基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，包括腰部裝置、兩個(gè)左右對(duì)稱的腿部裝置和兩個(gè)左右對(duì)稱的足部裝置；腰部裝置穿戴在人體腰間部位，包括腰部支撐部件、腰部驅(qū)動(dòng)裝置、腰部運(yùn)動(dòng)部件、腰帶和連腿件；腿部裝置與腰部裝置鉸接，并通過柔性綁帶與人體腿部綁緊，包括腿部驅(qū)動(dòng)裝置、大腿部件和小腿部件；足部裝置穿戴在人體腳部，與腿部裝置的底端鉸接，包括足部驅(qū)動(dòng)裝置、腳支架和底板。本發(fā)明用于幫助病患或者老人完成腰部運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的下肢康復(fù)訓(xùn)練，提高下肢康復(fù)訓(xùn)練效果，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于穿戴，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以滿足不同體型的人群，適用范圍廣泛，且腰部機(jī)構(gòu)可以滿足不同步速下的腰部運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
【專利說明】
基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療康復(fù)器械，具體是一種基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)人口老齡化的加劇，血管疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病造成患者肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙從而引發(fā)偏癱的人數(shù)不斷增多；隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高，交通運(yùn)輸工具迅速增多，因交通事故造成神經(jīng)損傷或肢體損傷而不能正常行走的人數(shù)不斷增多，給家庭和社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。在康復(fù)治療過程中，改善患者的行走能力，提高其生活自理能力，是使其回歸社會(huì)的重要方面，因此恢復(fù)獨(dú)立行走能力是康復(fù)治療努力的首要目標(biāo)。
[0003]下肢康復(fù)機(jī)器人是康復(fù)工程的產(chǎn)物，能通過機(jī)器引導(dǎo)肢體做各種指定的重復(fù)性康復(fù)訓(xùn)練，對(duì)控制肢體運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)刺激并重建，達(dá)到恢復(fù)下肢運(yùn)動(dòng)功能的目的，是一種有效的臨床干預(yù)手段。
[0004]下肢康復(fù)機(jī)器人的歷史尚短，但發(fā)展迅速。瑞士L0K0MAT機(jī)器人于1999年研制成功，是出現(xiàn)最早的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人；日本研制了HAL系列的穿戴式助力機(jī)器人，是世界上第一款商用外骨骼機(jī)器人;美國(guó)ELEGS下肢康復(fù)機(jī)器人配備了一對(duì)拐杖，并在其中安裝了傳感器來獲取操作者的運(yùn)動(dòng)意圖；荷蘭LOPES下肢動(dòng)力外骨骼除了提供正常關(guān)節(jié)的自由度外，還設(shè)計(jì)了盆骨上下移動(dòng)的自由度。在國(guó)內(nèi)，下肢康復(fù)機(jī)器人的研究工作起步較晚，清華大學(xué)研制了步行康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)GRTS;浙江大學(xué)研制一款下肢輔助行走外骨骼機(jī)構(gòu)，采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，半主動(dòng)的控制方式。國(guó)內(nèi)其他科研機(jī)構(gòu)也相繼展開了下肢康復(fù)機(jī)器人的研究，但總體來說還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，距離商用推廣還任重道遠(yuǎn)。
[0005]現(xiàn)有的下肢康復(fù)機(jī)器人存在下列缺陷和不足:(I)下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠擬人化，包括自由度的配置、骨骼結(jié)構(gòu)與人體的貼合度、適應(yīng)不同體型穿戴者的調(diào)節(jié)性等；
(2)下肢康復(fù)機(jī)器人的研究多集中于腿部機(jī)構(gòu)和足部機(jī)構(gòu)，對(duì)腰部機(jī)構(gòu)的研究較少，忽略了步行訓(xùn)練時(shí)的腰部運(yùn)動(dòng)；(3)下肢康復(fù)機(jī)器人多體積龐大，過于笨重，且功能單一，價(jià)格昂貴，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，包括腰部裝置、兩個(gè)左右對(duì)稱的腿部裝置和兩個(gè)左右對(duì)稱的足部裝置；
