[實用新型]一種下肢康復訓練機器人

無效

• 申請號: 201020172962.2
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN201642750U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 劉更謙;孔祥戰;張小俊;高金蓮;孫建廣
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A63B21/005
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本實用新型涉及醫療康復訓練的機器人技術，具體為一種腦卒中或脊椎中樞神經損傷導致下肢行動不便的患者使用的下肢康復訓練機器人。

背景技術

隨著經濟的持續快速發展和人口出生率的降低，我國已進入人口老齡化社會。在老齡人群中有大量的腦血管疾病患者。近年來，患腦血管疾病的老年人患腦卒中的人數不斷增多，而且呈現年輕化趨勢。據統計，我國每年發生腦卒中病人達200萬，現幸存腦卒中病人約600萬至700萬，其中450萬病人生活不能自理，尤其是下肢運動能力的喪失給他們的生活帶來極大不便。已得過腦中風的患者，還易復發，每復發一次，加重一次。所以，更需要采取有效措施預防復發。據衛生部經濟研究所報告，腦卒中給我國帶來的經濟負擔達400億元。

臨床醫學證明，腦卒中患者除了早期的手術治療和必要的藥物治療外，早期開展康復訓練不僅能夠維持關節活動度，防止關節攣縮，而且能夠明顯提高患者運動功能的最終恢復程度。目前，腦卒中患者下肢康復訓練的主要方法是理療師對患者進行“手把手”的訓練，這種康復訓練模式存在著諸多弊端。

外骨骼是一種可以附著在或穿戴在使用者身體上幫助使用者康復訓練的人機一體化機械裝置。采用外骨骼康復機器人進行康復訓練，可以通過人的“智力”來控制外骨骼機器人，使用機器人的“體力”來帶動患者的康復運動。這種方式可能徹底解決目前康復訓練中存在的各種問題。就下肢康復設備而言，國內市面上的產品功能單一，其應用范圍僅限于局部關節，沒能實現整個下肢各關節的協調康復訓練。外骨骼作為康復機器人的一個重要分支，利用其來評估、重建和提高殘疾肢體運動靈活性的研究已成為對下肢康復訓練的熱點研究課題。

康復機器人技術在歐美等國家得到了科研工作者和醫療機構的普遍重視。許多研究機構都開展了有關的研究工作，近年來取得了一些有價值的成果。如美國麻省理工大學的科學家在2000年研制了名為MIT-MAUS的手臂康復訓練機器人樣機，并投入了臨床試驗，收到了良好的應用效果。美國斯坦福大學也在2000年推出了THE?ARM?GUIDE和MIME型手臂康復訓練機器人樣機。美國的RUTGERS大學開展了腳部康復機器人的研究，并研制了RUTGER踝關節康復機器人樣機。德國弗朗霍費爾研究所研制的繩驅動式康復機器人，在步態分析、繩驅動并聯機器人技術方面取得了一些研究成果。瑞士蘇黎士聯邦工業大學(FTH)在漢諾威2001年世界工業展覽會上展出了名為LOKOMAT的下肢康復機器人。

我國對康復機器人的研究起步比較晚，輔助型康復機器人的研究成果相對較多，康復訓練機器人方面的研究成果則比較少。清華大學在國內率先研制了臥式下肢康復訓練機器人樣機，在這項成果中采用了虛擬現實技術。哈爾濱工程大學研制的臥式下肢康復訓練機器人是通過步態和姿態控制來控制機器人模擬正常人行走的步態、踝關節的運動姿態；通過控制重心來控制機器人的運動規律；兩個系統協調運動帶動下肢做行走運動，實現對下肢各個關節的運動訓練。通過對患者的被動步態訓練來達到康復的目的。

這些下肢康復機器人的現有技術中，存在著共同的缺陷：體積龐大，過于笨重，而且功能單一，價格昂貴，不能滿足實際應用的需要，不利于康復訓練技術的推廣。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是，設計一種下肢康復訓練機器人。該機器人基于擬人化設計，采用模塊化、集成化設計，模擬人體下肢的運動方式，可根據人的下肢長短進行調整，適合不同身高的人使用，同時體積小，低成本，功能全，訓練高效率，安全舒適，便于使用、維護和推廣。

本實用新型解決所述技術問題的技術方案是：設計一種下肢康復訓練機器人，該機器人包括外骨骼式機械結構和獨立于該機械結構的控制系統兩部分；

所述外骨骼式機械結構包括由腰部機構左右對稱依次連接的大腿機構和小腿機構；所述腰部機構與大腿機構連接處是仿人髖關節結構，具有三個自由度，其中，大腿屈伸的髖關節自由度為提供向前行走動力的主動自由度，采用髖關節直流伺服力矩電機和諧波齒輪減速進行驅動，其余兩個自由度為小范圍的被動自由度，分別是側方外展內收運動自由度和旋內旋外運動自由度，由腰部機構與大腿機構連接的柔性連接板提供；所述大腿機構與小腿機構連接處為仿人膝關節，具有一個膝關節屈伸自由度，采用膝關節直流伺服力矩電機和諧波齒輪減速驅動；所述的腰部機構包括腰部連接板和與其左右對稱連接的柔性連接板；所述的腰部機構、左、右大腿機構和左、右小腿機構分別安裝有把人體的相應部位與機器人連接在一起的柔性連接帶；