[發明專利]基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人及康復方法

在審

• 申請號: 202010600980.4
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111658434A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王發善;劉德勝
• 申請（專利權）人: 黑龍江佳德醫療器械有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 王海婷

1.一種基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：包括支架、下肢、驅動系統、感知系統和便攜式控制與動力系統，所述的下肢包括兩條腿，兩條腿對稱安裝在支架上，每條腿均包括大腿、小腿和腳，每條腿的支架與大腿之間、大腿與小腿之間及小腿與腳之間依次構成髖關節、膝關節和踝關節，且髖關節、膝關節和踝關節分別與各自的旋轉部件連接；

所述的驅動系統包括大腿驅動氣動肌肉、小腿驅動氣動肌肉和腳部驅動氣動肌肉，所述的大腿驅動氣動肌肉、小腿驅動氣動肌肉和腳部驅動氣動肌肉分別驅動髖關節、膝關節和踝關節的屈伸運動，且在髖關節、膝關節和踝關節的前后側均連接著一相應的氣動肌肉；

每組前后對應設置的氣動肌肉均分別依次通過一PWM閥及一換向閥與氣源相連；

所述的感知系統包括采集患者下肢活動信息的位姿傳感器、肌電傳感器、氣壓傳感器，在每個氣動肌肉上均設置一組感知系統；

所述的便攜式控制與動力系統安裝在支架上，包括控制器和氣源，所有感知系統采集患者下肢活動信息傳遞至控制器。

2.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：每個氣動肌肉均包括內部氣囊、外層的纖維編織網及兩端的緊固密封結構，所述內部氣囊為橡膠管或乳膠管，當向其內部充入空氣，隨著壓力上升，橡膠管或乳膠管沿徑向膨脹，再通過編織纖維網的傳力作用使徑向膨脹力變為沿軸向的收縮力，使氣動肌肉整體軸向收縮。

3.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：在大腿的上下部分均設有一大腿固定帶，在小腿的上下部分均設有一小腿固定帶，且大腿驅動氣動肌肉連接在支架下端與位于上部的大腿固定帶之間；小腿驅動氣動肌肉連接在位于下部的大腿固定帶與位于上部的小腿固定帶之間；腳部驅動氣動肌肉連接在位于下部的小腿固定帶與腳部裝置之間。

4.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：大腿前后側的驅動氣動肌肉、小腿前后側的驅動氣動肌肉、腳部前后側的驅動氣動肌肉均單獨動作。

5.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：所述換向閥為兩位二通電磁換向閥，且電磁換向閥的各個接口分別與氣動肌肉進出氣口、氣源和大氣相連。

6.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：多個換向閥形成換向閥組，所述換向閥組與氣源之間設有減壓閥與節流閥，所述氣源由空氣泵提供動力。

7.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：所述旋轉部件包括軸、軸承和軸承座，軸的兩端各由一個軸承支承，且軸承安裝在軸承座內，各關節安裝在各自的軸上，且繞各自的軸轉動，每個關節上均設有限制關節轉動范圍的限位彈簧。

8.根據權利要求1所述的基于氣動肌肉的膝過伸柔性外骨骼康復機器人，其特征在于：在所述支架的前側設有腰部固定帶，所述控制器和氣源均安裝在支架的后側。