[發明專利]一種適用于腦癱患兒步態訓練的可調節下肢外骨骼裝置

在審

• 申請號: 202010001072.3
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN110897834A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 張明明;張嘉良;鄭亮;張藝從;王吉祥
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發明提供了一種適用于腦癱患兒步態訓練的可調節下肢外骨骼裝置，該裝置包含可調節的腰部固定機構、髖限位轉動關節、三節滑動式可調節大腿機構、膝限位轉動關節、二節滑動式可調節小腿機構、踝限位轉動關節和足底支撐機構。腰部固定機構由可調節的半環狀結構，前后調節和上下調節機構、髖被動外展運動關節組成；髖關節、膝關節和踝關節都是主動限位轉動關節，能限制對應關節在一定角度內轉動；大腿和小腿機構采用滑動式可調節機構，可調節相應部位的長度。本發明采用雙側對稱結構，可根據康復訓練要求進行單關節或多關節的協同訓練，能適應腦癱兒童步態康復訓練需求，提高康復訓練效果。

技術領域

本發明涉及機器人技術應用領域，具體涉及一種適用于腦癱患兒步態訓練的可調節下肢外骨骼裝置。

背景技術

下肢外骨骼機器人是一種可穿戴的機械裝置，能夠輔助下肢肢體運動功能障礙患者部分恢復行走能力。下肢外骨骼機器人通常包括多個可旋轉的主動或被動關節，分別對應人體下肢髖關節、膝關節和踝關節，通過動力裝置提供主動的關節運動力，輔助帶動穿戴者的下肢運動。

目前外骨骼機器人主要用于脊髓損傷或腦卒中引起的偏癱或全癱患者的輔助行走，但結構較為復雜，自由度較多，需額外的平衡措施；多采用固定結構，主要用于個體化定制。臨床上認為腦癱患兒應盡早進行步態康復訓練，重復的、持續的、精確的步態訓練有助于提高康復效果，步態訓練更應注重下肢運動協調性的訓練。然而由于腦癱兒童個體體型差異大，康復訓練需求也各不同，常用的下肢外骨骼輔助設備并不適用于腦癱患兒的步態康復訓練。

臨床上用于步態訓練的下肢外骨骼輔助設備應能適應不同年齡的腦癱患兒的體格；應能根據腦癱患兒康復訓練的要求，提供不同的訓練模式，可單獨或協同訓練患兒的髖、膝和踝關節運動的協調性；應能與下肢矯形器配合使用，限制關節異常運動，協助控制肌肉痙攣；應能與減重裝置配合使用，滿足患兒前期康復訓練的需求。

發明內容

本發明目的在于針對腦癱兒童步態康復訓練需求，提供了一種適用于腦癱患兒步態訓練的可調節下肢外骨骼裝置。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種適用于腦癱患兒步態訓練的可調節下肢外骨骼裝置，包括腰部固定機構、髖限位轉動關節、大腿機構、膝限位轉動關節、小腿機構、踝限位轉動關節以及足底支撐機構；所述腰部固定機構的一端與髖限位轉動關節固定連接；所述的髖限位轉動關節的另一端通過大腿機構與膝限位轉動關節的一端連接；所述的膝限位轉動關節的另一端通過小腿機構與踝限位轉動關節的一端連接；所述的踝限位轉動關節的底部與足底支撐機構連接；其中，所述的髖限位轉動關節、大腿機構、膝限位轉動關節、小腿機構、踝限位轉動關節以及足底支撐機構均設有兩個，沿所述腰部固定機構的兩側對稱設置；

所述的腰部固定機構包括固定調節板、兩個連接桿、橫斷面調節桿、矢狀面調節桿、髖外展關節和下連接板；所述固定調節板與兩個連接桿的內側部通過槽孔連接形成半環狀結構，連接桿的外側部與橫斷面調節桿通過槽孔連接，橫斷面調節桿的的下部通過槽孔與矢狀面調節桿連接，矢狀面調節桿的側面固定連接有髖外展關節，髖外展關節的底部設有下連接板；

所述的髖限位轉動關節包括髖關節驅動單元、髖關節傘齒轉向單元、髖關節半內齒輪環傳動單元以及髖關節轉動單元，所述髖關節驅動單元的輸出端與髖關節傘齒轉向單元的一端連接，髖關節傘齒轉向單元的另一端與髖關節半內齒輪環傳動單元連接，髖關節半內齒輪環傳動單元與髖關節轉動單元連接，髖關節轉動單元與大腿機構的上端固定連接，所述髖關節半內齒輪環傳動單元還與所述下連接板固定連接；

所述的膝限位轉動關節包括膝關節驅動單元、膝關節傘齒轉向單元、膝關節半內齒輪環傳動單元以及膝關節轉動單元，所述膝關節驅動單元的輸出端與膝關節傘齒轉向單元的一端連接，膝關節傘齒轉向單元的另一端與膝關節半內齒輪環傳動單元連接，膝關節半內齒輪環傳動單元與膝關節轉動單元連接，膝關節轉動單元與大腿機構的下端連接，所述膝關節半內齒輪環傳動單元還與所述小腿機構的上端固定連接；