[發明專利]人體下肢外骨骼助行康復機器人

有效

• 申請號: 201410827881.4
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104490568A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 陳殿生;寧萌;張本光
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;A61H1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及康復醫療器械領域，確切地說是指一種下肢外骨骼助行康復機器人。

背景技術

目前，隨著現代社會的老齡化，腦卒中、偏癱等心血管疾病患者以及下肢肌肉萎縮、脊髓損傷患者已經逐步成為現代社會的一種常見群體。脊髓是感覺、運動神經系統的傳導通路，因此脊髓損傷的主要癥狀是因傳導通路的中斷而引起的麻痹。脊髓損傷是指由于各種外力作用于脊柱所造成的脊髓壓迫或斷裂，嚴重的脊髓損傷將導致下肢癱瘓，患者往往因為遺留不同程度的功能障礙而無法恢復和準確掌握步行運動技能。因此，尋求有效的康復手段，使患者能夠在一定程度上恢復失去的功能，不僅有利于提高患者本身的生活質量，也可以減輕家庭和社會的總體負擔。下肢外骨骼助行康復機器人是一種可穿戴的、具有人工智能的機器人外骨骼系統，結合了人的智能和機械裝置的機械能量，癱瘓患者借助此系統可以擺脫輪椅，實現站立并行走訓練，建立起對生活的信心。

經過對現有技術的檢索發現，申請號為200910088396.9的中國發明專利，名稱：穿戴式下肢外骨骼裝置，該技術包括：腰部支撐架和載物架，可調整髖部機構，連桿可調膝關節機構，連桿可調踝關節機構，壓力檢測鞋，腿部連桿，約束部件及各連接件，該外骨骼裝置單下肢有六個自由度，分別是髖關節兩個，膝關節一個和踝關節三個自由度，該裝置可用于增強穿戴者步行負重和長時間行走的能力，但該裝置并未涉及驅動，故此發明所提供的功能有限，不能用于康復，不能用于幫助患者行走。申請號為200410053695.6的中國發明專利，名稱：可穿戴式的下肢步行外骨骼，該技術包括：腰部支撐、髖部四桿機構、膝蓋四桿機構、腳踝四桿機構和足底支撐，該外骨骼單下肢有四個自由度，使用四桿機構可以很好的完成較大的負載，但該外骨骼機器人只用于輔助或者增強穿戴者的步行運動能力，不能用于幫助患者實現行走，且結構中沒有機械限位。申請號為201010158178.0的中國發明專利申請公開的下肢康復訓練機器人是幫助腦卒中患者訓練的設備，不能用于幫助患者行走。申請號為201310726945.7的中國發明專利申請公開的腦癱綜合康復訓練輔具，下肢外骨骼裝置固裝在支架上，能夠實現患者髖關節前屈/后伸、外展/內收、旋內/旋外、膝關節/屈伸、足背屈/趾屈、足內翻/外翻、足旋內/旋外等康復訓練，但是每個關節都沒有驅動，是被動自由度，同時也不能用于幫助患者行走。申請號為201310688125.3的中國發明專利申請公開的一種擬人化的下肢外骨骼機器人，它包括上體后背部、左腿和右腿，左腿和右腿分別包括髖部驅動系統、膝部驅動系統和腳部穿戴系統，但是它的腳部沒有驅動，是被動自由度，它能夠用于助力行走，但是不能用于患者的康復訓練。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種下肢外骨骼助行康復機器人，輔助患者擺脫輪椅站立起來并行走訓練，此發明裝置單下肢包括四個自由度，髖關節的屈伸運動，膝關節的屈伸運動以及踝關節的跖屈/背屈和內翻/外翻運動，其中內翻/外翻自由度沒有驅動。通過外骨骼機器人帶動下肢功能障礙的患者進行下肢運動，從而使患者改善或者逐步恢復和準確掌握步行運動技能。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：外骨骼本體和拐杖模塊；其中，所述外骨骼本體包括腰部后背運動及支撐架模塊、髖關節運動模塊、膝關節運動模塊、踝關節運動模塊，其中：所述外骨骼下肢由髖部桿、大腿桿、小腿桿和足部桿依次串聯構成，所述髖部桿和所述大腿桿鉸接構成髖關節，所述大腿桿和所述小腿桿鉸接構成膝關節，所述小腿桿和所述足部桿鉸接構成踝關節；膝部電動推桿的兩端分別與大腿下桿和所述小腿上桿鉸接，踝部電動推桿的兩端分別與小腿下桿和足部桿的后端鉸接，拐杖模塊結構上獨立于外骨骼本體。

所述的腰部后背運動模塊及支撐架模塊包括：腰部支撐、支架支撐板、支架立板、支架底板、伺服電機、曲柄滑塊機構、連桿、背部搖桿和定位螺栓，其中：背部曲柄滑塊機構的搖桿固定，伺服電機驅動曲柄轉動，帶動連桿往復擺動，從而帶動與該連桿相連的背部搖桿上下擺動。同時背部搖桿轉動副還是空間四桿機構的輸入端，從而實現髖關節在矢狀面內的轉動。兩側機構完全對稱，實現兩側髖關節的往復交替運動。