[發明專利]氣動肌肉驅動下肢康復外骨骼及其康復工作控制方法

有效

• 申請號: 202011036150.X
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112315734B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 黎波;程俊;劉家紅;劉閩超;秦小東;周杰
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明公開了氣動肌肉驅動下肢康復外骨骼及其康復工作控制方法，該外骨骼包括臀部組件，臀部組件的內側面設有腰部組件，臀部組件兩端對稱設有腿部組件，腿部組件包括大腿桿和小腿桿，腿部組件還包括腿部綁縛機構，小腿桿遠離其連接大腿桿的一端還轉動連接有腳部組件；在大腿桿的前側設有第一氣動肌肉，第一氣動肌肉的兩端分別連接在對應位置的臀部組件和大腿綁縛機構上；在大腿桿的后側設有第二氣動肌肉，第二氣動肌肉的兩端分別連接在對應位置的臀部組件和大腿綁縛機構上；在小腿桿的后側設有第三氣動肌肉，第三氣動肌肉的兩端分別連接在對應位置的大腿桿和小腿綁縛機構上。本方案能有效提高穿戴的舒適性，柔性較大，保證人體運動安全性。

技術領域

本發明涉及可穿戴康復設備技術領域，具體涉及氣動肌肉驅動下肢康復外骨骼及其康復工作控制方法。

背景技術

據相關調查顯示，我國每年有近十萬新增肢體殘疾脊髓損傷患者，對肢體殘障者的康復訓練是我國康復醫療的一項艱巨任務。

針對這些患者除了進行手術治療或者藥物治療外，科學合理的康復訓練對于患者肢體運動功能的改善起著至關重要的作用。目前，在中國和全世界對肢體康復設備都有巨大的需求，特別是高技術含量的機電一體化康復設備嚴重短缺；隨著科技發展，越來越多的研究者開始利用其它領域研究成果，結合康復醫學設計新的醫療訓練方法。這些學科包括機械學、力學、電磁學、計算機學、機器人學以及材料學等多種學科；目前對這方面的研究統稱為康復工程，康復外骨骼作為一種穿戴在人體上并用于輔助人體進行康復訓練的設備越來越廣泛的應用在康復工程領域。

在公開號為CN107411939B的發明專利中就公開了一種單側下肢殘疾人士專用助力康復機器人，所述助力康復機器人具有被動模式、主動模式和阻抗模式三種操控模式；所述助力康復機器人由固定部件和連桿部件組成；所述固定部件包括腰帶部件、大腿套環、小腿套環和腳板部件，所述連桿部件包括大腿部件、小腿部件、膝關節電機裝置、踝關節電機裝置、手柄部件、手柄連桿、手柄電機裝置、第一腿部連桿和第二腿部連桿；核心部分是由連桿部件和固定部件中的手柄部件、大腿部件、小腿部件、腰帶部件、腳板部件、第一腿部連桿和第二腿部連桿共同構成的一多連桿機構。該康復機器人在進行康復訓練時，由手柄電機裝置帶動人體的髖部位置進行康復運行，由膝關節電機裝置帶動人體的膝關節位置進行康復運動，由踝關節電機裝置帶動人體的踝關節位置進行康復運動，這種采用電機帶動對應位置關節進行康復運動的方式存在下面的問題：1、電機的驅動結構使得整個裝置的結構復雜，造價昂貴，同時會使得整個康復機器人的整體重量變大，大大降低穿戴的舒適性；2、電機驅動的系統剛性大，柔性差，電機驅動系統吸收外部沖擊的能力差，當該系統受到外部突然的沖擊干擾時，容易引起系統位移的突變，從而容易造成患者下肢肌肉組織的撕裂、肌肉痙攣及組織損傷等。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是：如何提供一種能有效提高穿戴的舒適性，同時柔性較大的氣動肌肉驅動下肢康復外骨骼。

另外，本發明還提供一種氣動肌肉驅動下肢康復外骨骼的康復工作控制方法，以實現對患者的康復訓練。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

氣動肌肉驅動下肢康復外骨骼，包括開口向前且整體呈U型結構的臀部組件，所述臀部組件用于與人體的臀部位置相適應，所述臀部組件的內側面設有腰部組件，所述腰部組件用于纏繞在人體的腰部位置，所述臀部組件U型結構的開口兩端對稱設有腿部組件，所述臀部組件與對應位置的腿部組件轉動連接，以與人體髖關節的前屈和后伸運動相適應，所述腿部組件包括轉動連接的大腿桿和小腿桿，以與人體膝關節的前屈和后伸運動相適應，所述腿部組件還包括腿部綁縛機構，所述腿部綁縛機構分別與所述大腿桿和所述小腿桿連接，以將該外骨骼穿戴在人體腿部，所述小腿桿遠離其連接所述大腿桿的一端還轉動連接有腳部組件，所述腳部組件用于與人體的腳部進行連接并與人體腳部的趾曲和背伸運動相適應；