[發明專利]一種連桿式下肢外骨骼康復機器人

有效

• 申請號: 201710365590.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107260483B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 黃劍;黃章波;涂細凱;張海濤;熊蔡華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本發明公開了一種連桿式下肢外骨骼康復機器人，包括跑步機(4)、氣動肌肉框架(1)、傳動裝置(2)和下肢外骨骼(3)；所述氣動肌肉框架(1)包括大腿轉軸(1?2)、小腿轉軸(1?3)、髖關節軸(1?4)、氣動肌肉(1?5)和支撐架(1?6)；所述傳動裝置(2)包括大腿傳動機構和小腿傳動機構，所述大腿傳動機構由大腿轉臂(2?1)、大腿連桿(2?2)和大腿骨架(2?7)構成平行四連桿機構；所述小腿傳動機構包括兩個四連桿機構；所述下肢外骨骼(3)通過所述傳動裝置(2)與所述氣動肌肉框架(1)實現連接。本發明的康復機器人，將氣動肌肉全部集中于氣動肌肉框架內，相較于其他氣動肌肉驅動的外骨骼發明，其結構簡單緊湊，安全性高，易于操作。

技術領域

本發明屬于氣動技術和外骨骼機器人領域，更具體地，涉及一種連桿式下肢外骨骼康復機器人。

背景技術

目前我國已進入人口老齡化社會，老年人群體日益龐大，據統計，截至2015年底，60歲以上老年人口已達到2.22億，而中風是老年人群體面臨主要危險之一。同時，截至2016年底我國機動車保有量為2.9億輛，由此引發的各種交通事故也日益增多。據統計，目前我國由于中風和各種事故造成的肢體功能障礙患者人數已超過800萬。而多數肢體障礙患者可通過康復訓練改善或恢復其運動功能。目前我國的康復訓練主要由專業醫生指導，在護士或家屬的幫助下完成康復訓練，這個過程耗時耗力。隨著機器人技術的發展，越來越多的科研機構開始將機器人技術應用于康復訓練，由此產生了外骨骼康復機器人。

目前國內外大多數外骨骼機器人多采用電機或液壓驅動，電機驅動具有響應快、控制方便、精度高和結構簡單等優點，但其功率質量比較小，需要配合減速器使用，由此引發電機驅動式外骨骼體積較大，難以承受較大負載等問題；而液壓驅動具有較高的功率質量比，但因為其工作介質為液壓油，易發生泄漏，因此不適合用于康復外骨骼機器人。

氣動肌肉是根據仿生學原理，模擬人體肌肉設計的一種驅動原件。與電機和液壓驅動相比，因為其采用仿生學設計，其力-位移關系特性與人類肌肉相似，因此更加適合應用于外骨骼康復機器人。且氣動肌肉工作介質為空氣，無色無味，不會對病人有任何影響。除此之外氣動肌肉還有功率質量比高、安全舒適等優點。

由于國內外骨骼研究起步較晚，多數外骨骼并未考慮人類行走過程中重心的上下浮動、膝關節的瞬心變化大腿前屈時的內收，由此導致外骨骼穿戴舒適性較差。

專利CN101810533A公開了一種助行外骨骼康復機器人，包括移動式輔助機構、控制機構和外骨骼假肢機構，移動式輔助機構和外骨骼假肢機構相連，控制機構分別與移動式輔助機構和外骨骼假肢機構相連。該外骨骼假肢機構設計結構緊湊、各關節轉動范圍大，能滿足人體實際運動要求。但專利CN101810533A公開的助行外骨骼康復機器人也存在不足：

(1)該發明未考慮膝關節的瞬心變化和大腿前屈時的內收，穿戴舒適性較差，對于腿型不正的患者，可能會出現無法穿戴的情況；

(2)其整體結構較大，使用時需要需要寬闊的場地；

(3)該發明采用電機驅動，且為移動平臺，需要蓄電池供電，因此續航能力有限。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種連桿式下肢外骨骼康復機器人，其目的在于將氣動肌肉全部集中于氣動肌肉框架內，相較于其他氣動肌肉驅動的外骨骼發明，其結構簡單緊湊，安全性高，易于操作。

為實現上述目的，本發明提供一種連桿式下肢外骨骼康復機器人，包括跑步機，還包括氣動肌肉框架、傳動裝置和下肢外骨骼；