一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置制造方法及图纸

一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，其包括支撑框架、腰部、大腿杆、小腿杆、脚部、驱动模块。驱动模块安装在支撑框架上且固设于腰部上方，大腿杆上端与腰部底部铰接形成髋关节，大腿杆下端与小腿杆上端铰接形成膝关节，小腿杆下端与脚部铰接形成踝关节。驱动模块通过多路输出带动多条柔索，各柔索在驱动模块的驱动下一一对应地对双侧大腿杆、小腿杆以及脚部进行牵动，实现大腿杆、小腿杆及脚部完成一个步态周期内的动作。本发明专利技术的穿戴式仿人步态下肢康复助行装置采用柔索驱动下肢各关节部分，模拟人体肌肉驱动行走，具有一定柔性，符合人体下肢运动特性，并且在驱动两条下肢时，只需要使用两个减速电机，能耗低。

A man wearing Shifang gait rehabilitation auxiliary device

A man wearing Shifang gait rehabilitation auxiliary device, which comprises a frame, waist, thigh, leg, foot, rod rod drive module support. The drive module is installed on the supporting frame which is fixedly arranged above the waist, thighs and waist bottom rod is hinged to form the hip, thigh and calf rod rod is hinged with the upper end of the formation of the knee, leg and foot rod hinged ankle. The drive module drives a plurality of flexible multi output by cable, the cable in the driver module under the corresponding to the bilateral thigh leg and foot of rod rod, rod, leg thigh affects, realize rod and foot to complete a gait cycle in motion. A Shifang people walking gait rehabilitation device adopts a cable driven lower limb joints wear part of the invention, simulation of human muscle driven walking, with a certain flexibility, in line with the characteristics of human lower limb movement, and driving in two limbs, only need to use two speed motor, low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置
本专利技术涉及康复助行器械
，更具体地说是一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置。
技术介绍
据相关调查，我国每年有近十万新增肢体残疾脊髓损伤患者，并且随着老龄化的严重，老年人身体和各种生理功能下降，中风偏瘫以及交通事故中造成的下肢损伤导致病人身心都受到严重损伤，对家人及社会构成严重的负担，下肢康复装置是一种具有广泛应用价值的康复器械。康复助行装置或康复机器人是现代科技进步与人体康复医疗需求相结合的产品，属于医疗机器人的范畴，其主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练，如行走训练，肌肉恢复训练等。传统的康复训练有赖于治疗师一对一的徒手操作，治疗师的劳动强度大。现阶段，世界上约有十家实验室从事可穿戴型助行器的研究，如日本筑波大学的HAL，能够高度控制人体运动正常步态。但是这些助行装置往往结构复杂，控制系统造价昂贵，导致价格极高。专利号为201310419611.5，名称为“仿人步态下肢康复助行器械”的专利文件中公开的技术方案，使用连杆机构模拟人正常行走的运动规律，其结构简单，但不具有柔度，冲击力较大，调节不方便，不能很好地配合使用者的形体。