[0008]所述腰部裝置包括腰部支撐部件、第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置、第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置、第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置、腰部運(yùn)動(dòng)部件、腰帶、第一連腿件和第二連腿件，所述腰部支撐部件的兩端分別與第一連腿件和第二連腿件鉸接，鉸接處分別安裝第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置和第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)第一連腿件和第二連腿件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述腰部運(yùn)動(dòng)部件安裝于腰部支撐部件上，腰部運(yùn)動(dòng)部件的末端與腰帶相連，通過第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)腰帶模擬人體步行時(shí)的骨盆運(yùn)動(dòng)；
[0009]所述腿部裝置包括第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置、第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置、第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置、大腿部件和小腿部件;所述大腿部件與腰部的第一連腿件或第二連腿件鉸接，鉸接處安裝第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)大腿部件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述小腿部件與大腿部件的底端鉸接，鉸接處安裝第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)小腿部件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置安裝于大腿部件上，帶動(dòng)大腿部件沿大腿部件長(zhǎng)度方向扭轉(zhuǎn)；
[0010]所述足部裝置包括足部驅(qū)動(dòng)裝置、腳支架和底板;所述腳支架和底板固定，所述底板與小腿部件的底端鉸接，鉸接處安裝足部驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)足部裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為:
[0012](I)本發(fā)明根據(jù)步行訓(xùn)練的腰部運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)腰部運(yùn)動(dòng)部件的滑動(dòng)桿位置，其腰部裝置能夠模擬康復(fù)步行訓(xùn)練中不同步速下的腰部運(yùn)動(dòng)軌跡，滿足康復(fù)治療過程中不同階段的康復(fù)步速要求；
[0013](2)本發(fā)明對(duì)不同穿戴者的佩帶要求有較好的適應(yīng)性:通過腰部支撐部件的調(diào)節(jié)可以滿足不同穿戴者的寬度要求，通過腰部運(yùn)動(dòng)部件的調(diào)節(jié)可以滿足不同穿戴者的高度要求，通過大、小腿部件的調(diào)節(jié)可以滿足不同穿戴者大、小腿長(zhǎng)度的要求；
[0014](3)本發(fā)明的腿部裝置在模擬人體髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)腿部機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心在人腿中心骨骼上，同時(shí)，在大腿部件靠近膝關(guān)節(jié)處預(yù)留一個(gè)局部旋轉(zhuǎn)自由度來彌補(bǔ)大腿處外骨骼與人體腿骨之間由于腿部肌肉變形而引起的不匹配問題(特別是穿戴者處于坐立狀態(tài))，符合人機(jī)工程的要求，提高了穿戴的舒適性；
[0015](4)本發(fā)明設(shè)計(jì)了下肢康復(fù)機(jī)器人的足部裝置，除腳踝處的伸屈自由度外在腳支架鉸接處留有一個(gè)局部旋轉(zhuǎn)自由度，方便人體腳部做旋轉(zhuǎn)康復(fù)訓(xùn)練，另外，其足部裝置設(shè)置為雙腳底板，腳支架下端也安有一個(gè)小底板，在穿戴者做腳部局部康復(fù)訓(xùn)練時(shí)能夠由大底板承擔(dān)康復(fù)機(jī)器人整體的重力，減輕穿戴者的負(fù)擔(dān)；
