【技术实现步骤摘要】
本技术涉及医疗康复设备，具体涉及一种五自由度外骨骼下肢康复机器人。
技术介绍
1、康复医学研究认为，在神经系统受到损害的情况下，利用康复训练对神经系统进行重组或者代偿具有可行性，大脑可塑性为神经系统功能恢复提供强大理论支持。然而国内专业康复技术人员不足，康复医师与治疗医师之间又存在较大差距，使很多神经损伤病人得不到必要运动康复治疗或错过治疗最佳时机。
2、下肢康复机器人代替传统康复医师来辅助患者完成高效运动康复训练工作，可在保证康复训练所必要的强度与功能前提下有效缓解康复医师不足的现状。下肢康复机器人常见有坐、站、躺三种训练模式，均能为患者提供必要的恢复性运动机能规律性训练以及神经感知性训练。但国内现下对于相关康复机器人方面研究较少，所研究康复机器人在稳定性，舒适性和人机交互性等方面具有一定局限性；而下肢康复机器人的研究涉及机器人运动学、生物医学、电子学、计算机科学等众多领域，难以在短期内提供一套成熟可靠的设计方案。现通过结合机器人运动学与人体工程学，对传统康复机器人加以改装和升级，为脑损伤患者训练所需的下肢康复机器人提供一种可行性方案。本技术提供的康复机器人具有较高的自由度，稳定性和协调性更佳。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，解决传统康复机器人稳定性和舒适性不佳，且自由度较低的问题。本技术提供了一种五自由度外骨骼下肢康复机器人，具体技术方案如下：
2、一种五自由度外骨骼下肢康复机器人，包括轮椅框架、下肢辅助机构和侧置箱体，所述轮椅框架设置有背
3、优选地，所述侧置箱体包括保护壳；所述保护壳内部设置有髋关节水平驱动装置，所述髋关节水平驱动装置包括第一减速电机，所述第一减速电机的输出轴通过联轴器与l型外接板水平段底部的第一传动轴相连；所述l型外接板的竖直段通过螺栓与下肢辅助机构连接板固定；所述髋关节水平驱动装置实现下肢辅助机构在水平面内的旋转运动。
4、优选地，所述下肢辅助机构共两件，且呈镜像对称设置在侧置箱体的顶部；每件所述下肢辅助机构均包括髋关节机构，膝关节机构和踝关节机构。
5、优选地，所述髋关节机构包括第二减速电机、腿部固定件和髋关节连接板；所述第二减速电机固定在下肢辅助机构连接板远离轮椅框架的一端；所述第二减速电机的输出轴与髋关节连接板的一端固定，所述腿部固定件设置在髋关节连接板远离第二减速电机的一侧；所述髋关节连接板设置有第一滑槽；所述腿部固定件设置有第一滑块。
6、还优选地，所述膝关节机构包括第三减速电机、膝关节固定件、膝关节第一连接板和膝关节第二连接板；所述膝关节第一连接板设置有第二滑槽；所述膝关节第二连接板上设置有第三滑槽；所述膝关节第一连接板和髋关节连接板通过腿部固定件上的第一滑块连接，并通过加紧盖紧固；所述第三减速电机固定在膝关节第一连接板远离第二减速电机的一端；所述第三减速电机的输出轴与膝关节第二连接板的一端固定；所述膝关节固定件设置在膝关节第二连接板远离第三减速电机的一侧；所述膝关节固定件设置有第二滑块。
7、还优选地，所述踝关节机构包括踝关节矢状面驱动装置和踝关节水平面驱动装置。
8、还优选地，所述踝关节矢状面驱动装置包括第四减速电机、踝关节连接板、l型脚踏连接板和脚踏板；所述第四减速电机安装在踝关节连接板远离第三减速电机的一端，所述第四减速电机的输出轴与l型脚踏连接板的竖直段固定；所述踝关节连接板设置有第四滑槽；所述膝关节第二连接板和踝关节连接板通过膝关节固定件上的第二滑块连接，并通过加紧盖紧固；所述脚踏板设置在l型脚踏连接板水平段的顶部；所述脚踏板的底部设置有第二传动轴。
9、进一步优选地，所述踝关节水平面驱动装置包括第五减速电机、大齿轮和小齿轮；所述第五减速电机固定在l型脚踏连接板水平段的底部；所述第五减速电机的输出轴与小齿轮连接，所述小齿轮与大齿轮之间啮合；所述大齿轮套装在第二传动轴上，并通过键配合固定；所述踝关节水平面驱动装置实现脚踏板在水平面内的旋转运动。
