一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，包括可调整腰部机构、可调整宽度髋部机构、可调整长度大腿机构、可调整长度小腿机构、脚底板及各种连接部件；下肢外骨骼机器人一共有十一个自由度，腰部中心位置有一个旋转自由度，单腿有五个自由度，其中髋关节三个自由度，用于完成髋关节的屈伸、外展内收以及旋内旋外动作，膝关节一个自由度，用于完成膝关节的屈伸动作，踝关节一个自由度，用于完成踝关节的屈伸动作。本发明专利技术可用于帮助因中风等疾病以及意外事故造成下肢瘫痪的病人做康复训练，使他们逐渐恢复下肢运动能力。使他们逐渐恢复下肢运动能力。使他们逐渐恢复下肢运动能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人


[0001]本专利技术涉及一种穿戴式下肢外骨骼机器人，尤其涉及一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人。

技术介绍

[0002]现阶段我国的人口老龄化问题越来越严重，同时由于中风等疾病以及意外所导致的下肢残障人士也在逐年增加，老年人及残障人士对康复医疗设备的需求越来越大；此外医学理论和临床医学证明，人的大脑神经具有可塑性，通过康复训练可以重新塑造脑神经，有效地缓解或恢复肢体功能障碍的症状；然而传统的康复训练是依靠理疗师的经验来进行一对一训练，帮助患者实现简单的重复的运动，这样的训练效率低下，劳动强度大，并且难以实现高强度、有针对性和高度重复性的康复训练要求，不仅极大地浪费了医疗资源，医疗效果也不能得到很好的保证。随着病人数量的增长，康复医师已供不应求，造成康复医师的负担急剧加重，加上缺乏足够的医疗设备，使得很多患者不能得到及时的治疗而错过最佳康复时期，故一种用于康复训练的医疗设备显得尤为重要。
[0003]经过对现有技术的检索发现，申请号为200910088396.9的中国专利技术专利，名称：穿戴式下肢外骨骼装置，该技术包括：腰部支撑架和载物架、可调整髋部机构、连杆可调膝关节机构、连杆可调踝关节机构、压力检测鞋、腿部连杆、约束部件及各连接件，该下肢外骨骼装置共有十二个自由度，单下肢有六个自由度，分别为髋关节两个自由度，完成髋关节的屈伸和收展运动，膝关节一个自由度，实现人体膝关节的屈伸运动，踝关节三个自由度，该装置可用于增强穿戴者步行负重和长时间行走的能力，检测穿戴者步行信息，也可用于帮助下肢运动轻度障碍者正常行走，并逐步康复，但是该装置没有为各个转动自由度设置限位槽，安全性较差，当装置发生故障容易对人体造成二次伤害。
[0004]申请号为201310034245.1的中国专利技术专利，名称：一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人，该技术包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、驱动模块、腰部及支撑架模块，膝关节运动模块分别与踝关节运动模块、髋关节运动模块相连，驱动模块分别与膝关节运动模块、髋关节运动模块相连，髋关节运动模块与腰部及支撑架模块相连接，该装置在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，能够起到很好的助行作用，但是该装置不能用于康复训练。
[0005]因此，针对以上技术问题，有必要提供一种改良的用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，以克服以上缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，通过提供一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，使机器人能够帮助患者进行康复训练，同时考虑安全性和拟人化设计，以实现更好地人机协同运动。
[0007]本专利技术一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人是采用以下技术方案实现的：一
种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，其机械部分包括可调整腰部机构、可调整宽度髋部机构、可调整长度大腿机构、可调整长度小腿机构、脚底板以及各部分连接件，其特征在于下肢外骨骼机器人一共有十一个自由度，腰部中心位置有一个旋转自由度，单腿有五个自由度，其中髋关节三个自由度，用于完成髋关节的外展内收、旋内旋外以及屈伸动作，其中外展内收关节自由度通过髋关节外展内收旋转零件与腰部宽度调节杆件连接在一起，关节自由度轴线沿矢状轴方向；旋内旋外关节自由度通过髋关节屈伸零件与髋关节前后调节旋转零件连接在一起，关节自由度轴线沿垂直轴方向；屈伸关节自由度通过大腿外杆与髋关节屈伸零件连接在一起，关节自由度轴线沿额状轴方向；膝关节一个自由度，与人体膝关节同轴线，用于完成膝关节的屈伸动作，踝关节一个自由度，用于完成踝关节的屈伸动作，其中屈伸关节自由度轴线沿额状轴，与人体踝关节同轴。
[0008]前述的可调整腰部机构包括弧度连接件、腰部宽度调节杆件、髋关节外展内收旋转零件和右腰部旋转零件和左腰部旋转零件；髋关节外展内收旋转零件的体后侧有限位槽；右腰部旋转零件和左腰部旋转零件通过螺栓连接，连接位置为机器人的左右对称中心位置。
[0009]前述的腰部宽度调节杆件上有可调节安装位置的螺纹孔，通过螺栓与弧度连接件连接在一起，可调节腰部宽度以适应体型不同的人群，腰部宽度调节杆件可以沿矢状轴方向绕髋关节外展内收旋转零件转动，并通过髋关节外展内收旋转零件体后侧的限位槽限制机器人的运动；腰部旋转零件可以绕人体垂直轴旋转，当不使用下肢外骨骼机器人时，可以通过腰部旋转零件将机器人左右两侧向内部旋转，以减少占用空间。
