康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置及腿部模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置及腿部模拟装置，属于康复机器人领域。人体腿部肌肉模拟装置包括：导轨支座底部设第一滚动轴承组件；直线导轨的固定端固设在导轨支座内；弹簧阻尼组件和弹簧挡板穿设在直线导轨上；直线轴承活动穿设在直线导轨自由端，能沿直线导轨压缩或释放弹簧阻尼组件，该直线轴承组件的底部设第二滚动轴承组件；压力传感器设置在弹簧挡板与直线轴承组件之间。本发明专利技术通过设置弹簧阻尼组件，使假肢具有类似人腿关节的被动弹性和阻尼，模拟人腿运动特性，可更换弹簧阻尼组件改变模拟肌肉的弹性模量和阻尼。通过压力传感器获取弹簧阻尼组件压力，保证绳驱动康复机器人在对假人进行实验测试时的安全性和准确性。试时的安全性和准确性。试时的安全性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置及腿部模拟装置


[0001]本专利技术涉及康复机器人领域，具体涉及一种用于绳索驱动下肢康复机器人的人体腿部肌肉模拟装置及腿部模拟装置。

技术介绍

[0002]绳驱下肢康复机器人通过改变各绳索的长度，牵引患者下肢进行运动，帮助患者进行康复训练。相比于传统外骨骼康复机器人，由于绳索具备固有柔性，绳驱下肢康复机器人能够更加安全地将运动和力作用在人体，同时避免对肢体造成碰撞。在康复机器人投入临床应用之前，需要对人体进行实验来测试和优化机器人的安全性和适用性。一些实验阶段的测试由于安全性考虑，无法直接在人体上进行，因此需要借助人体的假肢模型来模拟人体的结构。现有技术通过简单的人体模型和下肢旋转关节结构，仅能对下肢的关节运动进行模拟，但却无法模拟运动过程中下肢肌肉力变化过程。
[0003]因此，如何针对绳驱下肢康复机器人的实验需求给出能够同时模拟人体下肢关节运动和肌肉力变化的腿部模拟装置，是目前亟需解决的问题。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]基于现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置及腿部模拟装置，能够模拟人体腿部的运动和肌肉力变化，满足绳驱下肢康复机器人的实验需求。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置，包括：导轨支座、第一滚动轴承组件、直线导轨、弹簧阻尼组件、弹簧挡板、直线轴承组件、第二滚动轴承组件和压力传感器；其中，所述导轨支座的底部设置所述第一滚动轴承组件；所述直线导轨的一端为固定端，另一端为自由端，所述固定端固定设置在所述导轨支座内；所述弹簧阻尼组件和弹簧挡板依次穿设在所述直线导轨上；所述直线轴承组件活动穿设在所述直线导轨的自由端，能沿所述直线导轨压缩或释放所述弹簧阻尼组件，该直线轴承组件的底部设置所述第二滚动轴承组件；所述压力传感器设置在所述弹簧挡板与所述直线轴承组件之间。
[0007]一种康复机器人用的人体腿部模拟装置，包括：小腿部假肢、大腿部假肢、第一人体腿部肌肉模拟装置、第二人体腿部肌肉模拟装置和两个配重环；其中，所述第一人体腿部肌肉模拟装置和第二人体腿部肌肉模拟装置均采用本专利技术所述的人体腿部肌肉模拟装置；
所述第一人体腿部肌肉模拟装置设置在所述小腿部假肢与大腿部假肢的膝关节处，该第一人体腿部肌肉模拟装置的一端与所述小腿部假肢固定连接，另一端与所述大腿部假肢固定连接；所述第二人体腿部肌肉模拟装置设置在所述大腿部假肢连接人体假肢的髋关节处，该第二人体腿部肌肉模拟装置的一端与所述大腿部假肢固定连接，另一端与人体假肢固定连接；一个配重环设置在所述小腿部假肢上，另一个配重环设置在所述大腿部假肢上。
[0008]与现有技术相比，本专利技术所提供的康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置及腿部模拟装置，具有以下有益效果：本专利技术的人体腿部肌肉模拟装置通过在导轨支座和直线轴承组件之间的直线导轨上设置弹簧阻尼组件和弹簧挡板，由于直线轴承组件能沿直线导轨移动，进而能经弹簧挡板压缩弹簧阻尼组件，实现具有类似人腿关节被动弹性和阻尼的功能，达到模拟人腿的运动特性，通过设置压力传感器能方便实时测量弹簧阻尼组件的被动弹性和阻尼力大小。本专利技术的腿部模拟装置在小、大腿部假肢安装两个人体腿部肌肉模拟装置，使小、大腿部假肢能够具有类似人腿关节被动弹性和阻尼的功能，实现模拟人腿的运动特性；通过人体腿部肌肉模拟装置的弹簧阻尼组件分别实现关节弯曲时的被动弹力和阻尼，并且可通过更换不同弹力和阻尼的弹簧阻尼组件来方便的模拟不同关节的弹性模量和阻尼，实现对不同关节的肌肉模拟，并且，通过在小、大腿部假肢上安装多对配重环，使腿部假肢能够具有类似人腿的质量和转动惯量，配重环通过螺栓调节能够适配不同直径和形状的假肢；通过在直线轴承和弹簧阻尼组件之间安装压力传感器来获取弹簧压力，实现假肢关节被动弹力的实时测量。本专利技术结构简单，使用便捷，安装容易，具有良好的实用性。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0010]图1为本专利技术实施例提供的人体腿部肌肉模拟装置的结构示意图。
[0011]图2为本专利技术实施例提供的人体腿部肌肉模拟装置的另一角度结构示意图。
[0012]图3为本专利技术实施例提供的康复机器人的腿部模拟装置示意图。
[0013]图4为本专利技术实施例提供的腿部模拟装置应用于绳驱下肢康复机器人的整体示意图。
[0014]图中各标记对应的部件名称为：1
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电机卷筒；2
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滑轮；3
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绳索引出点；4
