一種穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，自下而上依次包括腳托機構、腿部機構和腰托機構，其特征在于：所述腳托機構包括腳托，以及與腳托傳動連接的腳踝機構；所述腿部機構包括大腿連接板和小腿連接板，大腿連接板和小腿連接板之間通過膝關節(jié)機構連接；所述腰托機構包括腰托，腰托上設置有對稱的腰托上支架，并且腰托與大腿連接板之間設置有髖關節(jié)機構；所述腳踝機構、膝關節(jié)機構和髖關節(jié)機構共同連接一控制器，控制器連接有傳感器檢測系統(tǒng)。本發(fā)明體積小穿戴使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)偏癱患者下肢的康復訓練的需求，同時具有速度、步幅、步頻可調(diào)的特點，還具有訓練數(shù)據(jù)采集、顯示和記錄功能，具有康復評價及報告輸出功能。
【專利說明】一種穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于康復用醫(yī)療設備領域，具體地說，涉及一種穿戴式智能偏癱下肢康復 訓練機器人。
【背景技術】
[0002] 行走是人類最基本的活動方式，也是保證人類獨立自主生活的必備條件，當各種 因素神經(jīng)系統(tǒng)或運動系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，均會導致人體行走障礙甚至失去步行能力，嚴重影 響人體的正常生活?？祻蜋C器人，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 機控制下的行走狀態(tài)控制系統(tǒng)，幫助患者肢體進行康復訓練，通過主動訓練、被動訓練、阻 抗訓練等模式，來達到增強患者肢體或某一個部位的能力、重建機體功能的目的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是克服上述缺陷，提供一種穿戴式智能偏癱下肢康復訓 練機器人，幫助患者肢體進行康復訓練，通過主動訓練、被動訓練、阻抗訓練等模式，來達到 增強患者肢體或某一個部位的能力、重建機體功能的目的。
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
[0005] -種穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，自下而上依次包括腳托機構、腿部機 構和腰托機構，其特征在于：所述腳托機構包括腳托，以及與腳托傳動連接的腳踝機構；所 述腿部機構包括大腿連接板和小腿連接板，大腿連接板和小腿連接板之間通過膝關節(jié)機構 連接；所述腰托機構包括腰托，腰托上設置有對稱的腰托上支架，并且腰托與大腿連接板之 間設置有髖關節(jié)機構；所述腳踝機構、膝關節(jié)機構和髖關節(jié)機構共同連接一控制器，控制器 連接有傳感器檢測系統(tǒng)。
[0006] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述腳踝機構包括連接在腳托與小腿連接板之間的踝 關節(jié)，踝關節(jié)上設置有踝關節(jié)齒輪，踝關節(jié)齒輪傳動連接踝關節(jié)聯(lián)動機構。
[0007] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述踝關節(jié)聯(lián)動機構包括平行且固定連接在小腿連接 板上的聯(lián)動連桿，聯(lián)動連桿的上部傳動連接膝關節(jié)機構，聯(lián)動連桿的下部設置有腳踝聯(lián)動 齒條，腳踝聯(lián)動齒條嚙合踝關節(jié)齒輪。
[0008] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述膝關節(jié)機構包括設置在小腿連接板或者大腿連接 板上的膝關節(jié)電機，膝關節(jié)電機傳動連接有設置在小腿連接板或者大腿連接板上的膝關節(jié) 凸輪，膝關節(jié)凸輪傳動連接聯(lián)動連桿。
[0009] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述大腿連接板上設置有長度調(diào)節(jié)機構；所述長度調(diào) 節(jié)機構包括設置在小腿連接板上端上的長度調(diào)節(jié)板，以及設置在大腿連接板下端的調(diào)節(jié)固 定板，長度調(diào)節(jié)板和調(diào)節(jié)固定板之間通過螺栓連接。
[0010] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述髖關節(jié)機構包括設置在腰托上支架上的髖關節(jié)電 機，髖關節(jié)電機傳動連接大腿連接板。
[0011] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述腰托與腰托上支架之間設置有腰圍調(diào)節(jié)板。
[0012] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述控制器連接膝關節(jié)電機和髖關節(jié)電機。
