基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及脊椎康复设备，特别涉及一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置。包括脊椎辅助模块、柔性垫、控制系统、绑带、柔性主骨及驱动系统，其中柔性主骨上沿长度方向设有多个脊椎辅助模块，相邻两个脊椎辅助模块之间通过柔性连接组件连接，柔性垫与设置于柔性主骨下端的脊椎辅助模块连接，柔性垫的两侧设有绑带，驱动系统与各脊椎辅助模块连接，用于驱动各脊椎辅助模块进行屈曲运动及侧向弯曲运动，控制系统设置于绑带上、且与驱动系统连接。本发明专利技术根据不同的人体上半身高，组合成需要的高度，且模块化有助力于更换模块；各个模块间的连接采用柔性材料连接，增加辅助装置的人机交互性及安全性。

Vertebral Rehabilitation Device Based on Bending Hydraulic Artificial Muscle

The invention relates to a vertebral rehabilitation device, in particular to a vertebral rehabilitation device based on a curved hydraulic artificial muscle. It includes spine auxiliary module, flexible pad, control system, bandage, flexible main bone and driving system. There are several spine auxiliary modules along the length direction of flexible main bone. The adjacent two spine auxiliary modules are connected by flexible connecting components. The flexible pad is connected with the spine auxiliary module set at the lower end of flexible main bone. The two sides of flexible pad are provided with binding bands, and the driving system is connected with the spine auxiliary module set at the lower end of flexible main bone. Each vertebral assistant module is connected to drive each vertebral assistant module to flex and bend laterally. The control system is set on the bandage and connected with the driving system. The invention combines the required height according to the different upper body height of the human body, and modularization is helpful for replacing the module; the connection between the modules is made of flexible materials to increase the human-computer interaction and safety of the auxiliary device.

【技术实现步骤摘要】
基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置
本专利技术涉及脊椎康复设备，特别涉及一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置。
技术介绍