[0010]前述的弧度连接件内部为部分空心结构，转折处为实心结构，弧度连接件两端的外侧有螺纹孔，以便与髋关节前后调节旋转零件和腰部宽度调节杆件连接。
[0011]前述的髋关节前后调节旋转零件上有可调节安装位置的螺纹孔，可以调整髋部宽度以适应不同体型的人群，以保证下肢外骨骼机器人的髋关节和人体的髋关节在同一位置。
[0012]前述的大腿外杆和大腿内杆通过螺栓连接，在大腿外杆的下端和大腿内杆的上端分布有螺纹孔，可以调整机器人大腿的长度，以适应不同身高的人群，保证机器人的膝关节和人体的膝关节的同轴性。
[0013]前述的小腿外杆和小腿内杆通过螺栓连接，在小腿外杆的下端和小腿内杆的上端分布有螺纹孔，用于调整机器人小腿的长度，以适应不同身高的人群，保证机器人的踝关节和人体的踝关节的同轴性。
[0014]前述的踝关节屈伸零件安装于小腿内杆的末端，并绕小腿内杆末端的中心轴线转动，踝关节屈伸零件下端与脚底板相连。
[0015]前述的电机安装位置为髋膝关节屈伸自由度的外侧，电机旋转轴线与屈伸关节轴线同轴。
[0016]前述的腰部宽度调节杆件没有螺纹孔的一侧末端有螺纹孔，螺栓穿过髋关节外展内收旋转零件的限位槽与此螺纹孔相配合，充当限位栓的作用，螺纹孔直径略小于髋关节外展内收旋转零件的限位槽的宽度；大腿内杆末端和小腿内杆末端内侧有限位栓，限位栓直径略小于各自限位槽的宽度，使其可以正好在限位槽内运动。
[0017]前述的髋关节外展内收旋转零件的体后侧有限位槽，髋关节前后调节零件末端的
上侧有限位槽，大腿外杆顶端的体内侧有限位槽，小腿外杆顶端的体内侧有限位槽，踝关节屈伸零件的体内侧有限位槽，限位槽的目的是为了限制机器人的运动，防止发生故障对人体造成二次伤害。
[0018]前述的脚底板与踝关节屈伸零件连接在一起，连接位置为脚后跟的体外侧。
[0019]前述的下肢外骨骼机器人为左右对称结构，当人体穿戴机器人时，为了使机器人更好地与人体贴合，可以使用弹性绑带来固定。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的结构示意图。
[0021]图2是本专利技术的整体结构俯视图。
[0022]图3是本专利技术的整体结构左侧视图。
[0023]图4是腰部旋转零件的结构示意图。
[0024]图5是可调整腰部机构的正视图，其中省略了弧度连接件和腰部宽度调节杆件。
[0025]图6是髋关节外展内收旋转零件的结构示意图。
[0026]图7是可调整腰部机构的结构示意图，其中省略了髋关节外展内收旋转零件、右腰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，其机械部分包括可调整腰部机构、可调整宽度髋部机构、可调整长度大腿机构、可调整长度小腿机构、脚底板以及各部分连接件；其特征在于下肢外骨骼机器人一共有十一个自由度，腰部中心位置有一个旋转自由度，单腿有五个自由度，其中髋关节三个自由度，用于完成髋关节的外展内收、旋内旋外以及屈伸动作，其中外展内收关节自由度通过髋关节外展内收旋转零件（17）与腰部宽度调节杆件（2）连接在一起，关节自由度轴线沿矢状轴方向；旋内旋外关节自由度通过髋关节屈伸零件（4）与髋关节前后调节旋转零件（15）连接在一起，关节自由度轴线沿垂直轴方向；屈伸关节自由度通过大腿外杆（5）与髋关节屈伸零件（4）连接在一起，关节自由度轴线沿额状轴方向；膝关节一个自由度，与人体膝关节同轴线，用于完成膝关节的屈伸动作，踝关节一个自由度，用于完成踝关节的屈伸动作，其中屈伸关节自由度轴线沿额状轴，与人体踝关节同轴。2.根据权利要求1所述的一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的可调整腰部机构包括弧度连接件（3）、腰部宽度调节杆件（2）、髋关节外展内收旋转零件（17）、右腰部旋转零件（1）和左腰部旋转零件（18），其中腰部宽度调节杆件（2）一端与弧度连接件（3）连接在一起，另一端与髋关节外展内收旋转零件（17）连接在一起，且腰部宽度调节杆件（2）上有可调节安装位置的螺纹孔（14），可调节腰部宽度以适应体型不同的人群，实现穿戴的舒适性，体现良好的人机交互性，右腰部旋转零件（1）右端和左腰部旋转零件（18）左端均与髋关节外展内收旋转零件（17）通过螺栓连接，左腰部旋转零件（18）和右腰部旋转零件（1）通过腰部旋转轴（22）连接在一起，并且可以绕人体垂直轴旋转，当不使用下肢外骨骼机器人时，可以通过腰部旋转零件将机器人左右两侧向内部旋转，以减少占用空间。3.根据权利要求1或2所述的一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的可调整宽度髋部机构包括弧度连接件（3）和髋关节前后调节旋转零件（15），两者通过螺栓（16）连接在一起，髋关节前后调节旋转零件（15）上有可调节安装位置的螺纹孔（14），可以调整髋部宽度以适应不同体型的人群，以保证下肢外骨骼机器人的髋关节和人体的髋关节在同一位置。4.根据权利要求1或2所述的一种用于康复的穿戴式下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述的可调整长度大腿机构由大腿外杆（5）和大腿内杆（6）组成，在大腿外杆（5）的下端和大腿内杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁亮，田进，何丽，肖文东，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：