[0013] 作為一種優(yōu)化的技術方案，所述控制器包括上位計算機和嵌入式計算機，嵌入式 計算機連接傳感器并通過無線或者有線的方式連接上位計算機；所傳感器檢測系統(tǒng)包括 肌力傳感器，肌電傳感器，角度傳感器、拉壓力傳感器和限位傳感器，肌力傳感器，肌電傳感 器，角度傳感器、拉壓力傳感器和限位傳感器共同連接嵌入式計算機。
[0014] 由于采用了上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有極佳的可穿戴性。由于特 殊的設計，使人與機器很好的結合，提高了穿戴得舒適性。
[0015] 特殊的控制思路，由健肢控制殘肢運動，其穩(wěn)定性，平衡性，協(xié)調(diào)較高。特殊的膝踝 連聯(lián)動功能，當患肢膝關節(jié)運動時，其踝關節(jié)也一起運動。機器人技術在康復訓練設備上的 應用，使穿戴式訓練機器人的步態(tài)更自然。多自由度的腰托結構，該腰托具有上下，軸向扭 動，使患者行走更自然。
[0016] 本發(fā)明體積小穿戴使用方便，使患者康復訓練不受時間地點限制，能夠?qū)崿F(xiàn)偏癱 患者下肢的康復訓練的需求，包括各關節(jié)的單個運動，抬腿，行走，起坐等，每個運動都有三 種模式，同時具有速度、步幅、步頻可調(diào)的特點，還具有訓練數(shù)據(jù)采集、顯示和記錄功能，具 有康復評價及報告輸出功能，具有三重安全保護措施和應急措施。
[0017] 同時下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明一種實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 實施例：
[0020] 如圖1所示，一種穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，自下而上依次包括腳托 機構、腿部機構和腰托機構。所述腳托機構包括腳托1，以及與腳托1傳動連接的腳踝機構。 所述腿部機構包括大腿連接板9和小腿連接板14,大腿連接板9和小腿連接板14之間通過 膝關節(jié)機構連接。所述腰托機構包括腰托13,腰托13上設置有對稱的腰托上支架12,并且 腰托13與大腿連接板9之間設置有髖關節(jié)機構。所述腳踝機構、膝關節(jié)機構和髖關節(jié)機構 共同連接一控制器，控制器連接有傳感器檢測系統(tǒng)。
[0021] 在本實施例中，所述腳踝機構包括連接在腳托1與小腿連接板14之間的踝關節(jié)， 踝關節(jié)上設置有踝關節(jié)齒輪2,踝關節(jié)齒輪2傳動連接踝關節(jié)聯(lián)動機構。
[0022] 所述踝關節(jié)聯(lián)動機構包括平行且固定連接在小腿連接板上的聯(lián)動連桿4,聯(lián)動連 桿4的上部傳動連接膝關節(jié)機構，聯(lián)動連桿的下部設置有腳踝聯(lián)動齒條3,腳踝聯(lián)動齒條3 嚙合踝關節(jié)齒輪2。
[0023] 所述膝關節(jié)機構包括設置在小腿連接板14或者大腿連接板9上的膝關節(jié)電機5， 膝關節(jié)電機5傳動連接有設置在小腿連接板或者大腿連接板上的膝關節(jié)凸輪6,膝關節(jié)凸 輪6傳動連接聯(lián)動連桿4。
[0024] 所述大腿連接板上設置有長度調(diào)節(jié)機構。所述長度調(diào)節(jié)機構包括設置在小腿連接 板上端上的長度調(diào)節(jié)板7,以及設置在大腿連接板下端的調(diào)節(jié)固定板8,長度調(diào)節(jié)板7和調(diào) 節(jié)固定板8之間通過螺栓連接。
[0025] 所述髖關節(jié)機構包括設置在腰托上支架上的髖關節(jié)電機10,髖關節(jié)電機10傳動 連接大腿連接板。
[0026] 所述腰托13與腰托上支架12之間設置有腰圍調(diào)節(jié)板。所述控制器連接膝關節(jié)電 機和散關節(jié)電機。
[0027] 所述控制器包括上位計算機和嵌入式計算機，嵌入式計算機連接傳感器并通過無 線或者有線的方式連接上位計算機；所傳感器檢測系統(tǒng)包括肌力傳感器，肌電傳感器，角度 傳感器、拉壓力傳感器和限位傳感器，肌力傳感器，肌電傳感器，角度傳感器、拉壓力傳感器 和限位傳感器共同連接嵌入式計算機。
[0028] 本發(fā)明的三種運動原理：
[0029] 1 :被動式運動模式。該模式下，首先通過傳感器檢測健肢運動規(guī)律，包括運動速 度，幅度，運動的類型等參數(shù)，經(jīng)過控制器處理，再通過上位機控制患肢做同樣的運動，即以 健肢運動帶動患肢的運動，這樣保證患者在訓練時有較好的平衡和協(xié)調(diào)性。該模式主要鍛 煉患肢的關節(jié)活動，刺激肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)，以提高，恢復肌力和神經(jīng)作用。
[0030] 2 :主動運動模式。該模式下，傳感器來檢測患肢的運動參數(shù)，包括運動時的拉壓 力，肌力，及速度，通過控制器處理，判斷患肢的運動類型及參數(shù)，通過伺服系統(tǒng)控制患肢運 動，該模式主要訓練患者在自主意識的作用下，完成康復訓練。目的是來提高康復訓練的效 果。