[0016](5)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于實(shí)現(xiàn)，采用輕質(zhì)材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的腰部裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的大腿部件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明的小腿部件和足部裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，包括腰部裝置1、兩個(gè)左右對(duì)稱的腿部裝置2和兩個(gè)左右對(duì)稱的足部裝置3;
[0022]所述腰部裝置I包括腰部支撐部件4、第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-1、第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-2、第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-3、腰部運(yùn)動(dòng)部件6、腰帶7、第一連腿件8-1和第二連腿件8-2，所述腰部支撐部件4的兩端分別與第一連腿件8-1和第二連腿件8-2鉸接，鉸接處分別安裝第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-2和第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-3，驅(qū)動(dòng)第一連腿件8-1和第二連腿件8-2轉(zhuǎn)動(dòng)，所述腰部運(yùn)動(dòng)部件6安裝于腰部支撐部件4上，腰部運(yùn)動(dòng)部件6的末端與腰帶7相連，通過第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-1驅(qū)動(dòng)腰帶7模擬人體步行時(shí)的骨盆運(yùn)動(dòng)；
[0023]所述腿部裝置2包括第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-1、第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-2、第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-3、大腿部件10和小腿部件11;所述大腿部件10與腰部的第一連腿件8-1或第二連腿件8-2鉸接，鉸接處安裝第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-2驅(qū)動(dòng)大腿部件10轉(zhuǎn)動(dòng)，所述小腿部件11與大腿部件10的底端鉸接，鉸接處安裝第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-3驅(qū)動(dòng)小腿部件11轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-1安裝于大腿部件10上，帶動(dòng)大腿部件10沿大腿部件10長(zhǎng)度方向扭轉(zhuǎn)；
[0024]所述足部裝置3包括足部驅(qū)動(dòng)裝置12、腳支架13和底板14;所述腳支架13和底板14固定，所述底板14與小腿部件11的底端鉸接，鉸接處安裝足部驅(qū)動(dòng)裝置12驅(qū)動(dòng)足部裝置3轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]進(jìn)一步的，如圖2(a)所示，所述腰部支撐部件4包括中間支撐件4-1、第一滑動(dòng)件4-2和第二滑動(dòng)件4-3，所述第一滑動(dòng)件4-2和第二滑動(dòng)件4-3在中間支撐件4-1的槽中滑動(dòng)，第一滑動(dòng)件4-2、第二滑動(dòng)件4-3以及中間支撐件4-1的槽上設(shè)置有多組螺栓孔，第一滑動(dòng)件4-2、第二滑動(dòng)件4-3與中間支撐件4-1通過螺栓固定連接，選擇不同位置的螺栓能夠調(diào)節(jié)腰帶的寬度;所述第一滑動(dòng)件4-2和第二滑動(dòng)件4-3分別與第一連腿件8-1和第二連腿件8-2鉸接，鉸接處安裝第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-2和第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-3，驅(qū)動(dòng)第一連腿件8-1和第二連腿件8-2轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]進(jìn)一步的，如圖2(a)、圖2(b)所示，所述腰部運(yùn)動(dòng)部件6包括小錐齒輪6-1、大錐齒輪軸6-2、滑動(dòng)頭6-3、后嵌套6-4、連桿6-5、中心移動(dòng)件6_6、連接件6_7、小錐齒輪軸6_8、第一滑動(dòng)桿6-9、第二滑動(dòng)桿6-10、第一嵌套6-11和第二嵌套6-12;
