本發明涉及一種康復醫療器械領域的機器人，具體涉及一種家庭型下肢外骨骼康復訓練機器人。

背景技術：

每年都有相當數量的人由于疾病和交通事故等原因造成下肢功能障礙，而且人數呈現不斷增長的態勢。由于大部分患者的起居生活都需要專人照料，給家庭和社會帶來了沉重的負擔。因此，設法改善并恢復患者的獨立行走能力是康復治療努力的首要目標。

臨床醫學證明，科學合理的康復訓練能夠維持和改善關節活動度，預防廢用性肌萎縮和關節僵硬，并且能夠有效地刺激本體感受器，對患側肢體進行促通。傳統的康復治療大多采用治療師與患者多對一的訓練方式，不僅效率低成本高，而且在醫療資源嚴重緊缺的情況下，這種治療方式很難滿足所有患者的康復需求。因此，下肢康復機器人的出現，為下肢功能障礙的患者提供了一種全新的治療手段。為此，歐美、日本等發達國家的科研工作者和醫療機構率先展開了對下肢康復機器人技術的研究，目前研究較為成熟的有lokomat，hapticwalker，lopes以及alex等。

現有的下肢外骨骼康復訓練機器人雖然有很多的優勢，但也存在著缺陷和不足。下肢康復機器人的系統龐大，結構復雜，穿戴過程繁瑣，價格昂貴，一般只適用于大型醫院和康復中心，難以應用于一般家庭當中，故而無法保證患者的康復訓練時間。另外康復機器人有些尺寸的不可調或調節范圍有限，極易造成患者肢體的不適，影響康復訓練效果。

技術實現要素：

本發明旨在針對當前下肢外骨骼康復訓練機器人存在的問題，設計一款結構簡單，成本較低，使用方便，體積適中，適合家庭使用的，可以根據使用者的身體尺寸參數調節機構尺寸和相對位置，滿足使用者個性化需求的下肢外骨骼康復訓練機器人。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種家庭型下肢外骨骼康復訓練機器人，包括機架、支撐背板和連接板，所述支撐背板設置在機架上部的一側，所述支撐背板上設有兩條豎直的滑槽，所述連接板上設有兩條與滑槽配合的導軌，兩條導軌上均設有高度一致的螺桿，所述支撐背板上沿兩條導軌的走向設有兩排通孔，兩排通孔的高度一一對應；兩個螺桿穿過兩個同一高度的通孔后分別用緊固手輪固定；所述連接板的前面設有水平滑槽，所述水平滑槽的兩個側壁上均設有位置一一對應的螺栓孔；所述水平滑槽內通過螺栓固定有兩套外骨骼訓練器，兩套外骨骼訓練器的結構相同且左右對稱布置；所述外骨骼訓練器包括直角形的髖部固定桿、髖關節固定板、大腿支架第一大腿桿、第二大腿桿、第一小腿桿和第二小腿桿；所述髖部固定桿的一個直桿嵌裝在所述水平滑槽內，所述髖關節固定板固定在所述髖部固定桿的另一個直桿的端部；所述大腿支架的一端與所述髖關節固定板鉸接，所述大腿支架的另一端順次地與所述第一大腿桿、第二大腿桿、所述第一小腿桿和第二小腿桿首尾端相連，其中，所述第二大腿桿與所述第一小腿桿之間為鉸接；所述第一小腿桿上設有小腿支架；所述髖部固定桿和所述第一大腿桿上均固定有一個驅動器支架，所述大腿支架與固定在所述髖部固定桿上的驅動器支架之間、所述小腿支架與固定在所述第一大腿桿上的驅動器支架之間均連接有一個驅動裝置；所述驅動裝置包括電機，所述電機上設有固定板，所述電機的輸出軸上設有主動帶輪，所述固定板上固定有一個軸套，所述軸套內通過滾針軸承支承一螺母，所述螺母的外形為階梯軸，所述階梯軸的大直徑軸段與所述滾針軸承配合，所述階梯軸的小直徑軸段上固定有被動帶輪，所述被動帶輪通過同步帶與所述主動帶輪同步轉動；所述螺母內裝配有滾珠絲杠；設置在所述大腿支架與髖部固定桿上的驅動器支架之間的驅動裝置中的所述軸套固定該驅動器支架上，所述滾珠絲杠的一端為自由端，所述滾珠絲杠的另一端通過絲杠螺母與所述大腿支架鉸接；設置在所述小腿支架與第一大腿桿上的驅動器支架之間的驅動裝置中的所述軸套固定該驅動器支架上，所述滾珠絲杠的一端為自由端，所述滾珠絲杠的另一端通過絲杠螺母與所述小腿支架鉸接。

