[發(fā)明專利]一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610011011.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105456002B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵一鑫;項(xiàng)忠霞;李力力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61H1/02
• 分類號(hào): A61H1/02;A63B22/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械與鍛煉器械領(lǐng)域的機(jī)器人，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常人體步態(tài)軌跡與軌跡速度的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著老齡化社會(huì)的到來(lái)、鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、工業(yè)的不斷發(fā)展、以及現(xiàn)代交通工具的廣泛使用，我國(guó)患下肢功能障礙的人群逐年攀升，并需要得到治療。經(jīng)臨床試驗(yàn)與相關(guān)理論可知，對(duì)于運(yùn)動(dòng)失能的人群而言，通過(guò)藥物治療與一定的手術(shù)治療能夠緩解患者的病情，但其效果有限，行走能力相對(duì)病前仍有較大差別，而重復(fù)的康復(fù)治療能有效緩解病癥，促進(jìn)功能恢復(fù)。因此，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都以下肢重復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練為目標(biāo)，研制了多種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。這些機(jī)器人主要包括Lokomat、Auto-Ambulator、GaitTrainer等，這些機(jī)器人功能齊備，但系統(tǒng)復(fù)雜、控制困難、價(jià)格高昂難以在一般家庭得到廣泛應(yīng)用。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利號(hào)201010543205.6公開(kāi)了“坐式外骨骼下肢康復(fù)機(jī)器人”，該機(jī)器人通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)腳部完成圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，經(jīng)由末端帶動(dòng)捆綁在外骨骼上的下肢完成康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，然而其圓形軌跡過(guò)于簡(jiǎn)單，與正常人體步態(tài)差距很大，康復(fù)效果欠佳。中國(guó)專利號(hào)201410073019.9公開(kāi)了“一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人”，該機(jī)器人利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連桿上一點(diǎn)產(chǎn)生了與人體步態(tài)類似的類橢圓軌跡，但仍與正常步態(tài)型有較大差別，尤其在軌跡速度方面相差較大。中國(guó)專利號(hào)201210277695.9公開(kāi)了“一種通過(guò)綁縛腳與小腿帶動(dòng)人進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的裝置”通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)合成產(chǎn)生了一種上部為圓弧一部分，下部是近似直線的軌跡，在很大程度上逼近了步態(tài)軌跡，但其在軌跡速度方面只能通過(guò)電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。美國(guó)專利號(hào)US2011/0077562A1公開(kāi)了“GAIT TRAINING DEVICE”，該機(jī)器人通過(guò)Stephenson六桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了人體正常步態(tài)軌跡綜合，但其軌跡速度需通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，增加了機(jī)器人復(fù)雜性與成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)人體正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，使用本發(fā)明可以根據(jù)康復(fù)訓(xùn)練者的身體特征及康復(fù)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠產(chǎn)生與康復(fù)訓(xùn)練對(duì)象相匹配的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)型，并通過(guò)腳部末端運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下肢運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，進(jìn)而達(dá)到更好的康復(fù)訓(xùn)練效果的目的。此外，該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且僅需電機(jī)勻速驅(qū)動(dòng)即可滿足步態(tài)軌跡速度需求，因而制造成本低、訓(xùn)練效果佳。除被動(dòng)訓(xùn)練外，本發(fā)明還能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)訓(xùn)練模式，以為不同康復(fù)訓(xùn)練對(duì)象完成適宜的康復(fù)訓(xùn)練模式。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，包括機(jī)架、動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置，所述機(jī)架的頂部設(shè)有減重支撐系統(tǒng)，所述機(jī)架的下部、且呈左右對(duì)稱地設(shè)有兩套均與所述傳動(dòng)裝置相連的腿部運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，所述機(jī)架的底部設(shè)有站立臺(tái)；所述減重支撐系統(tǒng)包括與所述機(jī)架相連的支撐立柱，所述支撐立柱的頂部設(shè)有向前延伸的懸臂，所述懸臂的前端設(shè)有減震繩索，所述減震繩索上設(shè)有綁帶連接桿，所述綁帶連接桿的兩端均設(shè)有一綁帶；兩套腿部運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同；腿部運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)包括設(shè)置在所述機(jī)架一側(cè)的扶手，所述扶手的下側(cè)設(shè)有一個(gè)由一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)七桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述凸輪機(jī)構(gòu)包括由所述傳動(dòng)裝置帶動(dòng)的曲柄上設(shè)有的溝槽凸輪，所述溝槽凸輪的溝槽內(nèi)設(shè)有的凸輪滾子，以及與所述凸輪滾子鉸接的推桿。所述七桿機(jī)構(gòu)包括所述曲柄，與所述推桿固連的滑塊，以及與所述滑塊依次鉸接的滑塊連桿、第一三軸連桿、第二三軸連桿和連架桿，所述第一三軸連桿與所述曲柄相連，所述第二三軸連桿上鉸接有踏板；所述滑塊設(shè)置在一與機(jī)架固定的滑槽內(nèi)；兩套腿部運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)中的曲柄在安裝時(shí)具有180°的相位差。

進(jìn)一步講，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，其中，所述第一三軸連桿的三個(gè)鉸接點(diǎn)分別與所述滑塊連桿、第二三軸連桿和所述曲柄鉸接。

所述第二三軸連桿的三個(gè)鉸接點(diǎn)分別與第一三軸連桿、連架桿和所述踏板鉸接。

兩套腿部運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)的外側(cè)均設(shè)有擋板。

所述凸輪機(jī)構(gòu)用于控制七桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中踏板的軌跡。