本發(fā)明涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械領(lǐng)域的機(jī)器人，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)人在正常行走時(shí)足部位姿的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

腦卒中是一種高發(fā)病率的世界范圍疾病，它的存在嚴(yán)重影響了人類(lèi)的生命與健康。腦卒中對(duì)行走功能有著嚴(yán)重的影響，有分析表明，接近2/3的腦卒中幸存者將失去行走能力。因此，重獲行走能力，恢復(fù)站立平衡功能是腦卒中患者康復(fù)治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)臨床研究表明，重復(fù)而精確的康復(fù)訓(xùn)練能夠有效緩解病癥。針對(duì)這一目標(biāo)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家研制出了Lokomat，ALEX，LOPES等機(jī)器人，以幫助患者完成康復(fù)訓(xùn)練。然而，此類(lèi)機(jī)器人系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高昂，一般家庭難以承擔(dān)高額的醫(yī)療費(fèi)用，且該類(lèi)設(shè)備多用于康復(fù)中心，患者鍛煉時(shí)間有限，效果難以得到保證。因此，有必要研制一種小型、家庭用下肢康復(fù)機(jī)器人。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201410073019.9公開(kāi)了“一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人”，該機(jī)器人能夠生成一種與人體步態(tài)類(lèi)似的類(lèi)橢圓軌跡，但與正常步態(tài)有較大區(qū)別。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201210277695.9公開(kāi)了“一種通過(guò)綁縛腳與小腿帶動(dòng)人進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的裝置”借助平面連桿組合機(jī)構(gòu)生成了較接近正常步態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡，但未能實(shí)現(xiàn)行走時(shí)的足部姿態(tài)。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201110160875.4公開(kāi)了“踏板式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練器趾骨關(guān)節(jié)的康復(fù)機(jī)構(gòu)”，該機(jī)構(gòu)具有大腿、小腿、腳踝和趾骨的驅(qū)動(dòng)能力，但與人在正常行走時(shí)的姿態(tài)仍有較大差別。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)WO2013033855A3公開(kāi)了“Gait training apparatus for generating a natural gait pattern”，該機(jī)器人能夠很好的實(shí)現(xiàn)正常足部位姿，但仍需設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人速度控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種實(shí)現(xiàn)行走足部位姿的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人。根據(jù)患者的身體特征及康復(fù)師的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)與患者相匹配的目標(biāo)足部位姿，使用本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出針對(duì)特定患者或特定目標(biāo)群體的康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，通過(guò)機(jī)器人帶動(dòng)患者足部，進(jìn)一步帶動(dòng)患者下肢完成相應(yīng)康復(fù)訓(xùn)練。本發(fā)明的特征是，本發(fā)明機(jī)構(gòu)能夠精確實(shí)現(xiàn)人在正常行走時(shí)的足部位姿，且僅需使用勻速電機(jī)即可完成機(jī)器人速度控制，因而制造成本低、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，能夠滿足一般家庭使用需求。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種實(shí)現(xiàn)行走足部位姿的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人，包括機(jī)架、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置，所述機(jī)架上端為懸吊裝置，所述機(jī)架下端設(shè)有左右兩套相同的、均與所述傳動(dòng)裝置相連的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架的底部設(shè)有底座；所述動(dòng)力裝置安裝在所述機(jī)架上，所述傳動(dòng)裝置同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩套末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述懸吊裝置包括固定在所述機(jī)架上方的支架，所述支架的前端設(shè)有懸掛，所述支架的后端設(shè)有承重塊，所述懸掛通過(guò)繩纜與承重塊相連；所述機(jī)架兩端分別設(shè)有一固定架，兩套末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與兩套固定架一一對(duì)應(yīng)相連；所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括軌跡發(fā)生單元和姿態(tài)控制單元；所述軌跡發(fā)生單元包括由所述傳動(dòng)裝置依次帶動(dòng)的第一曲柄、設(shè)置在所述第一曲柄上的轉(zhuǎn)動(dòng)槽凸輪和安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)槽凸輪內(nèi)的第一凸輪滾子，所述第一凸輪滾子與一推桿的一端鉸接，所述推桿的另一端固連有滑塊，所述滑槽與固定在所述固定架上的一滑槽互動(dòng)配合，所述滑塊依次鉸接有第一連桿、第二連桿、第三連桿和第一擺桿，所述第二連桿同時(shí)與所述第一曲柄鉸接；所述姿態(tài)控制單元包括由所述傳動(dòng)裝置帶動(dòng)的第二曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二曲柄上套裝有第二凸輪滾子，所述固定架上設(shè)有固定槽凸輪，所述第二凸輪滾子嵌裝在所述固定槽凸輪內(nèi)，所述第二凸輪滾子鉸接有一導(dǎo)塊，所述導(dǎo)塊依次鉸接有第四連桿、第二擺桿、第五連桿和踏板；所述導(dǎo)塊在所述第二凸輪滾子的帶動(dòng)下在所述第二曲柄上滑動(dòng)；所述第二擺桿與所述第一擺桿和所述第三連桿同時(shí)鉸接于一鉸接點(diǎn)；所述踏板同時(shí)與所述第三連桿鉸接；左右側(cè)兩套末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的第一曲柄或第二曲柄均相應(yīng)的以180°相位差安裝。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)行走足部位姿的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人，其中，所述動(dòng)力裝置為勻速電機(jī)。所述傳動(dòng)裝置將動(dòng)力裝置的動(dòng)力同時(shí)傳遞為第一曲柄和第二曲柄。