[0027]所述腰部運(yùn)動(dòng)部件6通過中心移動(dòng)件6-6與中間支撐件4-1滑動(dòng)連接，第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-1安裝在小錐齒輪6-1上，小錐齒輪6-1與大錐齒輪軸6-2嚙合，滑動(dòng)頭6-3與大錐齒輪軸6-2的曲柄滑動(dòng)連接，后嵌套6-4由滑動(dòng)頭6-3帶動(dòng)作左右平動(dòng)，通過與中間支撐件4-1滑動(dòng)連接的連桿6-5將平動(dòng)傳遞給與連桿6-5鉸接的中心移動(dòng)件6-6，中心移動(dòng)件6-6在中間支撐件4-1的滑槽內(nèi)左右滑動(dòng)，所述小錐齒輪軸6-8與連接件6-7鉸接，同時(shí)還與大錐齒輪軸6-2嚙合，所述第一滑動(dòng)桿6-9和第二滑動(dòng)桿6-10均與小錐齒輪軸6-8滑動(dòng)連接，小錐齒輪軸6-8分別帶動(dòng)第一滑動(dòng)桿6-9和第二滑動(dòng)桿6-10轉(zhuǎn)動(dòng)，第一嵌套6-11和第二嵌套6-12分別由第一滑動(dòng)桿6-9和第二滑動(dòng)桿6-10帶動(dòng)作上下平動(dòng);所述腰帶7與中心移動(dòng)件6-6通過圓柱副連接，并由第一嵌套6-11和第二嵌套6-12的上端支撐，腰帶7通過柔性綁帶系在人體腰間部位。
[0028]進(jìn)一步的，如圖3(a)、圖3(b)所示，所述大腿部件10包括小齒輪10-1、大腿上桿10-
2、大腿中桿10-3、大腿下桿10-4和連膝件10-5，所述大腿部件10通過大腿上桿10-2與腰部的第一連腿件8-1或第二連腿件8-2鉸接，鉸接處安裝第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-2驅(qū)動(dòng)大腿部件10轉(zhuǎn)動(dòng)，大腿上桿10-2和大腿中桿10-3上分別設(shè)置有弧形滑槽和齒圈，所述齒圈由小齒輪10-1帶動(dòng)在弧形滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪10-1上安裝第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-1，大腿下桿10-4與大腿中桿10-3上設(shè)置有多個(gè)不同高度的螺栓孔，大腿下桿10-4與大腿中桿10-3通過螺栓固定連接;連膝件10-5上端的外齒圈與大腿下桿10-4下端的內(nèi)齒圈通過嚙合連接;所述大腿部件10通過柔性綁帶系綁在人的大腿上。
[0029]進(jìn)一步的，如圖4所示，所述小腿部件11包括小腿上桿11-1和小腿下桿11-2，小腿上桿11-1與連膝件10-5的底端鉸接，鉸接處安裝第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-3驅(qū)動(dòng)小腿部件11轉(zhuǎn)動(dòng)，小腿下桿11-2與小腿上桿11-1上設(shè)置有多個(gè)不同高度的螺栓孔，小腿下桿11-2與小腿上桿11-1通過螺栓固定連接;所述小腿部件11通過柔性綁帶系綁在人的小腿上。
[0030]進(jìn)一步的，所述腳支架13包括轉(zhuǎn)板13-1、連接板13-2、腳上板13-3和腳下板13-4，轉(zhuǎn)板13-1和底板14連接，底板14與小腿下桿11-2的底端鉸接，鉸接處安裝足部驅(qū)動(dòng)裝置12驅(qū)動(dòng)足部裝置3轉(zhuǎn)動(dòng)，連接板13-2與轉(zhuǎn)板13-1通過螺栓固定連接，腳上板13-3與連接板13-2通過螺栓13-5鉸接，腳下板13-4與腳上板13-3上設(shè)置有不同高度的螺栓孔，腳下板13-4與腳上板13-3通過螺栓固定連接。底板14直接與地面接觸，支撐整個(gè)基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人。
[0031]基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人的腰部裝置1、腿部裝置2和足部裝置3分別穿在人體的腰部、腿部和腳部，通過外骨骼的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)人體相應(yīng)部位作整體或局部的康復(fù)訓(xùn)練。
[0032]所述腰部裝置I通過腰部支撐部件4的第一滑動(dòng)件4-2和第二滑動(dòng)件4-3調(diào)節(jié)滿足不同穿戴者對(duì)于腰帶的寬度要求;通過腰部運(yùn)動(dòng)部件6的連接件6-7調(diào)節(jié)滿足不同穿戴者對(duì)于腰帶的高度要求。腰部裝置I能夠模擬康復(fù)患者步行訓(xùn)練的腰部運(yùn)動(dòng)軌跡，通過調(diào)節(jié)其腰部運(yùn)動(dòng)部件6可以適應(yīng)不同步速下的腰部運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0033]所述腿部裝置2模擬人體髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)腿部機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心在人腿中心骨骼上，在靠近膝關(guān)節(jié)處預(yù)留一個(gè)局部旋轉(zhuǎn)自由度，彌補(bǔ)大腿處外骨骼與人體腿骨由于腿部肌肉變形引起的不匹配問題。
