[發明專利]下肢行走功能康復用外骨骼康復機器人與控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710540020.1
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107126344B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 張峻霞;張遵浩
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00;A61B5/103;A61B5/11;B25J9/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

一種下肢行走功能康復用外骨骼康復機器人及其控制系統與方法，該機器人從上至下依次包括靠背、髖關節動力源、髖關節組件、腰部組件、大腿桿組件、膝關節動力源、膝關節組件、小腿桿組件、踝關節組件、足部踏板。本下肢外骨骼康復機器人運用仿生學原理設計驅動方案，增加踝關節主動自由度，通過主動牽拉患者跟腱肌肉加快其踝關節功能的恢復速度；腰部組件、連桿機構以及足部踏板采用碳纖維復合材料，保持強度同時減輕結構重量與體積；腰部寬度、大腿長度和小腿長度均設置無極可調功能，并配有柔性綁帶，最大程度滿足使用者穿戴舒適度要求。本發明既可以作為行走失能患者的代步工具，也可以通過主動式訓練幫助腦卒中患者重新獲得行走能力。

技術領域

本發明涉及醫療用康復設備技術領域，尤其適用于行走障礙、身體康復、截癱患者機能訓練與輔助運動等，更具體地說，特別涉及一種下肢行走功能康復用外骨骼康復機器人以及用于對該機器人進行控制的控制系統與控制方法。

背景技術

功能是指組織、器官、肢體等的特征性活動，如手的功能是利用工具勞動，下肢的功能是支撐身體和走路，對于患有下肢行走功能障礙的患者而言，其行走能力受限，甚至是無法進行行走。

在現有技術中，下肢行走功能障礙康復工具主要是行走康復器，一種典型的行走康復器，其具體結構為：包括有一個板式結構的主體，在主體的兩側設置不銹鋼支腿，在主體的上側設置扶手。患者握住扶手，以支腿作為支撐進行緩慢移動，從而達到康復訓練的目的。

上述的行走康復器功能單一，僅限于輕度下肢行走功能障礙的患者，對于重癥患者或者是無法行走的患者而言，上述的行走康復器就無法發揮康復訓練功能。

發明內容

(一)技術問題

綜上所述，如何提供一種適用于下肢行走功能障礙重癥患者的行走康復器，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

(二)技術方案

本發明提供了一種下肢行走功能康復用外骨骼康復機器人，包括有：

腰部支撐系統，所述腰部支撐系統包括有腰部組件、靠背以及腰部柔性綁帶；

髖關節系統，所述髖關節系統包有髖關節動力源、髖關節組件；

腿部運動系統，所述腿部運動系統包括有大腿桿組件、膝關節動力源、膝關節組件、小腿桿組件；

腳部系統，所述腳部系統包括有踝關節組件以及足部踏板；

其中，所述靠背的前端與所述腰部柔性綁帶相連，所述靠背的后端與所述腰部組件連接，于所述靠背的背面設置有用于供電的電源以及具有控制功能的控制模組；

所述髖關節動力源固定設置于所述腰部組件上、并與所述電源以及所述控制模組連接，所述髖關節組件固定設置于所述腰部組件，所述髖關節組件通過鉸接方式與所述大腿桿組件連接，所述髖關節動力源通過所述髖關節組件與所述大腿桿組件動力連接、并可驅動所述大腿桿組件相對于所述腰部組件轉動；

所述膝關節動力源固定設置于所述大腿桿組件上、并與所述電源以及所述控制模組連接，所述大腿桿組件以及所述小腿桿組件通過所述膝關節組件鉸接，所述膝關節動力源通過所述膝關節組件與所述小腿桿組件動力連接、并可驅動所述小腿桿組件相對于所述大腿桿組件轉動；

所述踝關節組件通過膠接方式與所述小腿桿組件連接，所述踝關節組件與所述足部踏板連接；

于所述大腿桿組件上設置有大腿綁縛支架以及大腿柔性綁帶，于所述小腿桿組件上設置有小腿綁縛支架以及小腿柔性綁帶。

優選地，所述髖關節動力源包括有第一伺服電機以及與所述第一伺服電機動力配合連接的第一滾珠絲杠，所述第一滾珠絲杠與所述大腿桿組件鉸接；所述膝關節動力源包括有第二伺服電機以及與所述第二伺服電機動力配合連接的第二滾珠絲杠，所述第二滾珠絲杠與所述小腿桿組件鉸接。