一种可穿戴智能下肢康复装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可穿戴智能下肢康复装置及控制方法，装置其左侧腰部主支撑件和右侧腰部主支撑件的一侧通过腰部调整机构连接在一起，左侧背部支撑架和右侧背部支撑架固定在对应侧的腰部主支撑架上，主控箱体通过连接片固定在背部支撑架上；髋关节驱动机构与腰部支撑件的“G”型结构相连接；另有髋关节执行机构，膝关节的执行机构，脚部机构；生命特征监测设备位于人体的右侧手臂上。控制方法包括传感器测量压力信号、脉搏信号、血压信号，信号经中央处理器处理，产生伺服电机控制参数和患者生命体征参数，通过显示屏显示，并通过无线WIFI与外围大型设备通讯。该装置线路简单、易操作、安全可靠，加快康复的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医学辅助治疗研究领域，具体涉及一种可穿戴智能下肢康复装置及控制方法。
技术介绍
随着社会的不断发展，人民的生活水平以及医疗水平都有了大幅度的提升，从而使国民人均寿命也由六七十年代的60岁左右提升到如今的75岁左右，逼近世界发达国家的平均水平，随着人均寿命的增加，老年人在社会总人口中所占的比例也在不断增加，截止2010年，我国60岁以上的老年人口已超过1.78亿，达到总人口的13.26％。同时，65岁以上的老年人口约为1.19亿，占总人口的8.87％，社会老龄化问题越来越严峻。社会老龄化加之当今社会的快节奏生活和巨大压力，心脑血管疾病以及神经系统疾病造成的中风偏瘫患者逐年增加。我国中风(脑卒中)发病率世界第一，其中约3/4的患者有不同程度的神经损伤和运动障碍。不断增长的老年人口和脑卒中后遗症患者对康复治疗工作提出严峻挑战。传统的康复训练方式是医生徒手对患者进行训练，这显然存着诸多不便，因此很多医疗机构引入了康复机器人。但目前在市场上存在的下肢康复机器人外骨骼存在诸多限制：外骨骼驱动系统多使用液压或气压驱动，控制精度不高、噪声大，且驱动系统外壳采用固定结构，为了保证关节的转动角度，使很多内部机构暴露在外，且容易对使用者造成伤害；此外已有外骨骼仅能保证机构的正常运转，不能检测患者使用时的身体状况，且患者无法直观了解设备的运行情况。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种电机驱动的安全可靠、控制方便、精度高的下肢康复外骨骼，以解决上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题就是提供一种基于无线技术的，为患者康复训练提供额外关节转矩的康复装置，要求该装置线路简单、易操作、安全可靠，且可监测患者生命体征且实时显示的可穿戴智能下肢康复装置，加快康复的速度。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可穿戴智能下肢康复装置，包括右侧背部支撑架、主控箱体、左侧背部支撑架、腰带固定螺栓、腰带、连接片、右侧腰部支撑件、前侧腰部调节结构、后侧腰部调节结构、髋关节固定螺栓、髋关节驱动机构、左侧腰部支撑件、错位连接件、错位连接件螺栓、大腿主连接件、大腿固定机构、膝关节驱动机构、小腿固定机构、小腿主连接件、脚板螺栓、脚板、脚部固定带；所述右侧腰部主支撑架和左侧腰部主支撑架结构相同，其一端为“G”型结构，另一端通过前侧腰部调节件和后侧腰部调节件固定；所述左侧腰部主支撑架上设置有六轴运动处理组件；所述右侧腰