[0034]所述足部裝置3通過調(diào)節(jié)腳支架13，可以滿足不同穿戴者對(duì)于腳部高度的要求，并在腳支架13鉸接處留有一個(gè)局部旋轉(zhuǎn)自由度，方便人體腳部做旋轉(zhuǎn)康復(fù)訓(xùn)練。
[0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0036]實(shí)施例
[0037]結(jié)合圖1，本實(shí)施例以基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人帶動(dòng)穿戴者作下肢康復(fù)步行訓(xùn)練為例，基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人包括腰部裝置1、腿部裝置2和足部裝置3，分別通過柔性綁帶系或穿在人體腰部、腿部和腳部，通過外骨骼的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)人體相應(yīng)部位作步行康復(fù)訓(xùn)練。
[0038]結(jié)合圖2，腰部裝置I中通過調(diào)節(jié)第一滑動(dòng)件4-2和第二滑動(dòng)件4-3在中間支撐件的位置來調(diào)節(jié)腰部機(jī)構(gòu)的寬度，通過調(diào)節(jié)連接件6-7在中間支撐件4-1的位置來調(diào)節(jié)腰部機(jī)構(gòu)的高度；由第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-1驅(qū)動(dòng)大錐齒輪軸6-2轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)頭6-3在大錐齒輪軸6-2的位置由訓(xùn)練步速?zèng)Q定，帶動(dòng)后嵌套6-4左右平動(dòng)，通過連桿6-5將左右平動(dòng)傳遞到中心移動(dòng)件6-6上，中心移動(dòng)件6-6通過圓柱副與腰帶7鉸接并帶動(dòng)腰帶7左右移動(dòng);大錐齒輪軸6-2轉(zhuǎn)動(dòng)，通過嚙合將運(yùn)動(dòng)傳遞至小錐齒輪軸6-8及第一滑動(dòng)桿6-9、第二滑動(dòng)桿6-10，第一嵌套6-11和第二嵌套6-12在第一滑動(dòng)桿6-9和第二滑動(dòng)桿6-10的帶動(dòng)下上下平動(dòng)，第一嵌套6-11和第二嵌套6-12上端支撐腰帶7下端引導(dǎo)腰帶7上下移動(dòng);第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-2和第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置5-3驅(qū)動(dòng)第一連腿件8-1和第二連腿件8-2帶動(dòng)腿部和足部機(jī)構(gòu)作側(cè)向伸展運(yùn)動(dòng)。
[0039]結(jié)合圖3，大腿上桿10-2與腰部的第一連腿件8-1或第二連腿件8-2鉸接，由第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-2驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)大腿部件10轉(zhuǎn)動(dòng);第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-1驅(qū)動(dòng)小齒輪10-1，通過與大腿中桿10-3的齒圈相嚙合帶動(dòng)其在大腿上桿10-2的弧形滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)腿部機(jī)構(gòu)和足部機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng);大腿下桿10-4與大腿中桿10-3通過螺栓固定連接，不同高度螺栓孔的選擇可以調(diào)節(jié)大腿桿長(zhǎng);連膝件10-5上端的外齒圈與大腿下桿10-4下端的內(nèi)齒圈通過嚙合連接，預(yù)留一個(gè)局部旋轉(zhuǎn)自由度由人腿部自行調(diào)節(jié)，來彌補(bǔ)大腿處外骨骼與人體腿骨由于腿部肌肉變形引起的不匹配。
