一种减重步行康复训练机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种减重步行康复训练机器人，包括电动跑步机、部分减重支持系统和外骨骼机械腿及其随动支撑装置，外骨骼机械腿及其随动支撑装置包括：支撑架，与电动跑步机的底座连接；门式支架组件，通过门闩、门轴与支撑架连接；背臀部支撑组件，与门式支架组件连接，用于支撑训练者的背臀部；机械腿组件，通过机械腿支座与背臀部支撑组件连接，机械腿组件包括膝关节驱动器，膝关节驱动器由电机经由谐波减速器减速后带动训练者小腿摆动。本发明专利技术采用电机经谐波减速器直接驱动的减重步行训练康复机器人，使其具有反向驱动性；同时避免了电机带丝杠驱动方式带来的电机转动角度与大小腿转角存在非线性关系，减少了角度换算引入的误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及 一 种减重步行康复训练机器人。
技术介绍
减重步行训练(partial body weight support training, PBWST )是20世纪80年代后期融合运动疗法和神经促进技术而出现的康复训练 方法，它利用悬吊装置减少体重对患肢的负荷，使支撑能力不足的患 者能进行步行训练，由医用跑台带动患者下意识地迈步，可以激活运 动皮质和脊髓节律性运动中枢，促进行走功能的恢复。目前PBWST 已成为临床常用的治疗手段，被广泛用于脑外伤、脑瘫、帕金森氏病 等上下神经元性病变以及下肢骨折、关节成形术后、假肢安装者的康 复训练，PBWST使用时通常需要3名治疗师， 一名负责支撑患者腰 部，两名帮助患者屈膝。减重步行训练康复机器人是由外骨骼双足步行机械发展而来的， 可以分为外骨骼机械腿和牵引机械手两种结构形式。外骨骼机械腿由髋关节、膝关节和大小腿组成。使用时，外骨骼 机械腿穿戴在患者腿上，机械腿带动人腿摆动。瑞士HOCOMA医疗 器械公司与瑞士苏黎士 Balgrist医学院康复中心合作于1999年研制成 功LOKOMAT减重步行训练康复机器人，2001年推向巿场，这是至 今唯一能够辅助下肢运动障碍患者在医用跑台上自主进行减重步行 训练的产品。LOKOMAT釆用电机驱动，4个电机分别安装在机械腿 的髋支架和大腿腿杆上，各驱动一套丝杠螺母机构。通过丝杠推动大 腿和小腿摆动，完成步行训练。LOKOMAT釆用关节角度和人腿与机 械腿之间的作用力作为反馈信号。浙江大学也专利技术了减重步行训练康复机器人，在中国专利CN1973806中公开了多体位外骨骼下肢康复 训练机器人，该机器人采用电机驱动，电机经过同步带驱动一套丝杠 螺母机构推动大腿和小腿摆动。LOKOMAT和CN1973806中公开的多体位外骨骼下肢康复训练 机器人都是釆用电机带丝杠的驱动方式，以膝关节为例来进行说明， 膝关节电机驱动的丝杠的两端分别与大小腿杆铰接。这种驱动方式的 不足之处主要有l)机构自锁，当切断电机电源后，人腿不能带动 机械腿运动，也就是通常说的不具有反向驱动性，临床上要求这类康 复训练机械装置要具有反向驱动性；2)电机的转动角度与大小腿转 角的关系和铰接点的具体位置有关，需要进行换算，增加了控制的复 杂性和引入误差的环节。为了解决这个问题本专利技术提出了釆用电机经 谐波减速器直接驱动的减重步行训练康复机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种具有反向 驱动性、控制精度更高减重步行康复训练机器人。为达到上述目的，本专利技术的技术方案提供一种减重步行康复训练 机器人，包括电动跑步机、部分减重支持系统和外骨骼机械腿及其随 动支撑装置，所述外骨骼机械腿及其随动支撑装置进一步包括支撑架，与所述电动跑步机的底座连接；门式支架组件，通过门闩、门轴 与所述支撑架连接，用于训练者进出；背臀部支撑组件，与所述门式 支架组件连接，用于支撑训练者的背臀部；机械腿组件，通过机械腿 支座与所述背臀部支撑组件连接，所述机械腿组件包括膝关节驱动 器，所述膝关节驱动器由电机经由谐波减速器减速后带动训练者小腿 摆动。其中，所述门式支架组件进一步包括平行四杆上臂、平行四杆 下臂、背臀支撑架和门架组成一个平行四杆机构；平行四杆上臂通过 门架上支座与门架铰接，且通过背臀支撑架上支座与背臀支撑架铰接；平行四杆下臂通过门架下支座与门架铰接，且通过背臀支撑架下 支座与背臀支撑架铰接；所述门架与所述支撑架连接。