[發明專利]一種柔索驅動可穿戴式腰下肢康復機器人

有效

• 申請號: 201910361439.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110037893B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 訾斌;楊正蒙;趙嘉浩;李元;孫智
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種柔索驅動可穿戴式腰下肢康復機器人，其特征在于：包括外框架，以及位于外框架內的上肢穿戴式可調固定裝置、可調式腰部及髖關節康復裝置、膝蓋康復裝置、滑槽柔索牽引機構、柔索驅動機構、凸輪式腳踝康復機構、升降驅動機構，其中：

所述外框架由底板、頂框及連接底板和頂框的多個立柱構成；

所述上肢穿戴式可調固定裝置包括可調式彈性上肢外衣，所述可調式彈性上肢外衣位于外框架內，可調式彈性上肢外衣穿戴于人體腰部以上部位，可調式彈性上肢外衣的周向長度和肩高可調，可調式彈性上肢外衣周向側面與外框架的頂框之間連接有多個上肢承載柔索，由此實現可調式彈性上肢外衣吊掛在外框架內；

所述可調式腰部及髖關節康復裝置包括彈性腰帶，所述彈性腰帶位于可調式彈性上肢外衣正下方，彈性腰帶穿戴于人體腰部，彈性腰帶的周向長度可調，彈性腰帶的左、右端分別連接有腰部支撐元件，每個腰部支撐元件中分別轉動安裝有軸向沿左右水平方向的轉軸，還包括數量對應于腰部支撐元件的大腿調節元件，每個大腿調節元件上端分別固連于腰部支撐元件的轉軸，由此實現大腿調節元件的轉動；

所述膝蓋康復裝置包括一對大腿板、一對膝蓋調節元件、一對小腿板，其中兩大腿板分別為框架結構，每個大腿板上、下端分別設有卡槽，可調式腰部及髖關節康復裝置中的大腿調節元件下端一一對應插接于兩大腿板上端的卡槽中，每個大腿板內分別設有人工肌肉，人工肌肉的下端與大腿板內下端固連，人工肌肉的上端連接有繩索，繩索向上穿入至大腿板上端卡槽并固連于大腿調節元件下端，每個大腿板上端卡槽內還設有彈簧，彈簧套在繩索外，且彈簧上、下端分別對應支撐連接于大腿調節元件下端、大腿板上端卡槽內底部，兩個大腿板彼此相對的內側面分別連接有大腿卡爪，大腿卡爪穿戴于人體大腿部位；兩個膝蓋調節元件上端一一對應通過軸向沿左右水平的轉軸轉動連接于兩個大腿板下端卡槽，兩個膝蓋調節元件上端一一對應通過軸向沿左右水平的轉軸轉動連接于兩個大腿板的下端，兩個小腿板彼此相對的內側面分別連接有小腿卡爪，小腿卡爪穿戴于人體小腿部位；

所述滑槽柔索牽引機構包括一對分別為半圓形的磁吸式可分離運動平臺，兩個磁吸式可分離運動平臺左右對稱并對合為整圓平臺，整圓平臺水平位于膝蓋康復裝置正下方，且兩磁吸式可分離運動平臺與膝蓋康復裝置中兩個小腿板一一對應，每個磁吸式可分離運動平臺上靠近對合處分別設有電磁鐵，兩個磁吸式可分離運動平臺對合時電磁鐵能夠相互吸合，以實現對兩個磁吸式可分離運動平臺分離及結合的控制，每個磁吸式可分離運動平臺上還分別固定有腳踏板，腳踏板穿戴于人體腳部，每個磁吸式可分離運動平臺底部分別設有旋轉式卡扣；每個磁吸式可分離運動平臺上分別各自固定有一對在前后水平方向一字排列的下運動軌道，每個下運動軌道分別各自配置有豎直的上運動軌道，設兩個下運動軌道彼此相對的一端為內端，每個上運動軌道下端分別通過柔性開槽彎管與對應的下運動軌道內端連接，由柔性開槽彎管連通上、下運動軌道構成完整的L形滑道，由此在每個磁吸式可分離運動平臺上分別構成兩個L形滑道，每個L形滑道內分別滑動安裝有牽引球，每個L形滑道中上運動軌道上端、下運動軌道外端分別安裝有電機驅動的牽引繞線輪，牽引繞線輪的軸向均為左右水平，牽引繞線輪上分別纏繞有柔索，且柔索分別穿入對應的L形滑道中并固定于牽引球對應端；設左、右側由兩個上運動軌道分別構成的上運動軌道對彼此相對的一面為內側面，所述膝蓋康復裝置中小腿板的外側面分別固定連接于對應的磁吸式可分離運動平臺上兩上運動軌道的內側面，每個磁吸式可分離運動平臺上的腳踏板位于對應的小腿板內側，通過腳踏板一側伸出的左右方向轉軸安裝軸承連接于小腿板下端的安裝孔中；

所述柔索驅動機構包括數量對應于牽引球的多個柔索牽引電機，多個柔索牽引電機分別固定于外框架的底板上，外框架的頂框上對應每個柔索牽引電機位置分別轉動安裝有滑輪機構，每個柔索牽引電機的輸出軸分別同軸固定連接有繞線輪，繞線輪上分別纏繞有下肢驅動柔索，下肢驅動柔索分別向上繞過對應的滑輪機構后，再一一對應向下固定連接至滑槽柔索牽引機構中的牽引球上；

所述凸輪式腳踝康復機構整體位于滑槽柔索牽引機構正下方，凸輪式腳踝康復機構包括凸輪機構底板、一對左右對稱并分別位于凸輪機構底板上方的腳踝運動推板，兩個腳踝運動推板位置與兩個磁吸式可分離運動平臺一一對應，凸輪機構底板上對應于每個腳踝運動推板后側下方位置分別固定有轉軸，轉軸軸向分別沿左右水平，每個腳踝運動推板底部后側分別連接有連接塊，且連接塊通過軸孔轉動安裝于對應的轉軸上，由此提供腳踝運動推板俯仰轉動的自由度；凸輪機構底板上還固定有電機驅動的絲杠螺母機構，絲杠螺母機構中螺母的運動方向為前后水平方向，螺母固定連接有凸輪機構直線運動平臺，凸輪機構直線運動平臺上固定有雙向輸出電機，雙向輸出電機的軸向沿左右水平方向，雙向輸出電機每個輸出軸分別偏心固定有凸輪，凸輪一一對應位于腳踝運動推板前側下方，每個腳踝運動推板前側底部對應凸輪位置分別轉動安裝有軸向沿左右水平的滾輪，滾輪分別與對應的凸輪緊密抵觸，由絲杠螺母機構帶動凸輪機構直線運動平臺整體直線運動，并由雙向輸出電機帶動凸輪轉動，再通過滾輪使對應的腳踝運動推板俯仰運動，每個腳踝運動推板的頂部分別設有扣槽，扣槽位置與腳踝運動推板對應的磁吸式可分離運動平臺底部旋轉式卡扣位置對應；

所述升降驅動機構固定于凸輪式腳踝康復機構下方的外框架底板上，升降驅動機構中的升降運動部件連接于凸輪式腳踝康復機構中的凸輪機構底板底部，由升降驅動機構驅動凸輪式腳踝康復機構整體升降，且凸輪式腳踝康復機構上升至腳踝運動推板與對應的磁吸式可分離運動平臺貼合時，磁吸式可分離運動平臺底部的旋轉式卡扣能夠扣入腳踝運動推板的扣槽中。