10、还进一步优选地，所述腿部固定件通过第一滑块可移动的设置在髋关节连接板和膝关节第一连接板上；所述膝关节固定件通过第二滑块可移动的设置在膝关节第二连接板上和踝关节连接板上。
11、更进一步优选地，所述主轮设置有锁定装置。
12、本技术的有益效果是：
13、1)本技术结构简单、强度高、连接稳定且运动空间大，各运动部件的安装与运行符合人体工程学的同时，整体重量较轻，可减少神经损伤病人的运动负担、避免出现二次损伤的风险；
14、2)本技术中的髋关节水平驱动装置实现下肢辅助机构在水平面内的旋转运动；髋关节机构可以实现矢状面旋转运动；膝关节机构可以实现矢状面旋转运动；踝关节机构可以实现矢状面旋转运动、脚踏板可以实现水平面旋转运动。
15、3)本技术通过对自由度的合理分配，可提供与人体本身下肢关节运动空间几乎相同的运动范围，通过对各驱动电机与传动装置的控制完成人体下肢运动轨迹的模拟，并通过记录训练过程中各驱动电机旋转角度与扭矩等参数、调节各关节机构之间的间距，可针对不同病人调整更合适的康复训练。
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1.一种五自由度外骨骼下肢康复机器人，包括轮椅框架、下肢辅助机构和侧置箱体，其特征在于，所述轮椅框架设置有背部支撑、坐垫部、交叉支撑杆、主轮以及扶手；所述交叉支撑杆设置在坐垫部的下方；所述扶手对称设置在坐垫部的左右两侧；所述背部支撑的上部对称设置有手柄；所述主轮位于轮椅框架的左右两侧，所述主轮外侧设置有握环；所述轮椅框架的底部前端对称设置有两个辅轮；所述轮椅框架的左右两侧还设置有侧置箱体，且侧置箱体位于两个主轮的前侧；所述侧置箱体的顶部通过L型外接板与下肢辅助机构转动连接。
2.根据权利要求1所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述侧置箱体包括保护壳；所述保护壳内部设置有髋关节水平驱动装置，所述髋关节水平驱动装置包括第一减速电机，所述第一减速电机的输出轴通过联轴器与L型外接板水平段底部的第一传动轴相连；所述L型外接板的竖直段通过螺栓与下肢辅助机构连接板固定；所述髋关节水平驱动装置实现下肢辅助机构在水平面内的旋转运动。
3.根据权利要求1所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述下肢辅助机构共两件，且呈镜像对称设置在侧置箱体的顶部；每件
4.根据权利要求3所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述髋关节机构包括第二减速电机、腿部固定件和髋关节连接板；所述第二减速电机固定在下肢辅助机构连接板远离轮椅框架的一端；所述第二减速电机的输出轴与髋关节连接板的一端固定，所述腿部固定件设置在髋关节连接板远离第二减速电机的一侧；所述髋关节连接板设置有第一滑槽；所述腿部固定件设置有第一滑块。
5.根据权利要求4所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述膝关节机构包括第三减速电机、膝关节固定件、膝关节第一连接板和膝关节第二连接板；所述膝关节第一连接板设置有第二滑槽；所述膝关节第二连接板上设置有第三滑槽；所述膝关节第一连接板和髋关节连接板通过腿部固定件上的第一滑块连接，并通过加紧盖紧固；所述第三减速电机固定在膝关节第一连接板远离第二减速电机的一端；所述第三减速电机的输出轴与膝关节第二连接板的一端固定；所述膝关节固定件设置在膝关节第二连接板远离第三减速电机的一侧；所述膝关节固定件设置有第二滑块。
6.根据权利要求5所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述踝关节机构包括踝关节矢状面驱动装置和踝关节水平面驱动装置。