本發明中，所述第一大腿桿與所述第二大腿桿之間、所述第一小腿桿與第二小腿桿之間的連接均采用套桿式插接。

本發明中所述支撐背板上的滑槽為燕尾槽結構。

本發明中配備有多條綁帶。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明解決了當前下肢外骨骼康復機器人存在的問題，針對使用者需求，設計了一款家庭型下肢外骨骼康復訓練機器人。該機器人結構簡單，成本較低，使用方便，體積小，適合使用者在家進行康復訓練；且可以根據使用者的身體尺寸參數調節機構尺寸和相對位置，滿足使用者個性化康復訓練需求，康復效果良好。

附圖說明

圖1是本發明家庭型下肢外骨骼康復訓練機器人的立體示意圖；

圖2是圖1所示康復訓練機器人的背面圖；

圖3是本發明中外骨骼訓練器的結構示意圖；

圖4是圖3中所示所述第一大腿桿與所述第二大腿桿之間套桿式插接示意圖；

圖5是本發明中驅動裝置結構示意圖。

圖中：

1-機架2-螺栓3-外骨骼訓練器4-連接板

5-緊固手輪6-支撐背板30-髖部固定桿31-髖關節固定板、

32-髖關節連接件33-大腿支架34-軸套35-電機

36-同步帶37-主動帶輪38-從動同步帶輪39-滾珠絲杠

310-連接螺栓311-小腿支架312-第一小腿桿313-驅動器支架

314-轉動軸套315-軸套螺母316-從動帶輪317-電機

318-同步帶319-主動帶輪320-滾珠絲杠321-絲杠螺母

322-第一大腿桿323-連接螺栓324-驅動器支架325-第二大腿桿

326-連接螺栓327-膝關節連接件328-第二小腿桿329-連接螺栓

330-端蓋331-滾針軸承332-螺母333-固定板。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發明進行解釋說明，并不用以限制本發明。

本發明提出的一種家庭型下肢外骨骼康復訓練機器人，如圖1、2所示，包括機架1、支撐背板6和連接板4，所述支撐背板6設置在機架1上部的一側，所述支撐背板6上設有兩條豎直的滑槽，所述連接板4上設有兩條與滑槽配合的導軌，兩條導軌上均設有高度一致的螺桿，如圖2所示，所述支撐背板6上沿兩條導軌的走向設有兩排通孔7，兩排通孔7的高度一一對應；兩個螺桿穿過兩個同一高度的通孔7后分別用緊固手輪5固定。根據不同使用者的身高，可以將兩個螺桿插在不同高度的通孔7中，從而將所述外骨骼訓練器3的高度布置在一個合適的高度。

所述連接板4的前面設有水平滑槽，所述水平滑槽的兩個側壁上均設有位置一一對應的螺栓孔；所述水平滑槽內通過螺栓固定有兩套外骨骼訓練器，兩套外骨骼訓練器的結構相同且左右對稱布置。

本發明中，如圖3所示，所述外骨骼訓練器包括直角形的髖部固定桿30、髖關節固定板31、大腿支架33第一大腿桿322、第二大腿桿325、第一小腿桿312和第二小腿桿328。

所述髖部固定桿30的一個直桿嵌裝在所述水平滑槽內，所述髖關節固定板31通過鉸軸(髖關節連接件32)固定在所述髖部固定桿30的另一個直桿的端部；所述大腿支架33的一端與所述髖關節固定板31鉸接，所述大腿支架33的另一端順次地與所述第一大腿桿322、所述第二大腿桿325、所述第一小腿桿312和所述第二小腿桿328首尾端相連，其中，所述第二大腿桿325與所述第一小腿桿312之間為鉸接，如圖3所示采用鉸軸(膝關節連接件327)鉸接，所述第一大腿桿322與所述第二大腿桿325之間的連接采用套桿式插接，如圖4所示，所述第一大腿桿322可在所述第二大腿桿325中移動，然后選擇合適的孔眼用連接螺栓326鎖定，同理，所述第一小腿桿312與所述第二小腿桿328之間的連接和長度的調節也是如此，如圖3所示，所述第一小腿桿312與所述第二小腿桿328之間選擇合適的孔眼后用連接螺栓329固定即可。