部主支撑架上设置有紧急按钮；所述左侧背部支撑架和右侧背部支撑架分别套在左侧腰部主支撑架和右侧腰部主支撑架上，并用螺钉紧固连接；所述主控箱体通过连接片固定在左侧背部支撑架和右侧背部支撑架上，所述腰带上的套孔穿过左侧背部支撑架和右侧背部支撑架，并使用螺栓固定；所述髋关节驱动机构位于腰部支撑件的下侧，所述髋关节驱动机构与腰部支撑件通过髋关节固定外壳与腰部支撑件的“G”型结构螺纹连接；所述错位连接件、大腿主连接件、大腿固定机构组成髋关节执行机构，所述错位连接件两端均设置有调节圆孔，该调节圆孔与髋关节驱动机构的输出法兰固定连接，大腿主连接件两端均设置有圆孔，该圆孔与错位连接件上一端的调节圆孔通过螺栓连接，所述大腿固定机构与大腿主连接件相连；所述膝关节驱动机构通过螺纹与大腿主连接件紧固连接；小腿主连接件、小腿固定机构组成膝关节的执行机构，小腿主连接件与膝关节驱动机构固定连接，小腿固定机构与小腿主连接件相连；所述脚板和脚部固定带组成脚部机构，脚板与小腿主连接件铰接，脚部固定带固定铆接在脚板上；所述生命特征监测设备位于患者右侧手臂上。进一步的，所述右侧腰部支撑结构包括L型支撑件和G型连接件；所述L型支撑件的一端设置螺纹连接轴，且螺纹连接轴与G型连接件通过螺母紧固。进一步的，所述髋关节驱动机构与膝关节驱动机构结构相同；所述髋关节驱动机构包括编码计数器、髋关节伺服电机、伺服电机垫片、减速器垫片、输出轴、髋关节键、髋关节输出法兰、髋关节固定外壳、左侧固定圆盘、右侧固定圆环、髋关节转动外壳、定位轴承、轴承定位法兰和髋关节外壳垫圈；所述髋关节伺服电机的尾部安装有编码计数器，伺服电机输出轴与髋关节L型减速器相连；所述伺服电机与髋关节L型减速器之间设置有伺服电机垫片和减速器垫片；所述输出轴与髋关节输出法兰通过髋关节键相连接；所述髋关节固定外壳与左侧固定圆盘、右侧固定圆环通过螺钉固定连接形成外壳体，髋关节转动外壳与髋关节固定外壳相连接，输出轴一端与定位轴承相连，另一端与髋关节减速器相连。进一步的，所述的大腿固定机构包括束缚带固定结构、长固定螺栓、压力应变片和大腿束缚带；所述束缚带固定结构为U形结构；所述压力应变片固定在束缚带固定结构的内侧，束缚带固定结构通过长固定螺栓与大腿主连接件固定，大腿束缚带与束缚带固定结构固定。进一步的，所述左侧背部支撑架、右侧背部支撑架、右侧腰部主支撑件、前侧腰部调节结构、后侧腰部调节结构、右侧腰部主支撑件、错位连接件、大腿主连接件、小腿主连接件的材质均为碳纤维；所述腰带的材质为硬质皮革。进一步的，所述主控箱包括主控箱底壳、主控箱盖、WIFI天线、中央处理器、无线WIFI模块、锂电池和第一蓝牙模块；所述主控箱底壳、主控箱盖通过螺栓连接；所述WIFI天线与主控箱底壳固定连接，且WIFI天线一端位于主控箱底壳外部；所述中央处理器、无线WIFI模块、锂电池、第一蓝牙模块内置于箱体内部，且固定主控箱底壳上。进一步的，所述生命特征监测设备包括显示屏、腕部束缚带、脉搏测量模块、数据连接线、大臂束缚带、血压测量模块和第二蓝牙模块；所述第二蓝牙模块、显示屏和脉搏测量模块置于腕部束缚带上、所述血压测量模块与大臂束缚带连接，腕部束缚带与大臂束缚带(2505通过数据连接线固定连接。