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所述的下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)能夠生成正常人體步態(tài)軌跡，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)人在正常行走時(shí)的足部姿態(tài)，克服了現(xiàn)有技術(shù)不能精確實(shí)現(xiàn)人在正常行走時(shí)的足部位姿的不足。此外，本發(fā)明只需使用一臺(tái)勻速電機(jī)進(jìn)行機(jī)器人速度控制，簡(jiǎn)化了機(jī)器人控制系統(tǒng)，降低了制造成本，進(jìn)而適用于一般家庭使用。較外骨骼機(jī)器人而言，本發(fā)明解除了機(jī)器人對(duì)患者腿部的約束，舒適性更佳。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總體裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的左側(cè)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖右視圖。

圖3是本發(fā)明的左側(cè)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖左視圖。

圖中：

1-左側(cè)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2-傳動(dòng)裝置 3-動(dòng)力裝置

4-機(jī)架 51-承重塊 52-繩纜

53-支架 54-懸掛 6-固定架

7-右側(cè)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu) 8-底座 101-第一曲柄

102-轉(zhuǎn)動(dòng)槽凸輪 103-第一凸輪滾子 104-推桿

105-滑塊 106-滑槽 107-第一連桿

108-第一擺桿 109-第三連桿 110-第二連桿

111-踏板 112-第五連桿 113-第二擺桿

114-第四連桿 115-固定槽凸輪 116-第二曲柄

117-第二凸輪滾子 118-導(dǎo)塊

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種實(shí)現(xiàn)行走足部位姿的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人，包括機(jī)架4、動(dòng)力裝置3、傳動(dòng)裝置2，所述機(jī)架4上端為懸吊裝置，所述機(jī)架4下端設(shè)有左右兩套相同的、均與所述傳動(dòng)裝置2相連的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、7，所述機(jī)架4的底部設(shè)有底座8；所述動(dòng)力裝置3安裝在所述機(jī)架4上，通常為了安全起見(jiàn)，在機(jī)架4上安裝有安全護(hù)罩，通過(guò)所述傳動(dòng)裝置2，同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述兩套末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、7；所述動(dòng)力裝置3所用電機(jī)選用勻速電機(jī)。所述懸吊裝置包括固定在所述機(jī)架4上方的支架53，所述支架53的前端設(shè)有懸掛54，所述支架53的后端設(shè)有承重塊51，所述懸掛54通過(guò)繩纜52與承重塊51相連；所述機(jī)架4兩端分別設(shè)有一固定架6，兩套末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與兩套固定架6一一對(duì)應(yīng)相連。

如圖2和圖3所示，所述末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)1包括軌跡發(fā)生單元和姿態(tài)控制單元。

所述軌跡發(fā)生單元包括由所述傳動(dòng)裝置2依次帶動(dòng)的第一曲柄101、設(shè)置在所述第一曲柄101上的轉(zhuǎn)動(dòng)槽凸輪102和安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)槽凸輪102內(nèi)的第一凸輪滾子103，所述第一凸輪滾子103與一推桿104的一端鉸接，所述推桿104的另一端固連有滑塊105，所述滑槽105與固定在所述固定架6上的一滑槽106互動(dòng)配合，所述滑塊105依次鉸接有第一連桿107、第二連桿110、第三連桿109和第一擺桿108，所述第二連桿110同時(shí)與所述第一曲柄101鉸接。

所述姿態(tài)控制單元包括由所述傳動(dòng)裝置2帶動(dòng)的第二曲柄116轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二曲柄116上套裝有第二凸輪滾子117，所述固定架6上設(shè)有固定槽凸輪115，所述第二凸輪滾子117嵌裝在所述固定槽凸輪115內(nèi)，所述第二凸輪滾子117鉸接有一導(dǎo)塊118，所述導(dǎo)塊118依次鉸接有第四連桿114、第二擺桿113、第五連桿112和踏板111；所述導(dǎo)塊118在所述第二凸輪滾子117的帶動(dòng)下在所述第二曲柄116上滑動(dòng)。

所述第二擺桿113與所述第一擺桿108和所述第三連桿109同時(shí)鉸接于一鉸接點(diǎn)，即所述第二擺桿113上具有三個(gè)鉸接點(diǎn)分別與所述第四連桿114、第五連桿112和第一擺桿108與第三連桿109的鉸接點(diǎn)鉸接。所述踏板111同時(shí)與所述第三連桿109鉸接；即所述第三連桿109上具有三個(gè)鉸接點(diǎn)分別與所述第一擺桿108、第二連桿110和所述踏板111鉸接。

本發(fā)明中，左右側(cè)兩套末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的第一曲柄101或第二曲柄116均相應(yīng)的以180°相位差安裝。所述傳動(dòng)裝置2將動(dòng)力裝置3的動(dòng)力同時(shí)傳遞給第一曲柄101和第二曲柄116。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。