[0031] 3 :抗阻式運動模式。該模式下，傳感器來檢測患肢的運動參數(shù)，包括運動時的拉壓 力，肌力，及速度，通過控制器處理，判斷患肢的運動類型及參數(shù)，通過伺服系統(tǒng)對患肢運動 施加一定的阻力，以鍛煉和提高患肢的肌力。
[0032] 以上三種運動模式控制中，均有抗痙攣的安全措施。運動過程中的有關生理、運 動的參數(shù)由傳感器進行檢測，信號傳輸給上位機進行處理、顯示和記錄，記錄的數(shù)據(jù)可以查 詢。
[0033] 本發(fā)明具有極佳的可穿戴性。由于特殊的設計，使人與機器很好的結合，提高了穿 戴得舒適性。特殊的控制思路，由健肢控制殘肢運動，其穩(wěn)定性，平衡性，協(xié)調(diào)較高。特殊的 膝踝連聯(lián)動功能，當患肢膝關節(jié)運動時，其踝關節(jié)也一起運動。機器人技術在康復訓練設備 上的應用，使穿戴式訓練機器人的步態(tài)更自然。多自由度的腰托結構，該腰托具有上下，軸 向扭動，使患者行走更自然。
[〇〇34] 本發(fā)明不局限于上述的優(yōu)選實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下做出的 結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或者相近似的技術方案，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，自下而上依次包括腳托機構、腿部機構 和腰托機構，其特征在于：所述腳托機構包括腳托，以及與腳托傳動連接的腳踝機構；所述 腿部機構包括大腿連接板和小腿連接板，大腿連接板和小腿連接板之間通過膝關節(jié)機構連 接；所述腰托機構包括腰托，腰托上設置有對稱的腰托上支架，并且腰托與大腿連接板之間 設置有髖關節(jié)機構； 所述腳托、大腿連接板、小腿連接板、腰托上分別設置有傳感器，并且所有的傳感器共 同連接一控制器，控制器連接腳踝機構、膝關節(jié)機構和髖關節(jié)機構。
2. 根據(jù)權利要求1所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述腳 踝機構包括連接在腳托與小腿連接板之間的踝關節(jié)，踝關節(jié)上設置有踝關節(jié)齒輪，踝關節(jié) 齒輪傳動連接踝關節(jié)聯(lián)動機構。
3. 根據(jù)權利要求2所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述踝 關節(jié)聯(lián)動機構包括平行且固定連接在小腿連接板上的聯(lián)動連桿，聯(lián)動連桿的上部傳動連接 膝關節(jié)機構，聯(lián)動連桿的下部設置有腳踝聯(lián)動齒條，腳踝聯(lián)動齒條嚙合踝關節(jié)齒輪。
4. 根據(jù)權利要求3所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述膝 關節(jié)機構包括設置在小腿連接板或者大腿連接板上的膝關節(jié)電機，膝關節(jié)電機傳動連接有 設置在小腿連接板或者大腿連接板上的膝關節(jié)凸輪，膝關節(jié)凸輪傳動連接聯(lián)動連桿。
5. 根據(jù)權利要求4所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述大 腿連接板上設置有長度調(diào)節(jié)機構；所述長度調(diào)節(jié)機構包括設置在小腿連接板上端上的長度 調(diào)節(jié)板，以及設置在大腿連接板下端的調(diào)節(jié)固定板，長度調(diào)節(jié)板和調(diào)節(jié)固定板之間通過螺 栓連接。
6. 根據(jù)權利要求5所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述髖 關節(jié)機構包括設置在腰托上支架上的髖關節(jié)電機，髖關節(jié)電機傳動連接大腿連接板。
7. 根據(jù)權利要求6所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述腰 托與腰托上支架之間設置有腰圍調(diào)節(jié)板。
8. 根據(jù)權利要求7所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述控 制器連接膝關節(jié)電機和髖關節(jié)電機。
9. 根據(jù)權利要求8所述的穿戴式智能偏癱下肢康復訓練機器人，其特征在于：所述控 制器包括上位計算機和嵌入式計算機，嵌入式計算機連接傳感器并通過無線或者有線的方 式連接上位計算機；所述腳托、大腿連接板、小腿連接板、腰托上的傳感器分別包括肌力傳 感器，肌電傳感器，角度傳感器、拉壓力傳感器和限位傳感器。
【文檔編號】A63B24/00GK104083268SQ201410335941
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權日:2014年7月15日
【發(fā)明者】王剛, 馮曉明, 李芳 , 馬兆明, 張紅利, 王建輝 申請人:西安唐城電子醫(yī)療設備研究所