一种可穿戴式下肢康复机器人制造技术

本公开提供一种可穿戴式下肢康复机器人，包括脚部穿戴底板、踝关节装置、小腿长度可调连接机构、膝关节驱动装置、大腿长度可调连接机构、髋关节驱动装置和腰部装置，所述脚部穿戴底板与所述踝关节装置相连接，所述踝关节装置与所述小腿长度可调连接机构相连接，所述小腿长度可调连接机构与所述膝关节驱动装置相连接，所述膝关节驱动装置与所述大腿长度可调连接机构相连，所述大腿长度可调连接机构与所述髋关节驱动装置相连接，所述髋关节驱动装置与所述腰部装置相连接。

A Wearable Lower Limb Rehabilitation Robot

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式下肢康复机器人
本公开涉及机器人
，具体涉及一种可穿戴式下肢康复机器人。
技术介绍
据统计中国有数千万患者因中风、脊髓损伤以及各种事故导致神经传导通路中断而引起肢体麻痹，甚至导致下肢截瘫、以至于行走产生功能性障碍。目前有半数以上的患者通过训练改善肢体功能，其中传统康复训练方式是前期有专业康复师进行训练指导，后期由患者健康上肢、患者家属或者护工根据指导反复牵引病人患肢进行康复训练。随着医疗康复技术的快速发展，下肢康复机器人逐渐被引入到患者的康复过程中，其融合了人工智能、电气控制和仿生机械设计，能够满足不同患者训练强度的要求，适合于患者独立进行康复训练，实现站立以及行走。经过对现有技术检索发现，公开号为CN1586434的专利技术专利提出了一种下肢康复机器人，由腰部支撑、髋部四杆机构、膝盖四杆机构、脚踝四杆机构和足底支撑依次串连构成。本专利技术面向截肢病人或者肌肉萎缩病人，可以根据预先设置步行程序辅助患者行走。本专利技术采用四杆机构进行传动，局部负荷较大，整体机构复杂度与重量偏大。公开号为CN201310034245.1的专利技术专利提出一种穿戴式外骨骼助行机器人，髋关节和膝关节采用直线式串联弹性器驱动，同时系统简化自由度设置，腰部没有辅助自由度设计，同时将人体踝关节(球副)简化为一个旋转副，而未考虑外展内收方向的运动。系统设计未考虑针对大腿、小腿和腰部的长度调整机构，因此系统不适用于不同身高体重穿戴者。公开号为CN201410827881.4的专利技术专利提供了一种下肢外骨骼助行康复机器人，其中髋关节没有采用两侧髋关节分别安装电机的方式，而是通过一个伺服电机以及“曲柄滑块”机构同时带动患者双侧下肢交替运动。通过膝关节和髋关节的屈伸运动实现跨步，踝关节的踌屈、背屈运动帮助患者减少来自地面的冲击、踝关节的内翻外翻被动驱动自由度的构型设计有助于穿戴者保持人机系统在额状面内平衡。公开号为CN201110292009.0的专利技术专利提供了一种外骨骼可穿戴下肢康复机器人，关节屈伸方向的驱动采用盘式电机及谐波减速器传动，实现驱动与患者关节良好的贴合。另外，外骨骼大腿和小腿部件采用类套筒设计，结合螺丝调节长度，使得各关节外骨骼能良好贴合患者关节。该专利技术中外骨骼机器人的关节未设置外展与内收、内旋与外旋方向的自由度，使得外骨骼机器人不能有效地模仿人体的行走状态。
技术实现思路
本公开根据现有技术中的下肢康复机器人存在的不足，运动空间耦合度低，穿戴舒适性差、适应性差以及结构设计不紧凑等问题，提供一种可穿戴式下肢康复机器人。本公开通过以下技术方案实现：一种可穿戴式下肢康复机器人，包括脚部穿戴底板、踝关节装置、小腿长度可调连接机构、膝关节驱动装置、大腿长度可调连接机构、髋关节驱动装置和腰部装置；所述脚部穿戴底板与所述踝关节装置相连接，所述踝关节装置与所述小腿长度可调连接机构相连接，所述小腿长度可调连接机构与所述膝关节驱动装置相连接，所述膝关节驱动装置与所述大腿长度可调连接机构相连，所述大腿长度可调连接机构与所述髋关节驱动装置相连接，所述髋关节驱动装置与所述腰部装置相连接；所述的踝关节装置包括踝关节与小腿连接板、踝关节屈伸连接座、踝关节被动屈伸装置、踝关节屈伸限位件、脚部穿戴支撑件、脚部穿戴绑带、脚踝连接件和脚部穿戴底板；所述踝关节屈伸连接座的一侧与所述踝关节被动屈伸装置相连，另外一侧安装所述踝关节屈伸限位件，所述踝关节屈伸连接座与所述踝关节与小腿连接板相连接，所述踝关节被动屈伸装置与所述脚踝连接件相连，所述脚部穿戴支撑件固定在所述脚踝连接件上，所述脚部穿戴绑带与所述脚部穿戴支撑件固定连接，所述脚部穿戴底板放置于所述脚部穿戴绑带上。