[發(fā)明專利]一種可穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711179484.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107811819A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉遙峰;楊政;王勝新;李冶
• 申請（專利權(quán)）人: 航天科工智能機(jī)器人有限責(zé)任公司
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 北京鼎承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11551
• 代理人: 李偉波,韓德凱

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計中國有數(shù)千萬患者因中風(fēng)、脊髓損傷以及各種事故導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)通路中斷而引起肢體麻痹，甚至導(dǎo)致下肢截癱、以至于行走產(chǎn)生功能性障礙。目前有半數(shù)以上的患者通過訓(xùn)練改善肢體功能，其中傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方式是前期有專業(yè)康復(fù)師進(jìn)行訓(xùn)練指導(dǎo)，后期由患者健康上肢、患者家屬或者護(hù)工根據(jù)指導(dǎo)反復(fù)牽引病人患肢進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。隨著醫(yī)療康復(fù)技術(shù)的快速發(fā)展，下肢康復(fù)機(jī)器人逐漸被引入到患者的康復(fù)過程中，其融合了人工智能、電氣控制和仿生機(jī)械設(shè)計，能夠滿足不同患者訓(xùn)練強(qiáng)度的要求，適合于患者獨(dú)立進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)站立以及行走。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，公開號為CN1586434的發(fā)明專利提出了一種下肢康復(fù)機(jī)器人，由腰部支撐、髖部四桿機(jī)構(gòu)、膝蓋四桿機(jī)構(gòu)、腳踝四桿機(jī)構(gòu)和足底支撐依次串連構(gòu)成。本發(fā)明面向截肢病人或者肌肉萎縮病人，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置步行程序輔助患者行走。本發(fā)明采用四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動，局部負(fù)荷較大，整體機(jī)構(gòu)復(fù)雜度與重量偏大。

公開號為CN201310034245.1的發(fā)明專利提出一種穿戴式外骨骼助行機(jī)器人，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)采用直線式串聯(lián)彈性器驅(qū)動，同時系統(tǒng)簡化自由度設(shè)置，腰部沒有輔助自由度設(shè)計，同時將人體踝關(guān)節(jié)(球副)簡化為一個旋轉(zhuǎn)副，而未考慮外展內(nèi)收方向的運(yùn)動。系統(tǒng)設(shè)計未考慮針對大腿、小腿和腰部的長度調(diào)整機(jī)構(gòu)，因此系統(tǒng)不適用于不同身高體重穿戴者。

公開號為CN201410827881.4的發(fā)明專利提供了一種下肢外骨骼助行康復(fù)機(jī)器人，其中髖關(guān)節(jié)沒有采用兩側(cè)髖關(guān)節(jié)分別安裝電機(jī)的方式，而是通過一個伺服電機(jī)以及“曲柄滑塊”機(jī)構(gòu)同時帶動患者雙側(cè)下肢交替運(yùn)動。通過膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動實(shí)現(xiàn)跨步，踝關(guān)節(jié)的躊屈、背屈運(yùn)動幫助患者減少來自地面的沖擊、踝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻外翻被動驅(qū)動自由度的構(gòu)型設(shè)計有助于穿戴者保持人機(jī)系統(tǒng)在額狀面內(nèi)平衡。

公開號為CN201110292009.0的發(fā)明專利提供了一種外骨骼可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人，關(guān)節(jié)屈伸方向的驅(qū)動采用盤式電機(jī)及諧波減速器傳動，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動與患者關(guān)節(jié)良好的貼合。另外，外骨骼大腿和小腿部件采用類套筒設(shè)計，結(jié)合螺絲調(diào)節(jié)長度，使得各關(guān)節(jié)外骨骼能良好貼合患者關(guān)節(jié)。該發(fā)明中外骨骼機(jī)器人的關(guān)節(jié)未設(shè)置外展與內(nèi)收、內(nèi)旋與外旋方向的自由度，使得外骨骼機(jī)器人不能有效地模仿人體的行走狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的下肢康復(fù)機(jī)器人存在的不足，運(yùn)動空間耦合度低，穿戴舒適性差、適應(yīng)性差以及結(jié)構(gòu)設(shè)計不緊湊等問題，提供一種可穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人。本公開通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人，包括腳部穿戴底板、踝關(guān)節(jié)裝置、小腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置、大腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置和腰部裝置；

所述腳部穿戴底板與所述踝關(guān)節(jié)裝置相連接，所述踝關(guān)節(jié)裝置與所述小腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)相連接，所述小腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置相連接，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置與所述大腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)相連，所述大腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)與所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置相連接，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置與所述腰部裝置相連接；

所述的踝關(guān)節(jié)裝置包括踝關(guān)節(jié)與小腿連接板、踝關(guān)節(jié)屈伸連接座、踝關(guān)節(jié)被動屈伸裝置、踝關(guān)節(jié)屈伸限位件、腳部穿戴支撐件、腳部穿戴綁帶、腳踝連接件和腳部穿戴底板；

所述踝關(guān)節(jié)屈伸連接座的一側(cè)與所述踝關(guān)節(jié)被動屈伸裝置相連，另外一側(cè)安裝所述踝關(guān)節(jié)屈伸限位件，所述踝關(guān)節(jié)屈伸連接座與所述踝關(guān)節(jié)與小腿連接板相連接，所述踝關(guān)節(jié)被動屈伸裝置與所述腳踝連接件相連，所述腳部穿戴支撐件固定在所述腳踝連接件上，所述腳部穿戴綁帶與所述腳部穿戴支撐件固定連接，所述腳部穿戴底板放置于所述腳部穿戴綁帶上。

其中，優(yōu)選的，所述腳部穿戴底板、所述踝關(guān)節(jié)裝置、所述小腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)、所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置、所述大腿長度可調(diào)連接機(jī)構(gòu)以及所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的數(shù)目均為2個，且每兩個相同的部位均呈軸向?qū)ΨQ、橫向平行設(shè)置；所述腳部穿戴綁帶通過螺釘與所述腳部穿戴支撐件固定連接。

進(jìn)一步地，所述的踝關(guān)節(jié)被動屈伸裝置包括外殼、小支撐軸承、扭簧、屈伸旋轉(zhuǎn)軸、大支撐軸承、屈伸裝置連接板、踝關(guān)節(jié)屈伸連接座、踝關(guān)節(jié)與小腿連接板和腳踝連接件；所述屈伸旋轉(zhuǎn)軸的一端通過所述小支撐軸承與所述外殼相連，所述屈伸旋轉(zhuǎn)軸的另外一端通過所述大支撐軸承與所述踝關(guān)節(jié)屈伸連接座相連，所述扭簧的一端與所述屈伸旋轉(zhuǎn)軸相連，另外一端與所述外殼相連接。