其中，所述门式支架组件还包括在平行四杆上臂与门架之间设置有弹簧导杆，所述弹簧导杆上端通过平行四杆上臂支座与平行四杆上臂铰接，下端与安装在门架上的弹簧支座铰接；其中，所述弹簧导杆中间设置有弹簧，所述弹簧的上端顶在所述 弹簧导杆凸起的台阶上，下端位于所述弹簧支座凹进的台阶上。其中，所述背臀部支撑组件进一步包括第一背臀支座，安装有背垫，通过背支架滑座、背支架滑座压板和快拆安装在所述背臀支撑架上；第二背臀支座，安装有臀垫，通过臀支架滑座和快拆安装在所述 背臀支撑架上。其中，所述背臀支撑架上设置有竖直方向的长方槽，所述背支 架滑座安装在所述长方槽中。其中，所述第一背臀支座与所述背支架滑座为滑动连接；所述第 二背臀支座与所述臀支架滑座为滑动连接。其中，所述机械腿支座组件进一步包括支座架；所述支座架上 以上下两排的方式安装有四个支座导轨座；每排的支座导轨座之间设 置有水平的支座导轨；每个所述支座导轨上设置有两个支座滑块；左 右滑板与所述支座滑块连接，所述左右滑板的左侧滑板与第一螺母连 接，左右滑板的右侧滑板与第二螺母连接，所述第一螺母与第二螺母 的旋向相反；所述第一螺母和第二螺母安装在一根左右旋丝杆上，所 述左右旋丝杆通过支座轴承座固定在支座架上，所述左右旋丝杆一端 安装有手轮。其中，所述机械腿组件进一步包括髋连接板，其上端固定在左 右滑板上，下端固定在髋关节驱动器的上端；所述髋关节驱动器的下 端通过套装在一起的第一细腿杆和第一粗腿杆与膝关节驱动器的上7端相连；大腿托通过腿托支撑杆和腿托连接器连接在所述第一粗腿杆上；所述膝关节驱动器的下端连接有套装在一起的第二粗腿杆和第二 细腿杆，两个小腿托通过腿托支撑杆和腿托连接器分别连接在第二粗 腿杆和第二细腿杆上。其中，所述谐波减速器包括输入刚轮、波发生器和输出刚轮；所 述电机的外壳固定在输入刚轮座上，所述输入刚轮固定在输入刚轮座 上，输入刚轮座固定在轴承外支座上，轴承外支座与第一粗腿杆连接； 电机输出轴与波发生器相连，输出刚轮与输出刚轮座固连，输出刚轮 座与轴承外支座相连，输出刚轮座上安装有小腿连接板，小腿连接板 与所述第二粗腿杆相连。上述技术方案具有如下优点釆用电机经谐波减速器直接驱动的 减重步行训练康复机器人，使其具有反向驱动性；同时避免了电机带 丝杠驱动方式带来的电机转动角度与大小腿转角存在非线性关系，减 少了角度换算引入的误差。附图说明图i是本专利技术实施例的一种减重步行康复训练机器人装置的轴侧图2是本专利技术实施例的一种外骨骼机械腿及其随动支撑装置轴侧图3是本专利技术实施例的一种外骨骼机械腿随动支撑装置及其门架 组件轴侧图4是本专利技术实施例的一种外骨骼机械腿背臀部支撑组件轴侧图5是本专利技术实施例的 一种外骨骼机械腿支座组件轴侧图； 图6是本专利技术实施例的 一 种外骨骼机械腿组件轴侧图； 图7是本专利技术实施例的一种外骨骼机械腿膝关节驱动器组件轴侧图。其中1、机械腿及其支撑装置；2、电动跑步机；3、部分减重 支持系统；11、支撑架；12、机械腿组件；13、机械腿支座组件；14、 背臀部支撑组件；15、门式支架组件；121、髋连接板；122、细腿杆 123、粗腿杆；124、腿托连接器；125、腿托支撑杆；126、大腿托； 127、膝关节驱动器；128、小腿托；129、髋关节驱动器；1271、电 机；1272、轴承；1273、输入刚轮；1274、输出刚轮；1275、输出刚 轮座；1276、小腿连接板；1277、波发生器；1278、轴承外支座 1279、输入刚轮座；1280、电机轴套；131、支座滑块；132、支座导 轨座；133、支座导轨；134、丝杆左旋螺母；135、支座轴承座 136 、左右旋丝杆；13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减重步行康复训练机器人，包括电动跑步机和部分减重支持系统，其特征在于，所述机器人还包括外骨骼机械腿及其随动支撑装置，所述外骨骼机械腿及其随动支撑装置进一步包括：　支撑架，与所述电动跑步机的底座连接；　门式支架组件，通过门闩、门轴与所述支撑架连接，用于训练者进出；　背臀部支撑组件，与所述门式支架组件连接，用于支撑训练者的背臀部；　机械腿组件，通过机械腿支座与所述背臀部支撑组件连接，所述机械腿组件包括膝关节驱动器，所述膝关节驱动器由电机经由谐波减速器减速后带动训练者小腿摆动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王人成，王爱明，贾晓红，陈鹍，程方，马辰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]