所述第一小腿桿312上設有小腿支架311。

所述髖部固定桿30和所述第一大腿桿322上均固定有一個驅動器支架，所述大腿支架33與固定在所述髖部固定桿30上的驅動器支架313之間、所述小腿支架311與固定在所述第一大腿桿322上的驅動器支架324之間均連接有一個驅動裝置。

如圖5所示，所述驅動裝置包括電機317，所述電機317上設有固定板333，所述電機317的輸出軸上設有主動帶輪319，所述固定板333上固定有一個軸套314，所述軸套314內通過滾針軸承331支承一螺母332，所述軸套314設有端蓋330，所述螺母332的外形為階梯軸，所述階梯軸的大直徑軸段與所述滾針軸承311配合，所述階梯軸的小直徑軸段上固定有被動帶輪316，所述被動帶輪316通過同步帶318與所述主動帶輪319同步轉動；所述螺母332內裝配有滾珠絲杠320；設置在所述大腿支架33與髖部固定桿30上的驅動器支架313之間的驅動裝置中的所述軸套314固定該驅動器支架313上，所述滾珠絲杠320的一端穿過螺母332后為自由端，所述滾珠絲杠320的另一端通過絲杠螺母321與所述大腿支架33鉸接。所述主動帶輪319與所述電機317連接，所述從動帶輪316通過連接軸與絲杠螺紋副的螺母332連接，所述電機31通過帶動所述螺母332的轉動來帶動所述滾珠絲杠320的伸縮，進而帶動髖部固定桿30與第一大腿桿322之間的髖關節轉動。

如圖3所示，設置在所述小腿支架311與第一大腿桿322上的驅動器支架324之間的驅動裝置中的所述軸套34固定該驅動器支架324上，所述滾珠絲杠39的一端為自由端，所述滾珠絲杠39的另一端通過絲杠螺母310與所述小腿支架311鉸接，其驅動原理與前述的髖關節轉動的驅動原理相同，從而帶動第二大腿桿325與第一小腿桿312之間的膝關節轉動。

本發明中，可以調節所述外骨骼訓練器3的高度，并且通過調節螺栓2與連接板3上水平滑槽側面螺栓孔位置的不同可以將兩套外骨骼訓練器3之間的距離調整鎖定在一個合適的距離上，從而實現了高度和寬度的調節。并且，由于本發明中第一大腿桿與第二大腿桿之間及第一小腿桿與第二小腿桿之間采用插接后連接并固定，通過選擇固定點的不同可以實現大腿部分和小腿部分長度的可調。綜上，本發明可以適應不同體型使用者的個性化康復訓練需求。

另外，本發明中，所述支撐背板6上的滑槽為燕尾槽結構，連接板4還可以通過榫卯結構與支撐背板6連接，便于拆裝，且可使連接板4均勻受力。

本發明中，實現髖關節活動的驅動裝置及實現膝關節活動的驅動裝置具有獨立調節的功能，因此使得本發明具有模塊化程度高、結構可調等特點。而且，兩套外骨骼訓練器互不影響，它們之間既可以進行協調動作，也可以對單側肢體進行單獨的康復訓練，增加了本發明的適應性和實用性。

本發明中配備有多條綁帶，用于將使用者與康復訓練機器人的位置固定。

在使用過程中，首先根據使用者的身體尺寸，調節兩套骨骼訓練器的安裝高度及左右兩側外骨骼訓練器之間的寬度距離，然后根據使用者的下肢大小腿肢段的長度，調節大腿部分和小腿部分的長度，以便使機器人關節旋轉軸線與特定的使用者關節旋轉軸線一致，避免了外骨骼系統因與人體身體尺寸不匹配而造成的附加壓力，從而達到更好的康復訓練效果。

另外，使用者在使用時，可以通過控制電機的旋轉運動，方便地實現步態規律在步幅、步頻上的調整。

盡管上面結合附圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。