一种多位姿下肢康复机器人及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种多位姿下肢康复机器人及其使用方法，属于医疗器械领域。该康复机器人包括从下到上依次设置的底座、抬升机构和床体，床体两侧分别对称设置有一对大腿训练机构和一对小腿训练机构，大腿训练机构和小腿训练机构用于对下肢具有运动功能障碍的患者进行下肢康复训练，能够通过多种方式对患者进行下肢康复训练，且通过将床体和坐垫翻转，能够实现坐、卧、立三种位姿下的训练，训练方式全面，训练效果好。该方法采用上述多位姿下肢康复机器人，训练效果极佳。

A Multi-pose Lower Limb Rehabilitation Robot and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种多位姿下肢康复机器人及其使用方法
本专利技术属于医疗器械领域，更具体地说，涉及一种多位姿下肢康复机器人及其使用方法。
技术介绍
随着科学的发展，康复机器人技术作为机器人技术的一种，得到了迅速的发展。它是工业机器人和医用机器人的结合，其研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。下肢康复机器人是肢体康复机器人的其中一种类型，其能够辅助下肢运动功能障碍患者模拟正常人的步态规律做康复训练运动，从而锻炼患者下肢肌肉，恢复神经系统对行走功能的控制能力以及患者正常走路机能。如中国专利申请号为：CN201610115660.3，公开日为：2016年7月20日的专利文献，公开了一种下肢康复机器人，包括底座、支撑柱、躺板、支撑杆和下肢外骨骼，所述的底座前部设有支撑柱，后部设有电机I和滑轨；所述的支撑杆的下端安装于滑轨内，所述的电机I与支撑杆的下端连动，驱动支撑杆的下端沿着滑轨做进给运动；所述的支撑柱的上端设有转轴I；所述的躺板的下端安装于转轴I上，躺板的中部或者后部设有转轴II，所述的支撑杆的上端安装于转轴II上；所述的下肢外骨骼安装于躺板的下端上。该下肢康复机器人可根据患者的身高进行大腿连杆长度、小腿连杆长度、躺板长度及倾角的自动化调节。该方案的康复机通过控制各个连杆和脚掌支撑座之间的相互转动来模拟患者的大腿、小腿和脚掌之间的相互转动，从而实现对患者下肢的适应性康复训练。但是，正常人的下肢动作是还包括腿部的上下抬升的，而该方案的训练方式则较为机械，使得对患者的训练效果很可能达不到期望的程度。另外，该方案的整体高度并不能调节，使得患者进入设备时较为麻烦。且设备的位置固定，患者无法采取坐姿进行训练，一方面使得设备的搬运较为麻烦，另一方面对于患者的训练也不够全面。又如中国专利申请号为：CN201511005432.2，公开日为：2016年3月30日的专利文献，公开了一种两级床体、多角度调节、上下肢协同训练康复机器人，二级床体支撑架可以升降，在二级床体支撑架上设有能俯仰调节的活动床，活动床上部设有与其构成移动副的滑动床面，并在活动床的下部中空部分设有能够先移动后转动的腿部支撑床面，腿部支撑床面翻转上来时与活动床床面构成一个整体，翻转下去时可以与活动床形成近乎垂直的两个床面，上下翻转可以训练膝关节；在活动床底端设有脚踏支撑架，脚踏由曲柄、连杆带动做类椭圆轨迹的运动，通过调整脚踏在连杆的安装位置，以及调整脚踏的角度，还可以调整类椭圆的形状，即改变脚踏的运行轨迹，该专利技术结构简单、方便、步态轨迹可变、体重可调节，适用于不同身高的康复训练人群，且其设置的升降床体也方便患者进入设备。但是，该方案是针对四肢康复的患者进行训练的，因此其部分结构是对患者上肢进行康复训练的，从而导致其并没有针对下肢康复采取全面足够的结构，且其在对患者下肢进行训练时姿势单一，训练效果并不好。
技术实现思路
