專利名稱：一種外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫療康復訓練機器人裝置，特別是涉及一種外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置。
背景技術：
據統計，我國60歲以上的老年人已有I. 2億，占全國人口的10%。伴隨老齡化過程中明顯的生理衰退，老年人四肢的靈活性將不斷下降，進而對日常生活產生了種種不利的影響。此外，由于戰爭、工傷、交通事故、疾病、災難等原因造成神經損傷或者肢體損傷的患者也在顯著增加。與之相對的是人工護理成本逐年增加；用于醫療康復的設備功能單一，價格昂貴。醫療康復設備與患者需求之間的矛盾已日漸突出。因此，服務于四肢的康復設備的研究和應用有著廣闊的發展前景。 下肢康復訓練機器人是根據康復醫學理論和人機合作機器人原理，通過一套計算機控制下的走步狀態控制系統，使患者模擬正常人的步伐規律作康復訓練運動，鍛煉下肢的肌肉，恢復神經系統對行走功能的控制能力，達到恢復走路機能的目的。雖然已經出現了一些下肢康復機器人，但大多存在一些缺陷?，F有的下肢康復機器人存在的主要缺陷有結構復雜，體積龐大，過于笨重，而且功能單一，價格昂貴，不能很好地滿足實際應用的需要，不利于康復訓練技術的推廣。
發明內容本實用新型的目的在于，提供一種醫療康復訓練機器人裝置，特別是涉及一種外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置。該裝置結構簡單，體積小，功能全，成本低，安全舒適，訓練效率高，能起到理療和康復下肢髖、膝、踝關節的作用。本實用新型的技術方案一種醫療康復訓練機器人裝置，特別是涉及一種外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置。本裝置的機構為可調機構，且基于擬人化設計，能模擬人體下肢的運動方式，能調整構件尺寸以適應人體下肢的長短差異。本裝置主要包括左支撐架、右支撐架、前夾腰板、后夾腰板、大腿外套、小腿外套、連接板、腳踏板、腳趾板、氣缸、銷軸、緊定螺釘、螺栓、彈簧片等，其特征在于前夾腰板、后夾腰板與大腿外套構成3-RPS并聯機構，小腿外套與腳踏板構成2自由度空間六桿機構，整個裝置是通過大腿外套與小腿外套之間的轉動副將兩部分串聯而成的串并混聯機構。由于前夾腰板、后夾腰板與大腿外套構成了 3-RPS并聯機構，能夠實現大腿在一定范圍內到任意位置運動的康復訓練。人體穿上本裝置后，單側下肢可實現7個自由度的運動，即實現髖關節3個轉動、膝關節I個轉動、踝關節2個轉動、腳趾關節I個轉動，其中腳趾關節為隨動，其余為助動。左、右支撐架上均有多孔，便于吊起該裝置、連接控制系統等。左支撐架與右支撐架之間、右支撐架與后夾腰板之間、前夾腰板與后夾腰板之間，均采用緊定螺釘連接與調節，以實現無級調距，以適應不同的人體的背部、腰部尺寸，提高舒適度等。大腿外套與小腿外套之間通過連接板和螺栓來連接，通過改變螺栓在連接板上的位置來調節大腿外套與小腿外套之間的距離，以適應不同人體的腿部尺寸。根據人體步行特征，腳踏板與腳趾板之間通過銷軸連接，且腳踏板與腳趾板裝有彈簧片，以提高裝置的擬人化程度。有益效果本裝置主要包括左支撐架、右支撐架、前夾腰板、后夾腰板、大腿外套、小腿外套、連接板、腳踏板、腳趾板、氣缸、銷軸、緊定螺釘、螺栓、彈簧片等。前夾腰板、后夾腰板與大腿外套構成3-RPS并聯機構，小腿外套與腳踏板構成2自由度空間六桿機構，整個裝置是通過大腿外套與小腿外套之間的轉動副將兩部分串聯而成的串并混聯機構。本裝置結構簡單，體積小，功能全，成本低，安全舒適，訓練效率高，能起到理療和康復下肢髖、膝、踝關節的作用。本裝置可用于神經損傷或者肢體損傷的患者做下肢體康復訓練，也可用于健康老年人的體育鍛煉。

圖I外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置結構圖I-左支撐架，2-緊定螺釘，3-右支撐架，4、5-緊定螺釘，6_后夾腰板，7、8、9_銷·軸，10-氣缸，11-銷軸，12-氣缸，13-銷軸，14-連接板，15-螺栓，16-銷軸，17-氣缸，18-腳踏板，19-銷軸，20-腳趾板，21-氣缸，22-小腿外套，23 -螺栓，24-連接板，25-銷軸，26-大腿外套，27,28-氣缸，29-緊定螺釘，30-前夾腰板。圖2左支撐架、右支撐架與后夾腰板連接三維局部圖。圖3前夾腰板和后夾腰板連接三維局部圖。圖4大腿外套與小腿外套連接三維局部圖。圖5腳踏板與腳趾板連接三維局部圖31-彈簧片。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施例外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置結構圖如圖I所示左支撐架I和右支撐架3通過緊定螺釘2連接與調節，以實現左支撐架I和右支撐架3之間的無級調距，以適應不同人的背部尺寸和舒適度。左支撐架I和右支撐架3上有孔，可添加柔性帶，以吊起裝置、夾緊身體和提高裝置的擬人化程度。右支撐架3和后夾腰板6通過緊定螺釘4和緊定螺釘5連接與調節，實現右支撐架3和后夾腰板6之間的無級調距，以適應不同人的背部尺寸和舒適度。