基于可穿戴智能下肢康复装置的控制方法，包括如下步骤：步骤一)压力应变片测量人体下肢与康复装置之间作用所产生的压力信号；脉搏测量模块测量人体脉搏信号；血压测量模块测量人体血压信号；步骤二)所测压力信号经放大和模数转换后经总线传输至中央处理器；脉搏信号和血压信号经放大和模数转换后经第二蓝牙模块传输至中央处理器；步骤三)中央处理器处理各种信号；步骤四)中央处理器产生伺服电机控制参数和患者生命体征参数，参数通过显示屏显示，并通过无线WIFI模块与外围大型设备通讯；步骤五)编码器测得伺服电机转速，通过PID控制算法修复伺服电机转速；步骤六)重复以上步骤一到步骤五，实现可穿戴智能下肢康复装置的正常运行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：康复机器人使用电机驱动，控制精度高且产生噪声较少。髋关节和膝关节的外壳使用了固定外壳和转动保护外壳，固定外壳起到了限位的作用，转动保护外壳起到了防止驱动机构内部暴露和防止患者受到伤害的作用。康复机器人采用无线传输技术，减少了康复机器人所需要的连接线路，整体更美观，同时也降低了机器人的故障率和维修难度，与周围大型生命体征监控设备的连接更简单，移动更加自如；机器人配备了脉搏和血压实时监控设备，患者使用显示屏可以直观了解自身的情况，保证运动强度在自身情况允许的范围内；附图说明图1是本专利技术整体结构示意图；图2是本专利技术整体结构背面示意图；图3是本专利技术腰部调整结构装配爆炸图；图4是本专利技术腰部主支撑机构爆炸图；图5是本专利技术髋关节驱动机构爆炸图；图6是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴智能下肢康复装置，其特征在于，包括右侧背部支撑架(1)、主控箱体(2)、左侧背部支撑架(3)、腰带固定螺栓(4)、腰带(5)、连接片(6)、右侧腰部支撑件(7)、前侧腰部调节结构(8)、后侧腰部调节结构(9)、髋关节固定螺栓(10)、髋关节驱动机构(11)、左侧腰部支撑件(12)、错位连接件(13)、错位连接件螺栓(14)、大腿主连接件(15)、大腿固定机构(16)、膝关节驱动机构(17)、小腿固定机构(18)、小腿主连接件(19)、脚板螺栓(20)、脚板(21)和脚部固定带(22)；所述左侧背部支撑架(3)和右侧背部支撑架(1)一端分别垂直套装在左侧腰部主支撑架(12)和右侧腰部主支撑架(7)上，并用螺钉紧固连接；所述左侧背部支撑架(3)和右侧背部支撑架(1)上通过连接片(6)连接有主控箱体(2)，并用螺栓(4)固定；所述右侧腰部主支撑架(7)和左侧腰部主支撑架(12)结构相同，其一端为“G”型结构，另一端通过前侧腰部调节件(8)和后侧腰部调节件(9)固定在一起；所述左侧腰部主支撑架(12)上设置有六轴运动处理组件(24)；所述右侧腰部主支撑架(7)上设置有紧急按钮(23)；所述六轴运动处理组件(24)与紧急按钮(23)通过导线与主控箱(2)连接；所述右侧腰部主支撑架(7)和左侧腰部主支撑架(12)下侧均设置有髋关节驱动机构(11)，所述右侧腰部主支撑架(7)和左侧腰部主支撑架(12)的“G”型结构分别与髋关节驱动机构(11)中的髋关节固定外壳(1104)螺栓连接；髋关节驱动机构(11)的输出法兰(1112)分别通过错位连接件螺栓(14)与错位连接件(13)一端螺纹连接；错位连接件(13)的另一端通过螺纹与大腿主连接件(15)一端相连接，大腿主连接件(15)的另一端与膝关节驱动机构(17)一端相连；大腿主连接件(15)内侧设置有大腿固定机构(16)；所述膝关节驱动机构(17)另一端与小腿主连接件(19)一端相连接；小腿主连接件(19)另一端与脚板(21)通过脚板螺栓(20)连接；脚板(21)上铆接有脚部固定带(22)；所述生命特征监测设备(25)位于患者右侧手臂上。...