1、要解决的问题针对现有的下肢康复机器人训练姿势单一，对于患者下肢的训练效果较差的问题，本专利技术提供一种多位姿下肢康复机器人，其能够通过多种方式对患者进行下肢康复训练，且通过将床体和背垫翻转，能够实现坐、卧、立三种位姿下的训练，训练方式全面，训练效果好。本专利技术还提供一种多位姿下肢康复机器人的使用方法，采用上述一种多位姿下肢康复机器人，通过多种方式对患者进行下肢康复训练，训练全面，且该方法使患者可以在坐、卧、立三种位姿下进行康复训练，整体训练效果极佳。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种多位姿下肢康复机器人，包括从下到上依次设置的底座、抬升机构和床体，床体两侧分别对称设置有一对大腿训练机构和一对小腿训练机构；所述大腿训练机构包括小腿杆、固定脚板、大腿杆、滑轨、滑块和髋关节驱动单元；所述滑轨沿床体的长度方向设置在床体的侧边，所述滑块与滑轨连接形成移动副，滑块上端与小腿杆铰接连接；所述小腿杆的一端安装固定脚板，另一端与大腿杆的一端铰接连接，所述大腿杆的另一端铰接连接在床体上；所述髋关节驱动单元用于驱动大腿训练机构沿滑轨往复运动；所述小腿训练机构包括小腿板、转动脚板、膝关节驱动单元和踝关节驱动单元；所述小腿板铰接连接在床体上，所述膝关节驱动单元用于驱动小腿板沿小腿板与床体的铰接处传动；所述转动脚板铰接连接在小腿板的后侧，所述踝关节驱动单元用于驱动转动脚板沿转动脚板与小腿板的铰接处转动；所述床体铰接在抬升机构上，其上设置有能够翻转的背垫；所述抬升机构上铰接连接床体驱动单元的一端，所述床体驱动单元的另一端与床体铰接连接。进一步地，所述小腿杆和大腿杆之间还包括互相铰接连接的小腿伸缩杆和大腿伸缩杆；所述小腿杆的端面上沿其轴向设有通孔，小腿伸缩杆插入小腿杆上的通孔并通过紧固螺钉I与小腿杆固定连接；所述大腿杆的端面上沿其轴向设有通孔，大腿伸缩杆插入大腿杆上的通孔并通过紧固螺钉II与大腿杆固定连接。进一步地，所述髋关节驱动单元为电机，电机安装在床体的侧边，通过曲柄连杆机构I与大腿杆或小腿杆传动连接。进一步地，还包括固定连接在小腿板上的伸缩板；所述转动脚板的两侧铰接有一对连杆，所述连杆上沿连杆的长度方向开设有卡槽；所述伸缩板插入一对连杆之间，所述连杆通过插入所述卡槽，并与伸缩板螺纹连接的紧定螺钉固定在伸缩板上。进一步地，所述膝关节驱动单元为电机，其安装在床体的下端，通过曲柄连杆机构II与小腿板传动连接。进一步地，所述踝关节驱动单元为电机，其安装在小腿板或伸缩板或转动脚板的下方，通过带传动机构与转动脚板传动连接。进一步地，所述床体上相对于小腿训练机构的另一端装有减重支架，床体中部两侧对称安装有一对扶手。进一步地，所述底座下端装有滚轮。一种上述技术方案中的一种多位姿下肢康复机器人的使用方法，包括以下步骤：一、预调：使患者躺在床体上，驱动抬升机构抬升床体至设定好的位置，再控制床体驱动单元调节床体的角度；二、训练：包括两种训练模式：①卧式：患者平躺在床体上，双腿固定在一对大腿训练机构上，髋关节驱动单元工作，使滑块在滑轨上做往复运动；②坐式：驱动背垫翻转至设定的位置，使患者靠坐在背垫前，患者的双脚固定在转动脚板上；膝关节驱动单元工作，驱动小腿板转动；踝关节驱动单元工作，驱动转动脚板转动。进一步地，当床体上装有减重支架时，预调步骤为：使患者躺在床体上，穿上与减重支架相连的减重背心，驱动抬升机构抬升床体至设定好的位置，再控制床体驱动单元调节床体的角度；训练步骤还包括：③立式：患者平躺在床体上，控制床体驱动单元调节床体角度，使患者接近直立状态：(a)当双腿固定在一对大腿训练机构上时，髋关节驱动单元工作，使滑块在滑轨上做往复运动；(b)当双腿固定在一对小腿训练机构上时，膝关节驱动单元和踝关节驱动单元工作，带动患者转动脚部和屈膝。3、有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术一种多位姿下肢康复机器人，通过在床体上设置分别单独工作的大腿训练机构和小腿训练机构，使患者能够分别对髋关节、踝关节和膝关节进行训练，训练全面，训练效果好，同时，该方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多位姿下肢康复机器人，包括从下到上依次设置的底座(1)、抬升机构(2)和床体(3)，其特征在于：还包括分别对称设置在床体(3)两侧的一对大腿训练机构(4)和一对小腿训练机构(5)；所述大腿训练机构(4)包括小腿杆(401)、固定脚板(402)、大