踝關(guān)節(jié)電機上均有用于測量其軸向轉(zhuǎn)角的傳感器，所述傳感器安裝在髖關(guān)節(jié)電機、膝關(guān)節(jié)電機和踝關(guān)節(jié)電機輸出軸的另一端，用于檢測人體的運動趨勢和三個轉(zhuǎn)動處的轉(zhuǎn)角值以作為電機伺服控制的位置檢測反饋信號；所述行走車機構(gòu)包括車架、車輪、扶手、吊帶，車架底部安裝四個車輪，中部安裝有扶手，上部安裝有吊帶，用于吊起康復者，使其不會摔倒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下肢康復訓練機器人，其特征在于:所述大腿連桿包括大腿上連桿與大腿下連桿，之間通過移動副連接，所述小腿連桿包括小腿上連桿和小腿下連桿，之間通過移動副連接，兩個移動副均可由鎖緊旋鈕鎖緊，用于不同身高的康復者訓練時調(diào)整大腿連桿和小腿連桿的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述康復訓練機器人的髖關(guān)節(jié)電機的轉(zhuǎn)角范圍為O度?40度；膝關(guān)節(jié)電機轉(zhuǎn)角范圍為O度?60度；踝關(guān)節(jié)電機的轉(zhuǎn)角范圍為O度?40度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下肢康復訓練機器人，其特征在于所述車架底部的四個車輪為減震萬向腳輪。
【文檔編號】A61H3/04GK204033704SQ201420186140
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】崔建忠, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:崔建忠, 崔穎, 高俊玲