[發明專利]一種外骨骼式步態康復訓練裝置

有效

• 申請號: 201310484383.X
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103505342A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李軍強;王娟;趙海文;劉今越;陳貴亮;金磊磊
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/11
• 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

本發明涉及機器人和醫療器械技術領域，具體是一種外骨骼式步態康復訓練裝置。?

背景技術

人體下肢支撐著人的身體，擔負著行走的功能，在人的日常生活中發揮著重要作用。人體下肢康復訓練機器人的研究具有重要的理論意義和實際應用價值。?

目前下肢步態康復訓練機器人大多采用機械外骨骼結構或踏板結構實現康復運動，或者通過驅動人體盆骨來校正人體步態。采用外骨骼結構的步態康復機器人，如瑞士的Lokomat步態康復訓練機器人，其主要由步態矯正器、體重支持系統和步行臺組成。其步態矯正器為外骨骼結構，每條外骨骼具有兩個自由度，可實現髖關節和膝關節在矢狀面內的運動。德國的Haptic?walker步態康復訓練機器人為典型的踏板結構，具有體重支持系統，并由兩套踏板系統帶動患者在矢狀面內做固定軌跡的康復運動訓練，每一套踏板系統具有3個自由度，為串并聯相結合的結構，采用電機驅動，帶動人體在矢狀面內做固定軌跡運動。美國的機器人步態康復（RGR）系統則采用了驅動人體盆骨進行步態康復訓練的方式，此系統由體重支持系統、盆骨運動系統和步行臺構成，盆骨運動系統在人體左右兩側各有一個運動單元，每個運動單元由兩個相互垂直的滑軌構成，機器人通過臀部連接支架與患者相連，線性電機垂直與水平面安裝，可對盆骨的異常運動產生作用力。?

機械外骨骼可以直接驅動人體下肢的各個關節，且結構相對簡單，但是目前的康復用下肢外骨骼大都不能支持患者的身體，需要與步行臺及體重支撐系統配合使用來實現康復訓練，并且康復訓練過程中步行臺會對人體的步態產生一定的影響。踏板結構雖然不需要使用步行臺，但由于其不能直接驅動下肢關節，所以使用中難以使患者下肢各關節按一定的步態參數進行康復訓練。通過?驅動人體盆骨來校正人體步態可以達到一定的康復訓練效果，但是需要步行臺配合進行康復訓練，并且與踏板結構類似，此種方式也不能直接驅動下肢關節，所以使用中具有一定的局限性，康復訓練效果也受到限制。?

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是：提供一種外骨骼式步態康復訓練裝置。該裝置適用于偏癱患者，不僅能夠支撐患者體重，并且在進行下肢康復訓練時不需要步行臺。該裝置包括支架、患肢側外骨骼系統、健肢側外骨骼系統以及腋下支撐機構。健肢側外骨骼系統包括健肢運動參數檢測系統和原地步行系統，運動參數檢測系統檢測人體步態參數，以患者健肢的各關節的運動參數作為患肢運動的參考，原地步行系統用于提供人體下肢與地面的相互作用力。患肢側外骨骼系統安裝有伺服電機，能夠帶動人體患肢運動，并安裝有力傳感器，能夠感知患者患肢與患肢側外骨骼系統相互作用力。康復訓練中，機器人實時監測患肢的運動，當患者患肢能夠自主運動時，患肢側外骨骼系統跟隨患者患肢運動，不對患肢運動產生影響。當患肢的運動參數與健肢相關參數產生誤差時，患肢側外骨骼系統帶動患肢運動，幫助患者完成康復訓練。這樣，不僅使患者的步態更加自然，而且增加了患者的主動參與程度。?

本發明解決所述技術問題的技術方案是：設計一種外骨骼式步態康復訓練裝置，主要包括支架、健肢側外骨骼系統、健肢側腋下支撐機構、患肢側腋下支撐機構和患肢側外骨骼系統；?

所述支架包括支架主體、健肢側連接架和患肢側連接架；?

所述健肢側外骨骼系統由具有平面四桿結構的原地步行系統與外骨骼式健肢關節運動參數檢測系統構成；所述原地步行系統包括托板、下連桿、豎連桿、外支撐桿、內支撐桿、健肢側外骨骼系統伺服電機、支撐桿連接件、減速器、阻尼器、健肢側基板和軸；所述外支撐桿、內支撐桿、支撐桿連接件、健肢側基板、下連桿以及豎連桿構成一個四連桿機構，健肢側基板為該四桿機構的機架；其中，外支撐桿、內支撐桿與支撐桿連接件固連，用以支撐患者的踩踏力；健肢側外骨骼系統伺服電機與減速器相連，減速器的輸出端與磁流變阻?尼器外殼相連；健肢側外骨骼系統伺服電機與阻尼器作為原地步行系統的執行元件，為平面四桿機構的運動提供驅動力矩或阻尼器力矩，驅動力矩用以補償原地步行系統的重力，阻尼力矩用以模擬人體腳部與地面的水平作用力；托板與下連桿固連，托板的運動姿態與下連桿一致，始終與地面保持平行；健肢側連接架將健肢側基板與支架固連；?