传统的McKibben人工肌肉的运动方式通常为轴向方向的伸缩，运动方式单一、运用范围小。相比于传统的人工肌肉，弯曲型人工肌肉的运动范围更大，设置不同的刚度时弯曲角度和效果也随之改变，运动方式多样，且由于脊椎的运动包括弯曲运动，因此弯曲的人工肌肉更适合应用于脊椎辅助装置。由于大部分人工肌肉的驱动方式为气体，提供的力、精度低，需要更多的控制器使人工肌肉运动达到精度要求。相对于气动，液体驱动的人工肌肉由于液体的不可压缩性，使得液动人工肌肉的精度在不需要众多的控制器的情况下精度更高。脊椎损伤除了老化原因和意外的创伤性运动引起外，调查表明，久坐未动，缺乏有效的锻炼，长期积累也会造成的脊椎损伤，然而由于近年来年轻白领的增加，脊椎损伤呈逐年上升并年轻化的趋势。目前由于脊椎损伤患者的康复训练需要多个医师辅助，治疗效率低、成本高、治疗效果依赖于医师的水平和经验。结合相关的医学证明和现有的康复训练方法，重复的简单运动如：弯曲、侧屈运动等有利于脊椎的康复。目前，脊椎康复常见的手段有：穿戴式外骨骼、牵引床等，然而它们都由刚性材料组成，造价昂贵、不易携带等缺点，导致其设备只在医院、社区才会有相关的配备，因此病人的康复训练不仅时间过长，训练成本也随之增高。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，能够实现屈曲运动、侧向弯曲及支撑。为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案。一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，包括脊椎辅助模块、柔性垫、控制系统、绑带、柔性主骨及驱动系统，其中柔性主骨上沿长度方向设有多个脊椎辅助模块，相邻两个脊椎辅助模块之间通过柔性连接组件连接，所述柔性垫与设置于所述柔性主骨下端的脊椎辅助模块连接，所述柔性垫的两侧设有绑带，所述驱动系统与各脊椎辅助模块连接，用于驱动各所述脊椎辅助模块进行屈曲运动、侧向弯曲运动及支撑功能，所述控制系统设置于绑带上、且与驱动系统连接。所述脊椎辅助模块包括柔性连接上板、柔性连接底板及设置于所述柔性连接上板和柔性连接底板之间的人工肌肉模组，所述柔性连接上板和柔性连接底板上沿周向相对应地设有柔性主骨槽，所述柔性主骨依次穿过所述柔性连接底板和所述柔性连接上板上的柔性主骨槽。所述人工肌肉模组包括沿周向设置的屈曲运动人工肌肉、向右侧屈人工肌肉及向左侧屈人工肌肉，所述屈曲运动人工肌肉、向右侧屈人工肌肉及向左侧屈人工肌肉均与所述驱动系统连接。所述驱动系统为液压系统，包括油箱、供油管路、三通换向电磁阀、油泵、三位四通阀及三个两位两通阀，其中供油管路的一端通过油泵与油箱连接，另一端通过并联设置的三个两位两通阀分别与屈曲运动人工肌肉、向右侧屈人工肌肉及向左侧屈人工肌肉连接。所述供油管路上设有三位四通阀，所述三位四通阀与回油管路和循环管路连接，所述回油管路和所述供油管路通过三通换向电磁阀与所述油箱连通。所述供油管路上设有溢流阀。所述柔性连接上板和柔性连接底板均为三角形结构，所述屈曲运动人工肌肉、向右侧屈人工肌肉及向左侧屈人工肌肉分别连接在三角形结构的三个角上。所述柔性连接上板和柔性连接底板上沿周向均设有三个柔性主骨槽，所述柔性主骨穿过其中一柔性主骨槽。所述柔性连接组件包括柔性连接管和钢珠销轴，其中柔性连接管的下端与位于下方的所述脊椎辅助模块的柔性连接上板固定连接，上端通过钢珠销轴与位于上方的所述脊椎辅助模块的柔性连接底板连接。所述柔性连接管的侧壁上沿轴向设有多个钢珠销轴孔，所述钢珠销轴通过与不同高度的钢珠销轴孔连接，从而实现相邻两个所述脊椎辅助模块之间的间距。本专利技术的优点及有益效果是：1.本专利技术应用前景广泛：除了针对C5/C6的脊椎损伤患者的康复训练外，对于久坐不动的办公室职员、学生、久坐轮椅不能自由运动病人提供一个随时随地进行康复训练的康复装置。2.本专利技术采用模块化结构，根据不同的人体上半身高，组合成需要的高度，且模块化有助力于更换模块。3.本专利技术人机交互性更安全、适应性高：采用软体驱动器—人工肌肉，且脊椎辅助装置中各个模块间的连接采用柔性材料连接，增加辅助装置的人机交互性及安全性。4.本专利技术成本低：采用弯曲的人工肌肉制造成本低、整个成本相对于外骨骼、牵引床等大型康复装置相比成本大大降低。5.本专利技术的脊椎辅助装置可以实现屈曲运动、侧屈运动、支撑等功能，功能多样。附图说明图1为本专利技术的立体示意图；图2为本专利技术的两个模块间的连接示意图；图3为图2的B-B剖视图；图4为本专利技术中控制单个模块的液压系统示意图；图5为本专利技术的侧屈运动示意图之一；图6为本专利技术的侧屈运动示意图之二；图7为本专利技术的屈曲运动示意图。其中：1为脊椎辅助模块，2为柔性垫，3为控制系统，4为绑带，5为柔性主骨，1-1为屈曲运动人工肌肉，1-2为向右侧屈人工肌肉，1-3为向左侧屈人工肌肉，6为钢珠销轴，7为柔性连接底板，8为钢珠销轴孔，9为柔性连接上板，10为柔性主骨槽，11为油箱，12为三通换向电磁阀，13为油泵，14为溢流阀，15为三位四通阀，16为两位两通阀，17为柔性连接管，18为回油管路，19为循环管路，20为供油管路。