基于仿生关节的下肢康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于：设计了2-PSS/U机构、模块化仿生关节和可调机构，并且引入了较多舒适性要求的组件。该下肢康复机器人在能够进行康复治疗的前提下，充分达到了拟人化设计和舒适的原则。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人仿生领域，是结合机械、电子、计算机、控制技术和仿生学为一体的机电一体化设备。
技术介绍
近年来，由于人民生活水平的提高，交通运输工具迅速增多，因交通事故造成神经损伤或肢体损伤而不能正常行走的人数呈上升趋势。同时医学水平的发展、生活水平的提高、人口出生率的下降等因素导致我国也进入了老年化国家的行列。通常病人需要在专业护理人员的帮助下才能进行康复训练，但医疗费用的昂贵和护理人员的匮乏，多数患者选择在家独自训练，但由于缺乏专业知识，时常因训练方法的不够科学，多数患者错过了肢体康复的最佳时间，不但没能恢复其运动功能，甚至加重了运动功能障碍，致使患者逐渐丧失了恢复肢体活动能力的机会。如果康复机器人可以自主进行康复评估和治疗活动，这必将降低康复成本，促进康复训练的普及。目前情况来看，虽然各国都对下肢康复机器人进行了研究，也推出了一些简单的康复训练器械，但一些关键技术还没达到解决，离大规模推广应用还有一段距离。在我国，针对康复机器人的研究较晚，而且一直没有实质性的突破。根据国内外的发展现状，每款机器人均有自身的优缺点，例如机构设计拟人化不足，还未形成训练与评测的有机结合、对患者机体病患没有准确的评价等。在充分考虑拟人化设计的原则的前提下，设计了一款2-PSS/U机构的仿生关节式下肢康复机器人。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于仿生关节的下肢康复机器人。对2-PSS/U机构进行了结构设计，该机构自身只有两个自由度，用于人体下肢中时，在静平台中心处安装一个伺服电机，使之具有三个旋转自由度，且控制方便。考虑到机器人的穿戴性、舒适性、拟人性等各方面，设计出模块化仿生关节和可调机构。通过设计可调机构即可满足身高胖瘦差异。可调机构中的的自锁机构可以在运动过程中实现自锁。考虑到舒适性的问题，引入了较多舒适性要求的组件，如宽腰带和绑带。【附图说明】图1是2-PSS/U机构的结构简图: 图1中，1-主伺服电机盖板；2_主伺服电机；3_动平台；4_万向铰；5_球头杆端轴承；6-丝杆螺母；7_静平台；8_次伺服电机。图2是可调机构结构简图: 图2中，1-自锁杆杆端；2_上贴合板；3_锁紧螺母；4_下贴合板。图3是自锁机构结构简图； 图4是2-PSS/U模块化仿生关节式下肢康复训练机器人结构简图: 图4中，1-夹腰板；2_腰部支撑板；3_仿生关节模块；4_可调大腿上板；5_可调大腿下板；6_膝关节驱动电机；7_可调小腿上板；8_可调小腿下板；9_仿生关节模块；10_脚底板；11-可自锁可调机构；12-小腿绑带；13-膝关节伺服电机盖板；14-小腿绑带；15_可自锁可调机构；16_可调腰带。【具体实施方式】1、2-PSS/U机构的【具体实施方式】。机构中的动力输入为三个伺服电机，主伺服电机提供旋转运动，两个次伺服电机提供的旋转运动，通过丝杆螺母转化为移动往复运动作用于球铰副S上，推动平台绕着万向铰U的中心旋转。通过2-PSS/U机构外加动平台上的主伺服电机，组成一个具有三个相互垂直且相交于万向铰U旋转中心的仿生关节。把具有三个相互垂直且相交于一点的机构认为是一模块，该模块可以运用在人体中具有相同自由度的地方。人体下肢中髋关节和踝关节均具有三个相同的旋转自由度，虽然具体结构形式不同，但其关节机构原理是相同的。可以利用具有相同的部件代替。2、模块化仿生关节的【具体实施方式】。仿生关节模块就是2-PSS/U机构外加一个伺服电机组成，具有三个垂直相交的旋转自由度，与人体下肢髋关节和踝关节自由度完全相同，可把它作为一个模块进行任意组装构造， 3、可调机构的的【具体实施方式】。为了满足不同身高胖瘦的人群，一些必要部位的尺寸必须是可调的，所以设计出可调的杆长。当需要调节长度时，抬起自锁杆，当自锁杆的上表面与上贴合板垂直时，调整下帖合板与上贴合板的相对位置至合适时，压下自锁杆与上贴合板接触，必要时可以旋转锁紧螺母调节。上贴合面与下贴合面相对滑动时，自锁机构中的四组螺杆起着导向的作用，保证滑动时候出现抽屉现象。当自锁杆杆端与上贴合面表面接触时，自锁杆杆头部与上贴合板的接触点落在该机构的摩擦圆内，实现自锁。在大腿、小腿及髋部处均采用了该结构。4、保证穿戴舒适性的【具体实施方式】。在腰部引入了软质的宽腰带，并且软质腰带的前后均可以调节长度，左右两端是由硬质材料制作，并通过螺栓连接在夹腰板上，确保能最大限度的满足病人腰部的舒适性要求。在大腿、小腿、及脚踝处均设计了绑带，绑带结构与腰带机构类似，均为较宽的软质材料制成，且两边可以调节大小，确保能满足不同胖瘦人群对舒适性的要求。【主权项】1.一种基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于:具有2-PSS/U机构、模块化仿生关节和可调机构，并且引入了较多舒适性要求的组件。2.根据权利要求1所述基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于，所述2-PSS/U机构可以满足各关节的旋转要求。3.根据权利要求1所述基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于，所述模块化仿生关节可以保证机器人与人体下肢髋关节和踝关节自由度完全相同。4.根据权利要求1所述基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于，所述可调机构用于调整杆的长度以满足不同身高胖瘦的人群，其中的自锁机构可以实现自锁。5.根据权利要求1所述基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于，舒适型组件可以满足人对机器人的舒适性要求。【专利摘要】本专利技术公开了一种基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于：设计了2-PSS/U机构、模块化仿生关节和可调机构，并且引入了较多舒适性要求的组件。该下肢康复机器人在能够进行康复治疗的前提下，充分达到了拟人化设计和舒适的原则。【IPC分类】A61H1-02【公开号】CN104688492【申请号】CN201310654558【专利技术人】孙宝恒 【申请人】孙宝恒【公开日】2015年6月10日【申请日】2013年12月9日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿生关节的下肢康复机器人，其特征在于：具有2‑PSS/U机构、模块化仿生关节和可调机构，并且引入了较多舒适性要求的组件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝恒，
申请(专利权)人：孙宝恒，
类型：发明
国别省市：辽宁;21