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绳索；5
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配重环；6
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弹簧阻尼装置；7
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绳索锚固点；8
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小腿部假肢；9
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阻尼橡胶圈；10
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弹簧；11
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压力传感器；12
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直线导轨；13
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直线轴承；14
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弹簧挡板；15
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导轨支座；16
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滚动轴承底座；17
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滚动轴承；18
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直线轴承底座；19
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膝关节；20
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髋关节；21
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大腿部假肢。
具体实施方式
[0015]下面结合本专利技术的具体内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描
述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0016]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
[0017]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素（如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等），应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
[0018]术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置，其特征在于，包括：导轨支座、第一滚动轴承组件、直线导轨、弹簧阻尼组件、弹簧挡板、直线轴承组件、第二滚动轴承组件和压力传感器；其中，所述导轨支座的底部设置所述第一滚动轴承组件；所述直线导轨的一端为固定端，另一端为自由端，所述固定端固定设置在所述导轨支座内；所述弹簧阻尼组件和弹簧挡板依次穿设在所述直线导轨上；所述直线轴承组件活动穿设在所述直线导轨的自由端，能沿所述直线导轨压缩或释放所述弹簧阻尼组件，该直线轴承组件的底部设置所述第二滚动轴承组件；所述压力传感器设置在所述弹簧挡板与所述直线轴承组件之间。2.根据权利要求1所述的康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置，其特征在于，所述弹簧阻尼组件包括：两个阻尼橡胶圈和一个弹簧；其中，两个阻尼橡胶圈分设在弹簧两端，共同穿设在所述直线导轨上；所述弹簧的两端分别与阻尼橡胶圈固连在一起；两个阻尼橡胶圈内径均小于直线导轨的直径。3.根据权利要求2所述的康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置，其特征在于，两个阻尼橡胶圈结构相同，每个阻尼橡胶圈的外圈均开有凹槽，所述弹簧末端能嵌入凹槽与阻尼橡胶圈固连在一起；两个阻尼橡胶圈内径均小于直线导轨的直径0.5～2mm。4.根据权利要求1
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3任一项所述的康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置，其特征在于，所述第一滚动轴承组件与第二滚动轴承组件的结构相同，均包括：滚动轴承和滚动轴承底座；其中，所述滚动轴承设置在所述滚动轴承底座上，该滚动轴承的上端与所述导轨支座的底部连接。5.根据权利要求1
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3任一项所述的康复机器人用的人体腿部肌肉模拟装置，其特征在于，所述直线轴承组件包括：直线轴承和直线轴承底座；其中，所述直线轴承设置在所述直线轴承底座上，该直线轴承活动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彬，马逸凡，周煜，尚伟伟，丛爽，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：