其中，优选的，所述脚部穿戴底板、所述踝关节装置、所述小腿长度可调连接机构、所述膝关节驱动装置、所述大腿长度可调连接机构以及所述髋关节驱动装置的数目均为2个，且每两个相同的部位均呈轴向对称、横向平行设置；所述脚部穿戴绑带通过螺钉与所述脚部穿戴支撑件固定连接。进一步地，所述的踝关节被动屈伸装置包括外壳、小支撑轴承、扭簧、屈伸旋转轴、大支撑轴承、屈伸装置连接板、踝关节屈伸连接座、踝关节与小腿连接板和脚踝连接件；所述屈伸旋转轴的一端通过所述小支撑轴承与所述外壳相连，所述屈伸旋转轴的另外一端通过所述大支撑轴承与所述踝关节屈伸连接座相连，所述扭簧的一端与所述屈伸旋转轴相连，另外一端与所述外壳相连接。进一步地，所述小腿长度可调连接机构包括小腿膝关节连接板、第一人机连接固定板和小腿外骨骼支撑板，所述小腿外骨骼支撑板上端套装在所述小腿膝关节连接板外部，所述小腿外骨骼支撑板下端与所述踝关节与小腿连接板相连，所述第一人机连接固定板与所述小腿外骨骼支撑板固定连接。其中，优选的，所述小腿外骨骼支撑板与小腿膝关节连接板之间通过螺钉调节小腿外骨骼的长度。进一步地，所述的大腿长度可调连接机构包括大腿髋关节连接板、第二人机连接固定板和膝关节大腿连接板，所述膝关节大腿连接板上端套装在所述大腿髋关节连接板外部，所述膝关节大腿连接板下端与所述膝关节驱动装置相连，所述第二人机连接固定板与所述膝关节大腿连接板固定连接。其中，优选的，所述膝关节大腿连接板与所述大腿髋关节连接板之间通过螺钉调节大腿外骨骼的长度。进一步地，所述膝关节驱动装置包括膝关节大腿连接板、膝关节旋转限位件、第一谐波减速器、第一驱动电机和第一编码器，所述小腿膝关节连接板一端与所述小腿外骨骼支撑板上端连接，另一端与所述第一谐波减速器相连，所述膝关节大腿连接板一端与所述第一谐波减速器相连，另一端与所述膝关节大腿连接板相连，所述膝关节旋转限位件的内侧与所述小腿膝关节连接板相接触，所述第一驱动电机的一端与所述第一谐波减速器相连，另一端与所述第一编码器固定连接。其中，优选的，所述第一驱动电机选用盘式电机，所述第一驱动电机的输入端与所述第一编码器相连，输出端与所述第一谐波减速器相连，所述第一谐波减速器设有内法兰和外法兰，所述第一谐波减速器的内法兰与所述小腿膝关节连接板一端相连，所述谐波减速器的外法兰与所述膝关节大腿连接板的一端相连，所述膝关节旋转限位件一侧与所述膝关节大腿连接板通过螺钉固定连接。进一步地，所述腰部装置包括第一轴承盖、支撑轴承、腰部连接板、外展内收限位块、外展内收旋转轴、扭簧、内外旋左连接件、内外旋轴、内外旋轴承盖、内外旋右连接件、外展内收限位连杆、腰部弧形连接板和第一髋关节腰部连接板，所述外展内收旋转轴一端通过所述支撑轴承与所述外展内收限位块相连，中部通过圆头平键与所述腰部弧形连接板上的键槽连接，所述扭簧一端与所述腰部弧形连接板通过定位孔相连，另一端与所述外展内收限位块连接，所述外展内收限位块一侧与所述腰部连接板固定连接，另一侧安装所述第一轴承盖，所述外展内收限位杆中部与所述腰部弧形连接板固定连接，两端与所述外展内收限位块接触连接，所述内外旋左连接件一端与所述内外旋右连接件的一端通过所述内外旋轴转动连接，所述内外旋左连接件的另一端与所述内外旋右连接件的另一端均与对应的所述腰部连接板相连，所述腰部弧形连接板一端与所述第一髋关节腰部连接板的一端相连。