一种适用于多个关节的进阶式康复机器人及其康复训练方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于多个关节的进阶式康复机器人及其康复训练方法，该装置包括上部机架、下部机架、中间连杆、可拆卸护具和两个气动肌肉，所述中间连杆下端通过中心转轴与下部机架中部铰接相连，上端与上部机架中部相连；两个气动肌肉顶部与上部机架通过均主动平移机构相连，底部与下部机架通过被动平移机构相连，可拆卸护具固定安装在下部机架上，通过两个气动肌肉的收缩带动可拆卸护具绕着中心转轴转动进行康复训练，通过主动平移机构调整两个气动肌肉之间的相对距离，从而调整进阶式康复机器人运动能力半径。本发明专利技术结构简单，能针对患者康复效果进行实时调整，大大提高患者主动参与康复训练的意愿及其康复效果。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多个关节的进阶式康复机器人及其康复训练方法
本专利技术属于康复医疗器械领域，涉及一种康复训练机器人，具体涉及一种适用于多个关节的进阶式康复机器人及其康复训练方法。
技术介绍
随着我国进入人口老龄化社会，与骨关节损伤相关的患病人群正在逐渐增加，患者术后恢复周期长且往往恢复效果不佳。现代康复医学理论认为，对于关节运动能力受损的患者，在经过前期的手术与药物治疗之后，通过适量、科学的术后辅助康复训练能够有效提高患者运动机能的恢复效果。在患者的术后辅助康复方面，人工辅助康复训练需要耗费大量的人力物力资源，且无法提供客观的量化评价。而在康复机器人的辅助下，康复策略与训练任务可以根据不同患者在不同康复阶段的需求进行调整；此外，借助先进传感技术，康复机器人能对患者的康复训练效果进行实时定量的评价。因此，康复机器人能有效地解决传统人工辅助训练中存在的问题，从而提高患者的康复训练效果。液压缸、电机等传统刚性机器人驱动方式易导致患者在康复训练中受到二次伤害。而气动肌肉作为一种柔性驱动器，能够提供柔顺的辅助力，在机器人关节驱动方面表现出优越性。现有的柔性康复机器人多为针对单一关节损伤部位而设计的医本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于多个关节的进阶式康复机器人，其特征在于：包括上部机架、下部机架、中间连杆、可拆卸护具和两个气动肌肉，所述中间连杆下端通过中心转轴与下部机架中部铰接相连，上端与上部机架中部相连，一起组成工字型结构；两个气动肌肉分别设于中间连杆两侧的上部机架和下部机架之间，且气动肌肉与上部机架通过均主动平移机构相连，气动肌肉下端与下部机架通过被动平移机构相连，所述可拆卸护具固定安装在下部机架上，通过两个气动肌肉的收缩带动可拆卸护具绕着中心转轴转动进行康复训练，通过主动平移机构调整两个气动肌肉之间的相对距离，从而调整进阶式康复机器人运动能力半径。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多个关节的进阶式康复机器人，其特征在于：包括上部机架、下部机架、中间连杆、可拆卸护具和两个气动肌肉，所述中间连杆下端通过中心转轴与下部机架中部铰接相连，上端与上部机架中部相连，一起组成工字型结构；两个气动肌肉分别设于中间连杆两侧的上部机架和下部机架之间，且气动肌肉与上部机架通过均主动平移机构相连，气动肌肉下端与下部机架通过被动平移机构相连，所述可拆卸护具固定安装在下部机架上，通过两个气动肌肉的收缩带动可拆卸护具绕着中心转轴转动进行康复训练，通过主动平移机构调整两个气动肌肉之间的相对距离，从而调整进阶式康复机器人运动能力半径。2.如权利要求1所述的进阶式康复机器人，其特征在于：所述主动平移机构包括滑轨和滑块，滑轨固定安装在上部机架两侧，气动肌肉顶部与相应侧的滑块通过关节轴承相连，两个滑块通过直线运动驱动装置驱动沿着滑轨运动，通过调整两个滑块之间的相对距离，从而调整两个气动肌肉之间的相对距离。3.如权利要求2所述的进阶式康复机器人，其特征在于：所述被动平移机构包括设于下部机架两侧的滑槽和设于滑槽内可自由滑动的U形轮，气动肌肉底部通过关节轴承与相应侧的U形轮相连，U形轮上设有可将其在滑槽内位置固定的锁紧螺栓。4.如权利要求3所述的进阶式康复机器人，其特征在于：所述直线运动驱动装置为分别驱动上部机架两侧的两个滑块运动的同步带装置，所述同步带装置包括主传动轴、从传动轴及分别设于主传动轴和从传动轴上的同步带轮，主传动轴和从传动轴分别安装于上部机架单侧滑轨两端，主传动轴和从传动轴上的同步带轮之间通过同步带相连，同步带与滑块固定相连，两个同步带装置的主传动轴通过齿轮啮合传动，其中一个主传动轴通过步进电机驱动。5.如权利要求1所述的进阶式康复机器人，其特征在于：所述中间连杆为可调长度连杆，具体分为上部连杆和下部连杆，上部连杆内设有竖直方向的U形槽，下部连杆通过锁紧螺栓安装在U形槽内，上部连杆和下部连杆的相对位置调整好后，通过拧紧锁紧螺栓进行锁定。6.如权利要求1至5任意一项所述的进阶式康复机器人，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括上位机、气压比例阀、位移传感器、角度传感器以及力传感器，所述位移传感器有两个，分别测量两个气动肌肉的位移，所述角度传感器设于下部机架中部的中心转轴处，用于测量下部机架旋转角度，所述力传感器设于下部机架与可拆卸护具连接处，用于测量进阶式康复机器人输出力矩，所述气压比例阀用于控制两个气动肌肉的伸缩，上位机通过气压比例阀、位移传感器、角度传感器以及力传感器采集数据，传输至上位机，通过上位机综合评估患者的实时运动状态和康复水平。7.如权利要求1至5任意一项所述的进阶式康复机器人，其特征在于：所述上部机架通过可旋转粗短轴安装在横梁上，通过可旋转粗短轴可调整整个进阶式康复机器人的悬垂状态。8.如权利要求7所述的进阶式康复机器人，其特征在于：所述横梁安装在调整支架上，所述调整支架包括Y轴导轨、Z轴导轨和X轴导轨，所述Y轴导轨固定在底面或基座上，Z轴导轨顶部通过滑块安装在Y轴导轨上，X轴导轨顶部通过滑块安装在Z轴导轨上，横梁通过滑块安装在X轴导轨上，通过调整支架可调整进阶式康复机器人在控制范围内任意位置。9.一种适用于多个关节的进阶式康复机器人的康复训练方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据目标康复部位初步选择对应的进阶式辅助康复模式，基于患者前期已有的运动能力相关的医师评估结果，设定康复进程的起始康复训练任务及机器人辅助输出，调节机构运动能力半径至所需初始值；步骤二、康复训练中实时采集位移、角度、力矩等数据反馈患者的运动状态并评估患者康复水平，基于上述状态反馈与康复评估结果，控制系统将实时调节机器人运动能力半径以设定合理的康复训练模式与任务难度；步骤三、在评估后所确立的康复期间内，处于康复初期的患者可按照所设定的机器人期望运动轨迹进行被动训练；步骤四、经过一段时间训练后，返回步骤二重新...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉，左洁，艾青松，孟伟，郭星星，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42