7.根据权利要求6所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述踝关节矢状面驱动装置包括第四减速电机、踝关节连接板、L型脚踏连接板和脚踏板；所述第四减速电机安装在踝关节连接板远离第三减速电机的一端，所述第四减速电机的输出轴与L型脚踏连接板的竖直段固定；所述踝关节连接板设置有第四滑槽；所述膝关节第二连接板和踝关节连接板通过膝关节固定件上的第二滑块连接，并通过加紧盖紧固；所述脚踏板设置在L型脚踏连接板水平段的顶部；所述脚踏板的底部设置有第二传动轴。
8.根据权利要求7所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述踝关节水平面驱动装置包括第五减速电机、大齿轮和小齿轮；所述第五减速电机固定在L型脚踏连接板水平段的底部；所述第五减速电机的输出轴与小齿轮连接，所述小齿轮与大齿轮之间啮合；所述大齿轮套装在第二传动轴上，并通过键配合固定；所述踝关节水平面驱动装置实现脚踏板在水平面内的旋转运动。
9.根据权利要求8所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述腿部固定件通过第一滑块可移动的设置在髋关节连接板和膝关节第一连接板上；所述膝关节固定件通过第二滑块可移动的设置在膝关节第二连接板上和踝关节连接板上。
10.根据权利要求1所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述主轮设置有锁定装置。
...【技术特征摘要】
1.一种五自由度外骨骼下肢康复机器人，包括轮椅框架、下肢辅助机构和侧置箱体，其特征在于，所述轮椅框架设置有背部支撑、坐垫部、交叉支撑杆、主轮以及扶手；所述交叉支撑杆设置在坐垫部的下方；所述扶手对称设置在坐垫部的左右两侧；所述背部支撑的上部对称设置有手柄；所述主轮位于轮椅框架的左右两侧，所述主轮外侧设置有握环；所述轮椅框架的底部前端对称设置有两个辅轮；所述轮椅框架的左右两侧还设置有侧置箱体，且侧置箱体位于两个主轮的前侧；所述侧置箱体的顶部通过l型外接板与下肢辅助机构转动连接。
2.根据权利要求1所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述侧置箱体包括保护壳；所述保护壳内部设置有髋关节水平驱动装置，所述髋关节水平驱动装置包括第一减速电机，所述第一减速电机的输出轴通过联轴器与l型外接板水平段底部的第一传动轴相连；所述l型外接板的竖直段通过螺栓与下肢辅助机构连接板固定；所述髋关节水平驱动装置实现下肢辅助机构在水平面内的旋转运动。
3.根据权利要求1所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述下肢辅助机构共两件，且呈镜像对称设置在侧置箱体的顶部；每件所述下肢辅助机构均包括髋关节机构，膝关节机构和踝关节机构。
4.根据权利要求3所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述髋关节机构包括第二减速电机、腿部固定件和髋关节连接板；所述第二减速电机固定在下肢辅助机构连接板远离轮椅框架的一端；所述第二减速电机的输出轴与髋关节连接板的一端固定，所述腿部固定件设置在髋关节连接板远离第二减速电机的一侧；所述髋关节连接板设置有第一滑槽；所述腿部固定件设置有第一滑块。
5.根据权利要求4所述的五自由度外骨骼下肢康复机器人，其特征在于，所述膝关节机构包括第三减速电机、膝关节固定件、膝关节第一连接板和膝关节第二连接板；所述膝关节第一连接板设置有第二滑槽；所述膝关节第...
【专利技术属性】
技术研发人员：田和强，尹玉锐，张翔，赵静，孙颖，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：
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