其中，优选的，所述外展内收限位块一侧通过紧固螺钉与所述腰部连接板固定连接，所述第一髋关节腰部连接板与所述腰部弧形连接板之间通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴式下肢康复机器人，包括脚部穿戴底板、踝关节装置、小腿长度可调连接机构、膝关节驱动装置、大腿长度可调连接机构、髋关节驱动装置和腰部装置，其特征在于，所述脚部穿戴底板与所述踝关节装置相连接，所述踝关节装置与所述小腿长度可调连接机构相连接，所述小腿长度可调连接机构与所述膝关节驱动装置相连接，所述膝关节驱动装置与所述大腿长度可调连接机构相连，所述大腿长度可调连接机构与所述髋关节驱动装置相连接，所述髋关节驱动装置与所述腰部装置相连接；所述的踝关节装置包括踝关节与小腿连接板、踝关节屈伸连接座、踝关节被动屈伸装置、踝关节屈伸限位件、脚部穿戴支撑件、脚部穿戴绑带和脚踝连接件；所述踝关节屈伸连接座的一侧与所述踝关节被动屈伸装置相连，另外一侧安装所述踝关节屈伸限位件，所述踝关节屈伸连接座与所述踝关节与小腿连接板相连接，所述踝关节被动屈伸装置与所述脚踝连接件相连，所述脚部穿戴支撑件固定在所述脚踝连接件上，所述脚部穿戴绑带与所述脚部穿戴支撑件固定连接，所述脚部穿戴底板放置于所述脚部穿戴绑带上。

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式下肢康复机器人，包括脚部穿戴底板、踝关节装置、小腿长度可调连接机构、膝关节驱动装置、大腿长度可调连接机构、髋关节驱动装置和腰部装置，其特征在于，所述脚部穿戴底板与所述踝关节装置相连接，所述踝关节装置与所述小腿长度可调连接机构相连接，所述小腿长度可调连接机构与所述膝关节驱动装置相连接，所述膝关节驱动装置与所述大腿长度可调连接机构相连，所述大腿长度可调连接机构与所述髋关节驱动装置相连接，所述髋关节驱动装置与所述腰部装置相连接；所述的踝关节装置包括踝关节与小腿连接板、踝关节屈伸连接座、踝关节被动屈伸装置、踝关节屈伸限位件、脚部穿戴支撑件、脚部穿戴绑带和脚踝连接件；所述踝关节屈伸连接座的一侧与所述踝关节被动屈伸装置相连，另外一侧安装所述踝关节屈伸限位件，所述踝关节屈伸连接座与所述踝关节与小腿连接板相连接，所述踝关节被动屈伸装置与所述脚踝连接件相连，所述脚部穿戴支撑件固定在所述脚踝连接件上，所述脚部穿戴绑带与所述脚部穿戴支撑件固定连接，所述脚部穿戴底板放置于所述脚部穿戴绑带上。2.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢康复机器人，其特征在于，所述踝关节被动屈伸装置包括外壳、小支撑轴承、扭簧、屈伸旋转轴、大支撑轴承、屈伸装置连接板、踝关节屈伸连接座、踝关节与小腿连接板和脚踝连接件；所述屈伸旋转轴一端通过所述小支撑轴承与所述外壳相连，所述屈伸旋转轴另外一端通过所述大支撑轴承与所述踝关节屈伸连接座相连，所述扭簧的一端与所述屈伸旋转轴相连，另外一端与所述外壳相连接。3.根据权利要求1或2所述的可穿戴式下肢康复机器人，其特征在于，所述小腿长度可调连接机构包括小腿膝关节连接板、第一人机连接固定板和小腿外骨骼支撑板；所述小腿外骨骼支撑板上端套装在所述小腿膝关节连接板外部，所述小腿外骨骼支撑板下端与所述踝关节与小腿连接板相连，所述第一人机连接固定板与所述小腿外骨骼支撑板固定连接。4.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢康复机器人，其特征在于，所述大腿长度可调连接机构包括大腿髋关节连接板、第二人机连接固定板和膝关节大腿连接板；所述膝关节大腿连接板上端套装在所述大腿髋关节连接板外部，所述膝关节大腿连接板下端与所述膝关节驱动装置相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘遥峰，杨政，王胜新，李冶，
申请(专利权)人：航天科工智能机器人有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京,11