[發明專利]一種杖式自主跌倒防護康復助行機器人

有效

• 申請號: 201710655397.1
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107693314B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 黃劍;晏箐陽;曹浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61H3/04
• 分類號: A61H3/04;A61B5/11
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種杖式自主跌倒防護康復助行機器人，包含：全向運動裝置、傳感監測系統、跌倒防護響應裝置，全向運動裝置包括全向底盤和運動控制器，傳感監測系統包括力傳感器、激光測距儀，跌倒防護響應裝置包括主桿和十字滑臺。本發明機器人可以實現檢測和判斷使用者的運動意圖，柔順地全方位地輔助使用者的運動，同時能夠識別環境障礙物信息，并進行避障運動規劃，此外還能判斷使用者的運動狀態的平穩性，檢測跌倒趨勢，并控制十字滑臺的響應，從而保證有限時間內對使用者的穩定性和安全性的保證。

技術領域

本發明屬于康復助行設備領域，更具體地，涉及一種杖式自主跌倒防護康復助行機器人。

背景技術

隨著年歲的增長，老年人的肌力減退，導致他們常常行動不便甚至喪失活動能力。隨著人口老齡化問題的加重及一些傷病事故等的增加，采用人為照料的方法來輔助病人進行康復訓練和照顧老年人的生活使得社會和家庭都面臨著沉重的負擔。此外，老年人逐漸會出現站立及行走晃動不穩等現象，在不使用輔具等外界幫助的自主行走中可能會發生跌倒。老年人跌倒發生率高、后果嚴重，是其傷殘和死亡的重要原因之一。行走不便引起的跌倒會為他們的健康帶來極大的威脅，嚴重影響老年人身心健康、降低其生活質量，因此，社會上對一種能在日常生活中方便使用且具有保護功能，同時又能輔助病人和老年人的行走與康復訓練的機構的需求迫切。

現有技術公布了一種助步架式的大型康復輔助機器人，以及多種外骨骼式康復助行機器人。根據設備的不同介護等級可知，外骨骼式康復助行機器人適合下肢肌力十分虛弱且不具備行走能力的老年人或患者使用，助步架式的大型康復機器人適合下肢力量弱且僅具備部分行走能力的老年人或患者使用。而杖式智能康復助行機器人適用于具有基本的行走能力但仍需支援的老年人或患者。現有的設備也不具有使用者跌倒檢測和有限時間內跌倒防護的功能。

由此可見，現有技術存在功能比較單一、智能化程度不高、不具有使用者跌倒檢測和有限時間內跌倒防護的功能的技術問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種杖式自主跌倒防護康復助行機器人，由此解決現有技術存在功能比較單一、智能化程度不高、不具有使用者跌倒檢測和有限時間內跌倒防護的功能的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種杖式自主跌倒防護康復助行機器人，包括全向運動裝置、傳感監測系統和跌倒防護響應裝置，

全向運動裝置包括全向底盤和運動控制器，運動控制器包括工控機、蓄電池和開發板，工控機和蓄電池放置在全向底盤上方的多層支架上方，開發板放置于多層支架底部；

傳感監測系統包括扶手、力傳感器、后向激光測距儀、前向激光測距儀，兩個激光測距儀放置于多層支架上方。力傳感器一端與機器人主桿連接，力傳感器另一端與扶手連接，力傳感器和兩個激光測距儀通過高速USB接口與工控機相連；

跌倒防護響應裝置包括主桿和十字滑臺，多層支架被十字滑臺分隔成上支架和下支架兩部分，上支架與主桿連接，下支架與全向底盤連接，十字滑臺用于進行跌倒防護策略響應，向跌倒趨勢的反方向運動。

進一步的，全向底盤底部均勻分布三個麥克納姆輪，電機通過電機固定架與底盤連接，電機與三個麥克納姆輪通過電機固定架套杯內的軸承連接。

進一步的，力傳感器為六軸力傳感器，用于檢測使用者上肢的力數據。

進一步的，兩個激光測距儀用于檢測使用者腿部運動數據和環境障礙物信息。

進一步的，工控機根據檢測到的力數據和腿部運動數據得到使用者的運動意圖和運動狀態，從而實現輔助使用者進行行走運動及對使用者的運動狀態監測，具有跌倒預判功能，同時控制跌倒防護響應裝置實現對使用者的防跌倒輔助。