[0040]結(jié)合圖4，小腿上桿11-1與連膝件10-5鉸接，由第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置9-3驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)小腿部件11轉(zhuǎn)動(dòng)；小腿下桿11-2與小腿上桿11-1通過螺栓固定連接，不同螺栓孔的選擇可以調(diào)節(jié)小腿桿長(zhǎng);足部裝置3中腳支架13的轉(zhuǎn)板13-1和底板14與小腿下桿11-2的底端鉸接，鉸接處安裝足部驅(qū)動(dòng)裝置12，驅(qū)動(dòng)足部裝置3轉(zhuǎn)動(dòng);腳上板13-3與連接板13-2通過螺栓13-5鉸接，在腳懸空狀態(tài)下腳支架13可以左右旋轉(zhuǎn)來適應(yīng)人步行時(shí)腳部的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作;腳下板13-4與腳上板13-3通過螺栓固定連接，不同螺栓孔的選擇可以適合不同腳的高度;底板14直接與地面接觸，支撐整個(gè)基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，包括腰部裝置(I)、兩個(gè)左右對(duì)稱的腿部裝置(2)和兩個(gè)左右對(duì)稱的足部裝置(3); 所述腰部裝置(I)包括腰部支撐部件(4)、第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-1)、第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-2)、第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-3)、腰部運(yùn)動(dòng)部件(6)、腰帶(7)、第一連腿件(8-1)和第二連腿件(8-2)，所述腰部支撐部件(4)的兩端分別與第一連腿件(8-1)和第二連腿件(8-2)鉸接，鉸接處分別安裝第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-2)和第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-3)，驅(qū)動(dòng)第一連腿件(8-1)和第二連腿件(8-2)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述腰部運(yùn)動(dòng)部件(6)安裝于腰部支撐部件(4)上，腰部運(yùn)動(dòng)部件(6)的末端與腰帶(7)相連，通過第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-1)驅(qū)動(dòng)腰帶(7)模擬人體步行時(shí)的骨盆運(yùn)動(dòng)； 所述腿部裝置(2)包括第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-1 )、第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-2)、第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-3)、大腿部件(10)和小腿部件(11);所述大腿部件(10)與腰部的第一連腿件(8-1)或第二連腿件(8-2)鉸接，鉸接處安裝第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-2)驅(qū)動(dòng)大腿部件(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述小腿部件(11)與大腿部件(10)的底端鉸接，鉸接處安裝第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-3)驅(qū)動(dòng)小腿部件(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-1)安裝于大腿部件(10)上，帶動(dòng)大腿部件(1)沿大腿部件(1)長(zhǎng)度方向扭轉(zhuǎn)； 所述足部裝置(3)包括足部驅(qū)動(dòng)裝置(12)、腳支架(13)和底板(14);所述腳支架(13)和底板(14)固定，所述底板(14)與小腿部件(11)的底端鉸接，鉸接處安裝足部驅(qū)動(dòng)裝置(12)驅(qū)動(dòng)足部裝置(3)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述腰部支撐部件(4)包括中間支撐件(4-1)、第一滑動(dòng)件(4-2)和第二滑動(dòng)件(4-3)，所述第一滑動(dòng)件(4-2)和第二滑動(dòng)件(4-3)在中間支撐件(4-1)的槽中滑動(dòng)，并通過螺栓固定連接，所述第一滑動(dòng)件(4-2)和第二滑動(dòng)件(4-3)分別與第一連腿件(8-1)和第二連腿件(8-2)鉸接，鉸接處安裝第二腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-2)和第三腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-3)，驅(qū)動(dòng)第一連腿件(8-1)和第二連腿件(8-2)轉(zhuǎn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述腰部運(yùn)動(dòng)部件(6)包括小錐齒輪(6-1)、大錐齒輪軸(6-2)、滑動(dòng)頭(6-3)、后嵌套(6-4)、連桿(6-5)、中心移動(dòng)件(6-6)、連接件(6-7)、小錐齒輪軸(6-8)、第一滑動(dòng)桿(6_9)、第二滑動(dòng)桿(6-10)、第一嵌套(6-11)和第二嵌套(6-12)。 