专利号201310689890.7，名称为一种“穿戴式下肢康复训练装置”的专利文件中，通过两组连杆机构分别带动膝关节和髋关节运动，结构也比较简单，但同样不具有柔性，并且需要多个电机，膝关节和髋关节的协调配合不能够保证。两者都不能对单独关节进行康复训练。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种结构简单、控制方便的穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，用一种仿人步态的运动方式带动患者进行正常人行走，使其驱动具有柔性，具有与肢体运动的协调性，减少冲击，并且能很好地配合使用者的形体，实现康复训练。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，由左右对称的梯形支架构成支撑框架，在所述支撑框架上左右对称设置有下肢机构，所述下肢机构包括：腰部，在其顶部固定设置驱动模块，其底部与大腿杆的上端通过水平销铰接相连，形成髋关节；大腿杆，其下端与小腿杆的上端通过水平销铰接相连，形成膝关节，所述大腿杆的内侧设有用于固定大腿的大腿固定环；小腿杆，其下端与脚部铰接相连，形成踝关节，其内侧设有用于固定小腿的小腿固定环；驱动模块，通过多路输出带动多条柔索，各柔索在驱动模块的驱动下一一对应地对双侧大腿杆、小腿杆以及脚部进行牵动，实现大腿杆、小腿杆及脚部的运动。优选的，所述驱动模块是通过电机驱动主动链轮，所述主动链轮通过传动链驱动被动链轮进行转动，以所述被动链轮的轮轴为输出轴，在所述输出轴的两轴端通过多路曲柄连杆机构一一对应驱动所述各条柔索。优选的，所述多路曲柄连杆机构是在所述输出轴的两轴端设置连接板形成一对曲柄，在所述曲柄的另一端铰接连接有圆盘，在所述圆盘上分布有四路连杆机构，所述四路连杆机构分别是：第一连杆机构，通过第一连杆铰接第一滑块，所述第一滑块连接第一柔索，所述第一柔索通过滑轮将动力传递至所述髋关节；第二连杆机构，通过第二连杆铰接第二滑块，所述第二滑块连接第二柔索，所述第二柔索通过滑轮将动力传递至所述膝关节；第三连杆机构，通过第三连杆铰接第三滑块，所述第三滑块连接第三柔索，所述第三柔索通过滑轮将动力传递至所述踝关节；第四连杆机构，通过第四连杆铰接第四滑块，所述第四滑块连接第四柔索，所述第四柔索通过滑轮将动力传递至所述膝关节。优选的，所述圆盘上还设有约束机构，所述约束机构是由所述圆盘外缘一处向外凸出形成约束杆，在约束杆的另一端铰接有约束滑块，通过所述约束滑块沿导杆作往复直线运动实现对所述圆盘运动的约束。优选的，所述大腿杆上靠近所述髋关节位置处设有两个髋关节止点，所述第一柔索与所述髋关节止点相连。优选的，所述小腿杆上靠近所述膝关节位置处设有四个膝关节止点，所述第二柔索、第四柔索分别与所述各膝关节止点相连。优选的，所述脚部设有两个踝关节止点，所述第三柔索与所述踝关节止点相连。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术是用一种仿人步态的运动方式带动患者进行康复训练，通过驱动模块多路输出带动多条柔索，各柔索在驱动模块的驱动下一一对应地对双侧大腿杆、小腿杆以及脚部进行牵动，采用具有一定柔性的柔索的长度变化模仿人体正常行走一个周期内下肢各肌肉的长度变化，使其与使用者肢体运动的协调性更好，能够减少冲击；2、本专利技术的行走和固定两种形式可转换，不仅能够进行整个下肢的步态康复训练，还可以对单个关节进行康复训练，便于使用者根据自身情况灵活使用，应对多种不同的康复训练需求；3、本专利技术结构简单，成本低，易于控制，操作方便，只需要使用两个减速电机驱动两侧下肢机构运动，能耗较低。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2a为本专利技术中驱动模块的结构示意图；图2b为本专利技术中驱动模块另一视角的结构示意图；图3a为本专利技术中驱动模块的原理示意图一；图3b为本专利技术中驱动模块的原理示意图二；图4a为本专利技术中下肢机构的结构示意图；图4b为本专利技术中下肢机构另一视角的结构示意图；图5为本专利技术中被动链轮输出轴两轴端的一对曲柄的结构示意图；图6a为本专利技术中柔索与滑块连接结构的结构示意图；图6b为本专利技术中柔索与滑块连接结构的分解示意图；图7a为本专利技术中髋关节止点与腰部之间柔索段在一个步态周期内的长度变化曲线图；图7b为本专利技术中第一滑块的运动路径曲线图。