后夾腰板6和前夾腰板30通過緊定螺釘29連接與調節，實現后夾腰板6和前夾腰板30之間的無級調距，以適應不同人的腰部尺寸和舒適度。后夾腰板6和前夾腰板30上有許多孔，用途有可添加柔性帶，掛于肩部，能更好的負起裝置，有效地減輕其它部位的受力；可將機器人本體與控制系統連接在一起的數據傳輸線固定等。氣缸10通過銷軸7連接于后夾腰板6上，氣缸27、氣缸28分別通過銷軸8、銷軸9連接于前夾腰板30上，且銷軸7、銷軸8、銷軸9的軸線互成60度夾角，同時氣缸10、氣缸27、氣缸28分別通過球面副與大腿外套26連接，從而構成了 3-RPS并聯機構。大腿外套26通過銷軸13、銷軸25分別與連接板14、連接板24形成轉動副，連接板14、連接板24再分別通過螺栓15、螺栓23與小腿外套22連接。連接板14和連接板24上有多孔，通過調節螺栓15、螺栓23的位置，實現大腿外套26與小腿外套22之間的距離調節，以適應不同人體的腿部尺寸。同時大腿外套26通過銷軸11與氣缸13連接，氣缸13通過銷軸16連接于小腿外套22上。小腿外套22通過球面副與氣缸17、氣缸21連接，氣缸17、氣缸21分別通過球面副與腳踏板18連接，同時小腿外套22通過球銷副直接與腳踏板18連接，從而構成了 2自由度的空間六連桿并聯機構。腳踏板18上多孔，可添加柔性帶，以固定腳掌和提高裝置的擬人化程度。考慮到人的步態特點，在腳踏板18的前端通過銷軸19連接腳趾板20，構成轉動副。為了更好的觀察和分析本實用新型的局部結構，特增加了圖2、圖3、圖4、圖5。如圖5所示，根據人體步行特征，在腳踏板18和腳趾板20之間裝有彈簧片31。工作過程康復訓練時，理療師將數據輸入到控制系統中，并幫助病人穿戴本裝置。病人穿戴本裝置時，應穿戴在合適的位置，以適應不同的背部、腰部、腿部尺寸以及舒適度等。人在步行時，控制系統通過控制氣缸的伸縮量，從而達到控制各個關節轉動的角度。 當氣缸10、氣缸27、氣缸28的伸縮量變化時，便可通過球面副帶動大腿外套26實現髖關節3個自由度的康復訓練。當氣缸12的伸縮量變化時，便可通過銷軸16帶動小腿外套22實現膝關節I個自由度的康復訓練。當氣缸17、氣缸21的伸縮量變化時，便可通過球面副帶動腳踏板18實現踝關節2個自由度的康復訓練?？祻陀柧氝^程中，腳趾板20隨著腳趾彎曲而轉動，腳趾伸直時，腳趾板20在彈簧片31的作用下，自動恢復到與腳踏板20保持在同一平面。在訓練過程中，傳感器會實時采集患者的訓練運動參數，經采集卡儲存到計算機之中，以便訓練后理療師分析訓練效果，制定后續訓練方案。以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本實用新型的本質進行的修改、等效組合。
權利要求1.一種外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置，包括左支撐架、右支撐架、前夾腰板、后夾腰板、大腿外套、小腿外套、連接板、腳踏板、腳趾板、氣缸、銷軸、緊定螺釘、螺栓、彈簧片，其特征在于前夾腰板、后夾腰板與大腿外套構成3-RPS并聯機構，小腿外套與腳踏板構成2自由度空間六桿機構，整個裝置是通過大腿外套與小腿外套之間的轉動副將兩部分串聯而成的串并混聯機構。
2.根據權利要求I所述的外骨骼可穿戴式下 肢康復訓練機器人裝置，其特征在于左支撐架和右支撐架之間通過緊定螺釘來連接與調節。
3.根據權利要求I所述的外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置，其特征在于右支撐架與后夾腰板之間通過緊定螺釘來連接與調節。
4.根據權利要求I所述的外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置，其特征在于前夾腰板和后夾腰板之間通過緊定螺釘來連接與調節。
5.根據權利要求I所述的外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置，其特征在于 大腿外套與小腿外套之間通過連接板和螺栓來連接，通過改變螺栓在連接板上的位置來調節大腿外套與小腿外套之間的距離。
6.根據權利要求I所述的外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置，其特征在于腳踏板與腳趾板之間通過銷軸連接，且腳踏板與腳趾板裝有彈簧片。
專利摘要本實用新型公開了一種外骨骼可穿戴式下肢康復訓練機器人裝置。本裝置主要包括左支撐架、右支撐架、前夾腰板、后夾腰板、大腿外套、小腿外套、連接板、腳踏板、腳趾板、氣缸、銷軸、緊定螺釘、螺栓、彈簧片等，其特征在于前夾腰板、后夾腰板與大腿外套構成3-RPS并聯機構，小腿外套與腳踏板構成2自由度空間六桿機構，整個裝置是通過大腿外套與小腿外套之間的轉動副將兩部分串聯而成的串并混聯機構。本裝置結構簡單，體積小，功能全，成本低，安全舒適，訓練效率高，能起到理療和康復下肢髖、膝、踝關節的作用。本裝置可用于神經損傷或者肢體損傷的患者做下肢體康復訓練，也可用于健康老年人的體育鍛煉。
文檔編號A61H1/02GK202682285SQ201220243360
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月28日 優先權日2012年5月28日
發明者王強, 石磊, 宋利平, 秦小嶼, 王和順, 周平, 張詩德 申請人:西華大學