所述腰部運(yùn)動(dòng)部件(6)通過中心移動(dòng)件(6-6)與中間支撐件(4-1)滑動(dòng)連接，第一腰部驅(qū)動(dòng)裝置(5-1)安裝在小錐齒輪(6-1)上，小錐齒輪(6-1)與大錐齒輪軸(6-2)嚙合，滑動(dòng)頭(6-3)與大錐齒輪軸(6-2)的曲柄滑動(dòng)連接，后嵌套(6-4)由滑動(dòng)頭(6-3)帶動(dòng)作左右平動(dòng)，通過與中間支撐件(4-1)滑動(dòng)連接的連桿(6-5)將平動(dòng)傳遞給與連桿(6-5)鉸接的中心移動(dòng)件(6-6)，中心移動(dòng)件(6-6)在中間支撐件(4-1)的滑槽內(nèi)左右滑動(dòng)，所述小錐齒輪軸(6-8)與連接件(6-7)鉸接，同時(shí)還與大錐齒輪軸(6-2)嚙合，所述第一滑動(dòng)桿(6-9)和第二滑動(dòng)桿(6-10)均與小錐齒輪軸(6-8)滑動(dòng)連接，小錐齒輪軸(6-8)分別帶動(dòng)第一滑動(dòng)桿(6-9)和第二滑動(dòng)桿(6-10)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一嵌套(6-11)和第二嵌套(6-12)分別由第一滑動(dòng)桿(6-9)和第二滑動(dòng)桿(6-10)帶動(dòng)作上下平動(dòng);所述腰帶(7)與中心移動(dòng)件(6-6)通過圓柱副連接，并由第一嵌套(6-11)和第二嵌套(6-12)的上端支撐，腰帶(7)通過柔性綁帶系在人體腰間部位。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述大腿部件(10)包括小齒輪(10-1)、大腿上桿(10-2)、大腿中桿(10-3)、大腿下桿(10-4)和連膝件(10-5)，所述大腿部件(10)通過大腿上桿(10-2)與腰部的第一連腿件(8-1)或第二連腿件(8-2)鉸接，鉸接處安裝第二腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-2)驅(qū)動(dòng)大腿部件(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，大腿上桿(10-2)和大腿中桿(10-3)上分別設(shè)置有弧形滑槽和齒圈，所述齒圈由小齒輪(10-1)帶動(dòng)在弧形滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪(10-1)上安裝第一腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-1)，大腿下桿(10-4)與大腿中桿(10-3)上設(shè)置有多個(gè)不同高度的螺栓孔，大腿下桿(10-4)與大腿中桿(10-3)通過螺栓固定連接;連膝件(10-5)上端的外齒圈與大腿下桿(10-4)下端的內(nèi)齒圈嚙合連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述大腿部件(10)通過柔性綁帶系綁在人的大腿上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述小腿部件(11)包括小腿上桿(11-1)和小腿下桿(11-2)，小腿上桿(ll-ι)與連膝件(10-5)的底端鉸接，鉸接處安裝第三腿部驅(qū)動(dòng)裝置(9-3)驅(qū)動(dòng)小腿部件(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，小腿下桿(11-2)與小腿上桿(11-1)上設(shè)置有多個(gè)不同高度的螺栓孔，小腿下桿(11-2)與小腿上桿(11-1)通過螺栓固定連接;所述小腿部件(11)通過柔性綁帶系綁在人的小腿上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于外骨骼的穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，其特征在于，所述腳支架(13)包括轉(zhuǎn)板(13-1)、連接板(13-2)、腳上板(13-3)和腳下板(13-4)，轉(zhuǎn)板(13-1)和底板(14)連接，底板(14)與小腿下桿(11-2)的底端鉸接，鉸接處安裝足部驅(qū)動(dòng)裝置(12)驅(qū)動(dòng)足部裝置(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，連接板(13-2)與轉(zhuǎn)板(13-1)通過螺栓固定連接，腳上板(13-3)與連接板(13-2)通過螺栓(13-5)鉸接，腳下板(13-4)與腳上板(13-3)上設(shè)置有不同高度的螺栓孔，腳下板(13-4)與腳上板(13-3)通過螺栓固定連接。
【文檔編號(hào)】A61H3/00GK105997441SQ201610300374
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月7日
【發(fā)明人】黃玲, 陳成, 劉新越, 陸星宇, 孫漢宇
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)