[發明專利]一種下肢康復機器人的機械腿

有效

• 申請號: 201710251167.9
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107174476B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 王洪波;嚴浩;翟清海;張亞軍;陳菲;張雷雷;田宇;吳少振
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種下肢康復機器人的機械腿，它包括：髖關節傳動組件、大腿調長組件、膝關節傳動組件、小腿調長組件、踝關節傳動組件和足底傳感組件；髖關節傳動組件包括：髖關節電機、髖主動帶輪和髖計量主動帶輪、髖計量從動帶輪、髖編碼器、髖從動帶輪、髖減速器、髖傳動軸和第一扭矩傳感器；大腿調長組件包括：大腿支架和第一電動推桿；膝關節傳動組件包括：膝關節電機、膝主動帶輪、膝從動帶輪、膝計量帶輪、膝編碼器以及第二扭矩傳感器；小腿調長組件包括：小腿上支架、小腿下支架、第二電動推桿和電子尺；足底傳感組件包括六維力傳感器。本發明能夠適應不同身高的患者、不同姿態的康復訓練需要，安全可靠。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，特別涉及一種康復機器人。

背景技術

隨著時代的發展，我國人口老齡化越來越嚴重，諸如腦梗、截癱等疾病的發生將會導致大量的肢體殘障者。加之由于交通事故、運動傷殘等意外事故導致的下肢運動功能性障礙癥患者數目在逐年增長。這些患者病情的康復，除了進行手術藥物等治療外，進行科學的康復訓練也極為重要。據統計，目前我國肢體殘障者約2407萬人，單單依靠康復醫師徒手訓練遠遠不能滿足患者的需要。下肢康復機器人作為一種自動化的康復醫療設備，恰好可以填補這一空缺。

相較于在下肢康復機器人領域處于領先地位的發達國家，我國在康復機器人領域的研究還屬于初步發展階段，并且其中大多數為輔助類的康復機器人，缺乏具備多功能、多姿態訓練模式于一體的下肢康復機器人。

通過一和人體的腿部結構相似的機械腿帶動人腿運動進行康復訓練，效果比較明顯，但是對于不同身高的患者使用同一個機械腿進行訓練，不能保證機械腿的曲驅軸線與人腿的關節軸線相似或重合，影響訓練效果，更嚴重者可能對康復訓練具有安全隱患；另一方面患者坐姿訓練和躺姿訓練均具有不同的關節軸線運動曲線。

發明內容

本發明針對以上提出的下肢康復機器人的機械腿不能滿足不同身高患者、不同訓練姿態的要求，而研究設計一種能夠適應不同身高患者、不同訓練姿態的安全性高的下肢康復機器人的機械腿。

為解決技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明包括：髖關節傳動組件、大腿調長組件、膝關節傳動組件、小腿調長組件、踝關節傳動組件和足底傳感組件，其中髖關節傳動組件與大腿調長組件連接，大腿調長組件與膝關節傳動組件連接、膝關節傳動組件與小腿調長組件連接、小腿調長組件與踝關節傳動組件連接，踝關節傳動組件與足底傳感組件連接；

所述髖關節傳動組件包括髖關節支架、髖關節電機、髖主動帶輪、髖計量主動帶輪、髖計量從動帶輪、髖編碼器、髖從動帶輪、髖減速器、第一扭矩傳感器、髖旋轉板、髖傳動軸，其中髖關節電機設在髖關節支架的底部，髖主動帶輪和髖計量主動帶輪均與髖關節電機同軸連接的，髖計量從動帶輪通過帶傳動與髖計量主動帶輪連接，髖編碼器與髖從動帶輪同軸設置，髖從動帶輪設在髖關節支架的上部、髖減速器和髖傳動軸與髖從動帶輪同軸連接，第一扭矩傳感器連接在髖減速器的輸出軸和髖傳動軸之間，髖旋轉板與髖傳動軸固定連接，髖主動帶輪與髖從動帶輪通過帶傳動連接；

所述大腿調長組件包括：大腿支架和第一電動推桿，所述第一電動推桿的固定端固定在大腿支架上，輸出端與所述髖旋轉板固定連接；

所述膝關節傳動組件包括：膝關節電機、膝主動帶輪、膝從動帶輪、膝計量帶輪、膝編碼器、膝減速器、膝傳動軸和第二扭矩傳感器，其中膝主動帶輪與膝關節電機同軸連接，膝從動帶輪通過同步帶傳動與膝主動帶輪連接，膝計量帶輪與同步帶嚙合，膝編碼器與膝計量帶輪同軸連接，膝減速器與膝從動帶輪同軸連接，第二扭矩傳感器設在膝減速器和膝傳動軸之間；

所述小腿調長組件包括：小腿上支架、小腿下支架、第二電動推桿、電子尺，其中小腿上支架與所述膝傳動軸固定連接，小腿下支架的一端與小腿上支架的一端連接，小腿下支架可相對小腿上支架移動，第二電動推桿的固定端和輸出端分別連接小腿上支架和小腿下支架，電子尺的固定端和檢測端分別連接小腿上支架和小腿下支架；