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴智能下肢康复装置，其特征在于，包括右侧背部支撑架(1)、主控箱体(2)、左侧背部支撑架(3)、腰带固定螺栓(4)、腰带(5)、连接片(6)、右侧腰部支撑件(7)、前侧腰部调节结构(8)、后侧腰部调节结构(9)、髋关节固定螺栓(10)、髋关节驱动机构(11)、左侧腰部支撑件(12)、错位连接件(13)、错位连接件螺栓(14)、大腿主连接件(15)、大腿固定机构(16)、膝关节驱动机构(17)、小腿固定机构(18)、小腿主连接件(19)、脚板螺栓(20)、脚板(21)和脚部固定带(22)；所述左侧背部支撑架(3)和右侧背部支撑架(1)一端分别垂直套装在左侧腰部主支撑架(12)和右侧腰部主支撑架(7)上，并用螺钉紧固连接；所述左侧背部支撑架(3)和右侧背部支撑架(1)上通过连接片(6)连接有主控箱体(2)，并用螺栓(4)固定；所述右侧腰部主支撑架(7)和左侧腰部主支撑架(12)结构相同，其一端为“G”型结构，另一端通过前侧腰部调节件(8)和后侧腰部调节件(9)固定在一起；所述左侧腰部主支撑架(12)上设置有六轴运动处理组件(24)；所述右侧腰部主支撑架(7)上设置有紧急按钮(23)；所述六轴运动处理组件(24)与紧急按钮(23)通过导线与主控箱(2)连接；所述右侧腰部主支撑架(7)和左侧腰部主支撑架(12)下侧均设置有髋关节驱动机构(11)，所述右侧腰部主支撑架(7)和左侧腰部主支撑架(12)的“G”型结构分别与髋关节驱动机构(11)中的髋关节固定外壳(1104)螺栓连接；髋关节驱动机构(11)的输出法兰(1112)分别通过错位连接件螺栓(14)与错位连接件(13)一端螺纹连接；错位连接件(13)的另一端通过螺纹与大腿主连接件(15)一端相连接，大腿主连接件(15)的另一端与膝关节驱动机构(17)一端相连；大腿主连接件(15)内侧设置有大腿固定机构(16)；所述膝关节驱动机构(17)另一端与小腿主连接件(19)一端相连接；小腿主连接件(19)另一端与脚板(21)通过脚板螺栓(20)连接；脚板(21)上铆接有脚部固定带(22)；所述生命特征监测设备(25)位于患者右侧手臂上。2.根据权利要求1所述的可穿戴智能下肢康复装置，其特征在于，所述右侧腰部主支撑结构(7)包括L型支撑件(705)和G型连接件(701)；所述L型支撑件(705)的一端设置G型连接件固定螺栓(703)，且G型连接件固定螺栓(703)与G型连接件(701)通过L型支撑件螺母(704)紧固。3.根据权利要求1所述的可穿戴智能下肢康复装置，其特征在于，所述髋关节驱动机构(11)与膝关节驱动机构(17)结构相同；所述髋关节驱动机构(11)包括编码计数器(1101)、髋关节伺服电机(1102)、伺服电机垫片(1104)、减速器垫片(1105)、输出轴(1110)、髋关节键(1107)、髋关节输出法兰(1112)、髋关节固定外壳(1114)、左侧固定圆盘(1109)、右侧固定圆环(1119)、髋关节转动外壳(1111)、定位轴承(1115)、轴承定位法兰(1117)和髋关节外壳垫圈(1118)；所述髋关节伺服电机(1102)通过导线与主控箱(2)连接；所述髋关节伺服电机(1102)的尾部安装有编码计数器(1101)，伺服电机(1102)输出轴与髋关节L型减速器(1106)相连；所述伺服电机(1102)与髋关节L型减速器(1106)之间设置有伺服电机垫片(1104)和减速器垫片(1105)；所述输出轴(1110)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会霞，张国策，王霄，高坤，陈树洋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32