[發(fā)明專(zhuān)利]一種新型自平衡外骨骼機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110444056.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113181009B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳新宇;何勇;劉靜帥;李金科;馬躍;李鋒;孫健銓;董遙;連鵬晨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): A61H3/00
• 分類(lèi)號(hào): A61H3/00;A61H1/02
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 朱偉軍;耿慧敏

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型自平衡外骨骼機(jī)器人，包括背部支撐控制組件、髖關(guān)節(jié)組件、膝關(guān)節(jié)組件、踝關(guān)節(jié)組件、足托組件；背部支撐控制組件、髖關(guān)節(jié)組件、膝關(guān)節(jié)組件、踝關(guān)節(jié)組件、足托組件依次相連；髖關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)前屈/后伸、髖關(guān)節(jié)內(nèi)收/外展、髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋/外旋運(yùn)動(dòng)；膝關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)前屈/后伸運(yùn)動(dòng)；踝關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)背屈/跖屈以及踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻/外翻運(yùn)動(dòng)；足托組件用于支撐人體。本發(fā)明提出一種新型自平衡外骨骼機(jī)器人，適用于偏癱、下肢癱、四肢癱等類(lèi)型的下肢失能或上下肢均失能人群，輔助穿戴者進(jìn)行起立、坐下、行走、抬腿和上下樓梯等日常活動(dòng)訓(xùn)練。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型自平衡外骨骼機(jī)器人。

背景技術(shù)

下肢外骨骼是一種與人體下肢結(jié)構(gòu)相似的可穿戴仿生機(jī)器人，能夠輔助穿戴者實(shí)現(xiàn)下肢康復(fù)、助力行走以及增強(qiáng)負(fù)重等功能，在康復(fù)、民用和軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著我國(guó)人口老齡化問(wèn)題日益嚴(yán)重，以及中風(fēng)偏癱、脊髓損傷截癱等嚴(yán)重行走功能障礙的人群數(shù)量日漸增長(zhǎng)，中國(guó)家庭和政府將面臨非常嚴(yán)峻的養(yǎng)老和醫(yī)護(hù)壓力。現(xiàn)有醫(yī)學(xué)理論和臨床實(shí)踐指出，除了必要的手術(shù)和藥物治療以外，科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練是癱瘓患者恢復(fù)行走功能的重要手段。下肢康復(fù)外骨骼機(jī)器人能夠有效輔助患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，也能夠?yàn)樾袆?dòng)不便的老年人提供運(yùn)動(dòng)助力。

現(xiàn)有的動(dòng)力型下肢外骨骼機(jī)器人，主要存在運(yùn)動(dòng)自由度較少、驅(qū)動(dòng)數(shù)量不足、功能結(jié)構(gòu)單一、腿部慣量較大、整體結(jié)構(gòu)剛性不足、不具備自平衡行走能力等問(wèn)題，導(dǎo)致穿戴舒適性較差、運(yùn)動(dòng)輔助能力偏低，并且需要借助拐杖或其它輔助支撐設(shè)備來(lái)保持運(yùn)動(dòng)平衡，對(duì)穿戴者的上肢力量和反應(yīng)能力要求較高，因此不適用于偏癱、四肢癱瘓、年老體弱、上肢無(wú)力等類(lèi)型人群。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種新型自平衡外骨骼機(jī)器人，適用于偏癱、下肢癱、四肢癱等類(lèi)型的下肢失能或上下肢均失能人群，輔助穿戴者進(jìn)行起立、坐下、行走、抬腿和上下樓梯等日常活動(dòng)訓(xùn)練。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種新型自平衡外骨骼機(jī)器人，其特殊之處在于，

包括背部支撐控制組件、髖關(guān)節(jié)組件、膝關(guān)節(jié)組件、踝關(guān)節(jié)組件、足托組件；背部支撐控制組件、髖關(guān)節(jié)組件、膝關(guān)節(jié)組件、踝關(guān)節(jié)組件、足托組件依次相連；髖關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)前屈/后伸、髖關(guān)節(jié)內(nèi)收/外展、髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋/外旋運(yùn)動(dòng)；膝關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)前屈/后伸運(yùn)動(dòng)；踝關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)背屈/跖屈以及踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻/外翻運(yùn)動(dòng)；足托組件用于支撐人體。

進(jìn)一步地，上述背部支撐控制組件包括背部支撐板、支撐固定板、電源和主控、支撐支架以及碳纖維護(hù)臀板；背部支撐板、電源和主控分別設(shè)置在支撐固定板的正反面，支撐支架以及碳纖維護(hù)臀板設(shè)置在支撐固定板下部。

進(jìn)一步地，上述髖關(guān)節(jié)組件包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的左側(cè)髖關(guān)節(jié)、右側(cè)髖關(guān)節(jié)；所述右側(cè)髖關(guān)節(jié)包括內(nèi)收/外展組件、內(nèi)旋/外旋組件、前屈/后伸組件、上層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件和下層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件；左側(cè)髖關(guān)節(jié)、右側(cè)髖關(guān)節(jié)的內(nèi)收/外展組件相互連接構(gòu)成髖關(guān)節(jié)固定結(jié)構(gòu)，其內(nèi)收/外展組件的輸出端與內(nèi)旋/外旋組件連接，且內(nèi)旋/外旋組件位于內(nèi)收/外展組件的后方，內(nèi)旋/外旋組件的輸出端與上層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件連接，前屈/后伸組件與上層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件和下層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件的輸出桿連接，前屈/后伸組件的輸出端與大腿桿件連接。

所述內(nèi)收/外展組件驅(qū)動(dòng)內(nèi)旋/外旋組件、前屈/后伸組件、上層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件和下層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件產(chǎn)生內(nèi)收或外展轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)旋/外旋組件通過(guò)上層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件和下層遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件驅(qū)動(dòng)前屈/后伸組件做內(nèi)旋或外旋轉(zhuǎn)動(dòng)；前屈/后伸組件驅(qū)動(dòng)大腿桿件做前屈或后伸運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，上述內(nèi)收/外展組件包括內(nèi)收/外展驅(qū)動(dòng)固定座、內(nèi)收/外展輔助固定座、內(nèi)收/外展驅(qū)動(dòng)單元，內(nèi)收/外展驅(qū)動(dòng)單元固定在內(nèi)收/外展驅(qū)動(dòng)固定座、內(nèi)收/外展輔助固定座上，內(nèi)收/外展驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力輸出端與內(nèi)收/外展輸出運(yùn)動(dòng)端蓋連接，內(nèi)收/外展輸出運(yùn)動(dòng)端蓋通過(guò)軸承支座連接。