[發明專利]足下垂康復外骨骼機器人及自適應步態輔助控制方法

有效

• 申請號: 202011352104.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112494272B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 王衛群;侯增廣;胡旭超;石偉國;焦雨澤;方志杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;A61H1/02
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種足下垂康復外骨骼機器人及自適應步態輔助控制方法，旨在解決現有技術中無法為足下垂患者提供有效的康復訓練的問題。本發明提供的足下垂康復外骨骼機器人，利用感應模塊和主控模塊記錄患者運動學和動力學數據，并通過實時識別人體運動意圖控制牽引驅動裝置轉動以模仿健康人正常步態，實現患側足部主動康復訓練。相比電刺激方法，采用電機輔助患者運動能夠使患側足部達到更加精細的角度位置，同時也更加安全。同時本發明結構簡單，重量輕，便于靈活穿戴，能夠有效為足下垂患者提供行走助力，輔助其進行足部康復訓練。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種足下垂康復外骨骼機器人及自適應步態輔助控制方法。

背景技術

近年來，我國腦卒中的發生率逐年上升，目前已成為國人病死率最高的疾病，占全球腦卒中死亡人群的40％。同時，腦卒中致殘率高達70％，其中重度殘疾超過40％，其中，足下垂是一種典型的后遺癥。足下垂是指由腦卒等疾病所造成的足尖上抬不完全或不能現象，由于足尖抬起困難造成行走步態異常。因此，需要一種足下垂康復訓練設備，以解決或至少減輕上述問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有技術中無法為足下垂患者提供有效的康復訓練的問題。本發明第一方面提供一種足下垂康復外骨骼機器人，包括用于固定足部的足部固定組件、用于固定腿部的腿部固定組件以及牽引于所述足部固定組件和所述腿部固定組件之間的牽引驅動裝置，進一步地，還包括主控模塊和感應模塊，所述牽引驅動裝置的控制端、所述感應模塊分別與所述主控模塊通信連接；所述牽引驅動裝置包括分別設置于所述足部固定組件兩側的牽引驅動機構和牽引從動機構；

所述牽引驅動機構包括動力裝置、主動輪、從動軸、從動輪和牽引連接件，所述動力裝置與所述腿部固定組件固定，所述主動輪套設于所述動力裝置的輸出軸；所述從動軸與所述足部固定組件固定且與踝關節對應的轉動軸同軸設置，所述從動輪套設于所述從動軸，所述從動輪在靠近所述主動輪的端部設置有用于固定所述牽引連接件的第一牽引固定部和第二牽引固定部，所述牽引連接件一端穿過所述第一牽引固定部后繞所述主動輪旋轉一周后沿切線方向延伸穿過所述第二牽引固定部并固定；

所述感應模塊用于獲取第一數據包并發送至所述主控模塊，所述第一數據包包括使用者在使用過程中的重心高度數據和足底壓力數據；

所述主控模塊基于所述第一數據包的數據信號控制所述動力裝置通過所述牽引連接件驅動所述從動輪繞所述從動軸軸向旋轉，以使得所述牽引從動機構跟隨轉動，進而帶動所述足部固定組件繞與踝關節對應的轉動軸轉動，以使得所述足下垂康復外骨骼機器人為使用者提供助力。

本發明第二方面提供一種足下垂康復外骨骼機器人，包括足下垂康復設備，所述足下垂康復設備包括足部固定組件、腿部固定組件以及牽引于所述足部固定組件和所述腿部固定組件之間的牽引驅動裝置，其特征在于，還包括主控模塊和感應模塊，所述牽引驅動裝置的控制端和所述感應模塊分別與所述主控模塊通信連接；

所述牽引驅動裝置包括兩個分別設置于所述足部固定組件兩側的牽引驅動機構；

所述牽引驅動機構包括動力裝置、主動輪、從動軸、從動輪和牽引連接件，所述動力裝置與所述腿部固定組件固定，所述主動輪套設于所述動力裝置的輸出軸；所述從動軸與所述足部固定組件固定且與踝關節對應的轉動軸同軸設置，所述從動輪套設于所述從動軸，所述從動輪在靠近所述主動輪的端部設置有用于固定所述牽引連接件的第一牽引固定部和第二牽引固定部，所述牽引連接件一端穿過所述第一牽引固定部后繞所述主動輪旋轉一周后沿切線方向延伸穿過所述第二牽引固定部并固定；

所述感應模塊用于獲取第一數據包并發送至所述主控模塊，所述第一數據包包括使用者在使用過程中的重心高度數據和足底壓力數據；