图中标记：1梯形支架；2腰部；3大腿杆；4小腿杆；5脚部；6大腿固定环；7小腿固定环；8驱动模块；9背靠板；10盖板；11扶手；12电机；13主动链轮；14传动链；15被动链轮；16输出轴；17连接板；18曲柄；19圆盘；20第一连杆；21第一滑块；22第一柔索；23第二连杆；24第二滑块；25第二柔索；26第三连杆；27第三滑块；28第三柔索；29第四连杆；30第四滑块；31第四柔索；32约束杆；33约束滑块；34导杆；35连接套筒；36连接柱；37固定销；38髋关节止点；39膝关节止点；40踝关节止点；41脚；42鞋；43螺柱；44导向滑轮；45髋关节滑轮；46膝关节滑轮；47腰部滑轮；48大腿滑轮；49小腿滑轮；50驱动模块框架。具体实施方式实施例：参见图1，本实施例的穿戴式仿人步态下肢康复助行装置是由左右对称的梯形支架1构成支撑框架，在支撑框架上左右对称设置有下肢机构，下肢机构包括：腰部2，在其顶部固定设置驱动模块8，其底部与大腿杆3的上端通过水平销铰接相连，形成髋关节；大腿杆3，其下端与小腿杆4的上端通过水平销铰接相连，形成膝关节，大腿杆3的内侧设有用于固定大腿的大腿固定环6；小腿杆4，其下端与脚部5铰接相连，形成踝关节，其内侧设有用于固定小腿的小腿固定环7；驱动模块8，通过多路输出带动多条柔索，各柔索在驱动模块8的驱动下一一对应地对双侧大腿杆3、小腿杆4以及脚部5进行牵动，实现大腿杆3、小腿杆4及脚部5的运动。此外，支撑框架上位于两侧驱动模块8的后部之间设置有背靠板9，其底部设有万向轮，上端内侧固设有驱动模块框架50，驱动模块8设置在驱动模块框架50中。驱动模块框架50的顶部设有盖板10，盖板10上设有扶手11，方便使用者手扶，驱动模块框架50的底部与腰部2的顶部固定相连。参见图2及图3，驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，由左右对称的梯形支架(1)构成支撑框架，在所述支撑框架上左右对称设置有下肢机构，其特征是：所述下肢机构包括：腰部(2)，在其顶部固定设置驱动模块(8)，其底部与大腿杆(3)的上端通过水平销铰接相连，形成髋关节；大腿杆(3)，其下端与小腿杆(4)的上端通过水平销铰接相连，形成膝关节，所述大腿杆(3)的内侧设有用于固定大腿的大腿固定环(6)；小腿杆(4)，其下端与脚部(5)铰接相连，形成踝关节，其内侧设有用于固定小腿的小腿固定环(7)；驱动模块(8)，通过多路输出带动多条柔索，各柔索在驱动模块(8)的驱动下一一对应地对双侧大腿杆(3)、小腿杆(4)以及脚部(5)进行牵动，实现大腿杆(3)、小腿杆(4)及脚部(5)的运动。

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，由左右对称的梯形支架(1)构成支撑框架，在所述支撑框架上左右对称设置有下肢机构，其特征是：所述下肢机构包括：腰部(2)，在其顶部固定设置驱动模块(8)，其底部与大腿杆(3)的上端通过水平销铰接相连，形成髋关节；大腿杆(3)，其下端与小腿杆(4)的上端通过水平销铰接相连，形成膝关节，所述大腿杆(3)的内侧设有用于固定大腿的大腿固定环(6)；小腿杆(4)，其下端与脚部(5)铰接相连，形成踝关节，其内侧设有用于固定小腿的小腿固定环(7)；驱动模块(8)，通过多路输出带动多条柔索，各柔索在驱动模块(8)的驱动下一一对应地对双侧大腿杆(3)、小腿杆(4)以及脚部(5)进行牵动，实现大腿杆(3)、小腿杆(4)及脚部(5)的运动。2.根据权利要求1所述的穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，其特征是：所述驱动模块(8)是通过电机(12)驱动主动链轮(13)，所述主动链轮(13)通过传动链(14)驱动被动链轮(15)进行转动，以所述被动链轮(15)的轮轴为输出轴(16)，在所述输出轴(16)的两轴端通过多路曲柄连杆机构一一对应驱动所述各条柔索。3.根据权利要求2所述的穿戴式仿人步态下肢康复助行装置，其特征是：所述多路曲柄(18)连杆机构是在所述输出轴(16)的两轴端设置连接板(17)形成一对曲柄(18)，在所述曲柄(18)的另一端铰接连接有圆盘(19)，在所述圆盘(19)上分布有四路连杆机构，所述四路连杆机构分别是：第一连杆机构，通过第一连杆(20)铰接第一滑块(21)，所述第一滑块(21)连接第一柔索(22)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小春，王从浩，张春，朱春涛，李秋阳，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34