[發(fā)明專利]一種可移動式并聯(lián)柔索驅(qū)動下肢康復(fù)機(jī)器人及其實(shí)施方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810407801.8
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108606907B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒宇鵬;王諾;劉凱;李俊卿;耿小虎;黃穎涵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00;A63B22/02;A63B21/00;A63B71/06
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本發(fā)明涉及一種可移動式并聯(lián)柔索驅(qū)動下肢康復(fù)機(jī)器人及其實(shí)施方法。包括懸吊減重單元、拉力傳感器、安全背帶、安全扶手、彈簧、門欄、柔索驅(qū)動單元、萬向從動輪、腿部穿戴裝置、跑步機(jī)、后置驅(qū)動輪、柔索、支撐架、液晶顯示屏。整體由支撐架構(gòu)成桁架結(jié)構(gòu)，上部懸吊減重單元通過柔索連接安全背帶；患者腰部運(yùn)動通過連接在左右四根豎梁及安全背帶之間的四組彈簧約束；機(jī)器人前部安全扶手上方設(shè)液晶顯示屏；患者及輪椅通過左側(cè)門欄進(jìn)出；每側(cè)患肢矢狀面對應(yīng)位置四根橫梁上裝四組柔索驅(qū)動單元，通過柔索牽引腿部穿戴裝置帶動患肢實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練；機(jī)器人底部前方裝萬向從動輪，后方裝后置驅(qū)動輪。機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)被動、助力及主動模式的步態(tài)訓(xùn)練及步行訓(xùn)練。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練器械，特別涉及一種可移動式并聯(lián)柔索驅(qū)動下肢康復(fù)機(jī)器人及其實(shí)施方法。

背景技術(shù)

隨著社會的快速發(fā)展，人民的生活水平大幅提高，但自然災(zāi)害、事故、疾病等突發(fā)災(zāi)難又大大降低了人們的生活質(zhì)量。雖然現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)能夠最大程度地降低災(zāi)后的死亡率，但突發(fā)災(zāi)難導(dǎo)致的肢體運(yùn)動功能障礙，尤其是下肢障礙，會嚴(yán)重影響患者此后的生活。研究表明，正確、科學(xué)的運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練對于患者運(yùn)動功能恢復(fù)起重要作用。機(jī)器人能長時間重復(fù)繁雜的訓(xùn)練動作，成本低、效率高，穩(wěn)定可靠，通過機(jī)器人實(shí)現(xiàn)下肢康復(fù)訓(xùn)練具有獨(dú)特優(yōu)勢，臨床上已逐漸得到認(rèn)可。隨著我國社會老齡化程度的加劇以及對殘疾人康復(fù)事業(yè)的日漸重視，同時在《中國制造2025》規(guī)劃的指示下，康復(fù)機(jī)器人將獲得巨大的發(fā)展機(jī)遇和空間。

下肢康復(fù)機(jī)器人按構(gòu)型可分為外骨骼式和踏板式兩類。外骨骼式以開鏈串聯(lián)機(jī)構(gòu)或串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為主體，人機(jī)多處接觸，機(jī)器人關(guān)節(jié)與下肢各關(guān)節(jié)對應(yīng)，外骨骼與患肢協(xié)調(diào)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練。較為典型的產(chǎn)品有Lokomat、HAL、ReWalk等。該類機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)單關(guān)節(jié)及多關(guān)節(jié)訓(xùn)練；患肢運(yùn)動范圍大，可實(shí)現(xiàn)多種形式的被動訓(xùn)練。然而適用范圍受限，主動訓(xùn)練效果不理想。踏板式利用腳踏板帶動足部模擬步行動作，下肢其他關(guān)節(jié)隨動。如G-EO System、RT-600、ICARE等。該類機(jī)器人構(gòu)型簡潔，易于實(shí)現(xiàn)被動、助力及主動等模式的訓(xùn)練；人機(jī)單端接觸，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動。但難以實(shí)現(xiàn)單關(guān)節(jié)訓(xùn)練且難以控制人機(jī)接觸力；受構(gòu)型限制，患肢的運(yùn)動范圍有限。

目前，低端下肢康復(fù)產(chǎn)品因簡單廉價，臨床應(yīng)用最多，但功能單一，自動化水平低，費(fèi)時費(fèi)力，療效不甚理想；高端產(chǎn)品國內(nèi)研究起步晚，臨床實(shí)踐少，對進(jìn)口依賴嚴(yán)重，成本高，難以普及。技術(shù)層面上，仍需加大投入，解決下肢康復(fù)機(jī)器人在構(gòu)型設(shè)計(jì)、人-機(jī)協(xié)調(diào)性、減重/重力補(bǔ)償、多模式康復(fù)訓(xùn)練等問題。相對于傳統(tǒng)剛性串/并聯(lián)機(jī)器人，并聯(lián)柔索機(jī)器人工作空間大、剛度可調(diào)、負(fù)載自重比大、工作方式靈活，具有獨(dú)特的綜合性能優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種可移動式并聯(lián)柔索驅(qū)動下肢康復(fù)機(jī)器人及其實(shí)施方法，可以協(xié)助不同康復(fù)階段的患者開展主動模式、助力模式和被動模式的康復(fù)訓(xùn)練，為下肢殘疾患者提供一種更加有效的康復(fù)裝置及方法。

本發(fā)明提到的一種可移動式并聯(lián)柔索驅(qū)動下肢康復(fù)機(jī)器人，包括懸吊減重單元(1)、拉力傳感器(2)、安全背帶(3)、安全扶手(4)、彈簧(5)、門欄(6)、柔索驅(qū)動單元(7)、萬向從動輪(8)、腿部穿戴裝置(9)、跑步機(jī)(10)、后置驅(qū)動輪(11)、柔索(12)、支撐架(13)、液晶顯示屏(14)，整體是由支撐架(13)構(gòu)成的桁架結(jié)構(gòu)，懸吊減重單元(1)安裝在機(jī)器人頂部并通過柔索與患者穿戴的安全背帶(3)相連，在柔索上設(shè)有拉力傳感器(2)，患者腰部運(yùn)動通過連接在左右的四根豎梁及安全背帶(3)之間的四組彈簧(5)約束，患者及輪椅通過左側(cè)的門欄(6)進(jìn)出，在每側(cè)患肢矢狀面對應(yīng)位置的四根橫梁上分別裝有四組柔索驅(qū)動單元(7)，通過柔索(12)牽引腿部穿戴裝置(9)帶動患肢實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練，機(jī)器人底部前方安裝萬向從動輪(8)，底部后方安裝后置驅(qū)動輪(11)，機(jī)器人移動可實(shí)現(xiàn)患者在地面上的步行訓(xùn)練，機(jī)器人固定不動并與跑步機(jī)(10)配合可以實(shí)現(xiàn)患者的步態(tài)訓(xùn)練。