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供的一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，包括脊椎辅助模块1、柔性垫2、控制系统3、绑带4、柔性主骨5及驱动系统，其中柔性主骨5上沿长度方向设有多个脊椎辅助模块1，相邻两个脊椎辅助模块1之间通过柔性连接组件连接，柔性垫2与设置于柔性主骨5下端的脊椎辅助模块1连接，柔性垫2的两侧设有绑带4，驱动系统与各脊椎辅助模块1连接，用于驱动各脊椎辅助模块1进行屈曲运动、侧向弯曲运动及支撑功能，控制系统3设置于绑带4上、且与驱动系统连接。如图2-3所示，脊椎辅助模块1包括柔性连接上板9、柔性连接底板7及设置于柔性连接上板9和柔性连接底板7之间的人工肌肉模组，柔性连接上板9和柔性连接底板7上沿周向相对应地设有柔性主骨槽10，柔性主骨5依次穿过柔性连接底板7和柔性连接上板9上的柔性主骨槽10。本专利技术的实施例中，柔性连接上板9和柔性连接底板7上沿周向均设有三个柔性主骨槽10，方便安装，柔性主骨5穿过其中一柔性主骨槽10。柔性主骨槽10的作用是为了和柔性主骨5配合。人工肌肉模组包括沿周向设置的屈曲运动人工肌肉1-1、向右侧屈人工肌肉1-2及向左侧屈人工肌肉1-3，屈曲运动人工肌肉1-1、向右侧屈人工肌肉1-2及向左侧屈人工肌肉1-3均与驱动系统连接。柔性连接上板9和柔性连接底板7均为三角形结构，屈曲运动人工肌肉1-1、向右侧屈人工肌肉1-2及向左侧屈人工肌肉1-3分别连接在三角形结构的三个角上。柔性连接组件包括柔性连接管17和钢珠销轴6，其中柔性连接管17的下端与位于下方的脊椎辅助模块1的柔性连接上板9固定连接，上端通过钢珠销轴6与位于上方的脊椎辅助模块1的柔性连接底板7连接，安装方便。柔性连接管17的侧壁上沿轴向设有多个钢珠销轴孔8，钢珠销轴6通过与不同高度的钢珠销轴孔8连接，从而实现相邻两个脊椎辅助模块1之间的间距，两个脊椎辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，其特征在于，包括脊椎辅助模块(1)、柔性垫(2)、控制系统(3)、绑带(4)、柔性主骨(5)及驱动系统，其中柔性主骨(5)上沿长度方向设有多个脊椎辅助模块(1)，相邻两个脊椎辅助模块(1)之间通过柔性连接组件连接，所述柔性垫(2)与设置于所述柔性主骨(5)下端的脊椎辅助模块(1)连接，所述柔性垫(2)的两侧设有绑带(4)，所述驱动系统与各脊椎辅助模块(1)连接，用于驱动各所述脊椎辅助模块(1)进行屈曲运动、侧向弯曲运动及支撑功能，所述控制系统(3)设置于绑带(4)上、且与驱动系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，其特征在于，包括脊椎辅助模块(1)、柔性垫(2)、控制系统(3)、绑带(4)、柔性主骨(5)及驱动系统，其中柔性主骨(5)上沿长度方向设有多个脊椎辅助模块(1)，相邻两个脊椎辅助模块(1)之间通过柔性连接组件连接，所述柔性垫(2)与设置于所述柔性主骨(5)下端的脊椎辅助模块(1)连接，所述柔性垫(2)的两侧设有绑带(4)，所述驱动系统与各脊椎辅助模块(1)连接，用于驱动各所述脊椎辅助模块(1)进行屈曲运动、侧向弯曲运动及支撑功能，所述控制系统(3)设置于绑带(4)上、且与驱动系统连接。2.根据权利要求1所述的基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，其特征在于，所述脊椎辅助模块(1)包括柔性连接上板(9)、柔性连接底板(7)及设置于所述柔性连接上板(9)和柔性连接底板(7)之间的人工肌肉模组，所述柔性连接上板(9)和柔性连接底板(7)上沿周向相对应地设有柔性主骨槽(10)，所述柔性主骨(5)依次穿过所述柔性连接底板(7)和所述柔性连接上板(9)上的柔性主骨槽(10)。3.根据权利要求2所述的基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，其特征在于，所述人工肌肉模组包括沿周向设置的屈曲运动人工肌肉(1-1)、向右侧屈人工肌肉(1-2)及向左侧屈人工肌肉(1-3)，所述屈曲运动人工肌肉(1-1)、向右侧屈人工肌肉(1-2)及向左侧屈人工肌肉(1-3)均与所述驱动系统连接。4.根据权利要求3所述的基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置，其特征在于，所述驱动系统为液压系统，包括油箱(11)、供油管路(20)、三通换向电磁阀(12)、油泵(13)、三位四通阀(15)及三个两位两通阀(16)，其中供油管路(20)的一端通过油泵(13)与油箱(11)连接，另一端通过并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔龙，黄菊伟，王宏伟，白宁，田申，张丰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21