腿杆(403)、滑轨(404)、滑块(405)和髋关节驱动单元(406)；所述滑轨(404)沿床体(3)的长度方向设置在床体(3)的侧边，所述滑块(405)与滑轨(404)连接形成移动副，滑块(405)上端与小腿杆(401)铰接连接；所述小腿杆(401)的一端安装固定脚板(402)，另一端与大腿杆(403)的一端铰接连接，所述大腿杆(403)的另一端铰接连接在床体(3)上；所述髋关节驱动单元(406)用于驱动大腿训练机构(4)沿滑轨(404)往复运动；所述小腿训练机构(5)包括小腿板(501)、转动脚板(502)、膝关节驱动单元(503)和踝关节驱动单元(504)；所述小腿板(501)铰接连接在床体(3)上，所述膝关节驱动单元(503)用于驱动小腿板(501)沿小腿板(501)与床体(3)的铰接处传动；所述转动脚板(502)铰接连接在小腿板(501)的后侧，所述踝关节驱动单元(504)用于驱动转动脚板(502)沿转动脚板(502)与小腿板(501)的铰接处转动；所述床体(3)铰接在抬升机构(2)上，其上设置有能够翻转的背垫(301)；所述抬升机构(2)上铰接连接床体驱动单元(302)的一端，所述床体驱动单元(302)的另一端与床体(3)铰接连接。...

【技术特征摘要】
1.一种多位姿下肢康复机器人，包括从下到上依次设置的底座(1)、抬升机构(2)和床体(3)，其特征在于：还包括分别对称设置在床体(3)两侧的一对大腿训练机构(4)和一对小腿训练机构(5)；所述大腿训练机构(4)包括小腿杆(401)、固定脚板(402)、大腿杆(403)、滑轨(404)、滑块(405)和髋关节驱动单元(406)；所述滑轨(404)沿床体(3)的长度方向设置在床体(3)的侧边，所述滑块(405)与滑轨(404)连接形成移动副，滑块(405)上端与小腿杆(401)铰接连接；所述小腿杆(401)的一端安装固定脚板(402)，另一端与大腿杆(403)的一端铰接连接，所述大腿杆(403)的另一端铰接连接在床体(3)上；所述髋关节驱动单元(406)用于驱动大腿训练机构(4)沿滑轨(404)往复运动；所述小腿训练机构(5)包括小腿板(501)、转动脚板(502)、膝关节驱动单元(503)和踝关节驱动单元(504)；所述小腿板(501)铰接连接在床体(3)上，所述膝关节驱动单元(503)用于驱动小腿板(501)沿小腿板(501)与床体(3)的铰接处传动；所述转动脚板(502)铰接连接在小腿板(501)的后侧，所述踝关节驱动单元(504)用于驱动转动脚板(502)沿转动脚板(502)与小腿板(501)的铰接处转动；所述床体(3)铰接在抬升机构(2)上，其上设置有能够翻转的背垫(301)；所述抬升机构(2)上铰接连接床体驱动单元(302)的一端，所述床体驱动单元(302)的另一端与床体(3)铰接连接。2.根据权利要求1所述的一种多位姿下肢康复机器人，其特征在于：所述小腿杆(401)和大腿杆(403)之间还包括互相铰接连接的小腿伸缩杆(407)和大腿伸缩杆(412)；所述小腿杆(401)的端面上沿其轴向设有通孔，小腿伸缩杆(407)插入小腿杆(401)上的通孔并通过紧固螺钉I(408)与小腿杆(401)固定连接；所述大腿杆(403)的端面上沿其轴向设有通孔，大腿伸缩杆(412)插入大腿杆(403)上的通孔并通过紧固螺钉II(413)与大腿杆(403)固定连接。3.根据权利要求2所述的一种多位姿下肢康复机器人，其特征在于：所述髋关节驱动单元(406)为电机，电机安装在床体(3)的侧边，通过曲柄连杆机构I(409)与大腿杆(403)或小腿杆(401)传动连接。4.根据权利要求1所述的一种多位姿下肢康复机器人，其特征在于：还包括固定连接在小腿板(501)上的伸缩板(505)；所述转动脚板(502)的两侧铰接有一对连杆(506)，所述连杆(506)上沿连杆(506...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢能刚，王璐，储继发，王丙柱，舒军勇，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34