【技术实现步骤摘要】
一种用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人
本专利技术涉及康复医疗设备领域，具体涉及一种用于下肢康复训练的可穿戴式移动机器人。
技术介绍
对下肢进行康复训练，国内现行的主要方法是通过康复治疗师一对一地辅助患者进行训练，康复治疗师劳动强度大，患者康复效率低，而现有的大部分下肢康复设备，如locomat下肢康复机器人（Riener,R,Lunenburger,L,Jezernik,S.Patient-cooperativestrategiesforrobot-aidedtreadmilltraining:firstexperimentalresults[J].IEEETransactionsonNeuralSystems&RehabilitationEngineering,13(3):380-394.），是在封闭的康复训练室让患者穿戴一套硬质的刚性外骨骼，在外骨骼和跑步机的辅助下进行康复训练，这种训练方式会限制住患者行走过程中的细微运动（AsbeckAT,RossiSMMD,HoltKG,etal.Abiologicallyinspiredsoftexosuitforwalkingassistance[J].TheInternationalJournalofRoboticsResearch,2015,34(6):744-762.），另一方面封闭式的康复训练环境会降低患者的参与感和康复疗效（AndréSchiele,HelmFCTVD.Kinematicdesigntoimproveergonomicsinhuman...
【技术保护点】
1.一种用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：包括可移动车身、安装在可移动车身上的可升降训练空间框架以及穿戴在人体下肢肢体上的柔性穿戴执行器；/n所述可移动车身包括车身运动机构、电源及传感机构、升降机构、视觉传感机构；所述训练空间框架包括前腰传动机构、后腰传动机构、后腰翻转机构、控制器及操作面板（2）、安全加减速按钮（1）；所述柔性穿戴执行器包括鲍登线传动机构、拉力传感器机构、一体式柔性裤；/n所述车身运动机构安装在可移动车身底部，为可移动车身的运动提供动力；/n所述电源及传感机构安装在可移动车身底部，提供电源动力和传感输出；/n所述升降机构安装在可移动车身与可升降训练空间框架相连的中部，用于满足不同身高的病人的使用要求，根据使用者的不同身高自动调整可升降训练框架的高度；/n所述视觉传感器机构用于记录使用者下肢的运动，提取使用者下肢空间位置信息，并反馈控制机器人的运动；/n所述前腰传动机构安装在可升降训练空间框架的前部，为人体肢体踝、膝、髋关节的伸展运动提供动力；/n所述后腰传动机构安装在可升降训练空间框架的后部，为人体肢体的踝、膝、髋关节的屈曲运动提供动力；/n所述后腰翻...
【技术特征摘要】
1.一种用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：包括可移动车身、安装在可移动车身上的可升降训练空间框架以及穿戴在人体下肢肢体上的柔性穿戴执行器；
所述可移动车身包括车身运动机构、电源及传感机构、升降机构、视觉传感机构；所述训练空间框架包括前腰传动机构、后腰传动机构、后腰翻转机构、控制器及操作面板（2）、安全加减速按钮（1）；所述柔性穿戴执行器包括鲍登线传动机构、拉力传感器机构、一体式柔性裤；
所述车身运动机构安装在可移动车身底部，为可移动车身的运动提供动力；
所述电源及传感机构安装在可移动车身底部，提供电源动力和传感输出；
所述升降机构安装在可移动车身与可升降训练空间框架相连的中部，用于满足不同身高的病人的使用要求，根据使用者的不同身高自动调整可升降训练框架的高度；
所述视觉传感器机构用于记录使用者下肢的运动，提取使用者下肢空间位置信息，并反馈控制机器人的运动；
所述前腰传动机构安装在可升降训练空间框架的前部，为人体肢体踝、膝、髋关节的伸展运动提供动力；
所述后腰传动机构安装在可升降训练空间框架的后部，为人体肢体的踝、膝、髋关节的屈曲运动提供动力；
所述后腰翻转机构安装在所述可升降训练空间框架与后腰传动机构的连接处，在人体进入可升降训练空间框架后将后腰传动机构翻转上来，既能方便后腰传动的方向，也能保证人体在训练过程中的安全；
所述控制器及操作面板（2）安装在所述可升降训练空间框架的左侧，医护人员通过操作面板发送指令给控制器对电机进行控制；
所述安全加减速按钮（1）安装在所述可升降训练空间框架的顶部扶手处，使用者在训练过程根据自身需要按动按钮对车身和步行训练速度进行加减速，同时在感觉不适的时候按下急停按钮保证安全；
所述鲍登线传动机构沿所述一体式柔性裤缠绕分布，将所述可升降训练空间框架的动力传递到人体肢体；
所述拉力传感器机构安装在所述鲍登线传动机构的末端，作为控制信息反馈和拉力安全监视；
所述一体式柔性裤在训练过程中穿戴在人体上，为所述鲍登线传动机构提供拉动下肢肢体运动的着力点。
2.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：所述车身运动机构为双侧结构，一侧配件包括可移动滚轮后轮（25）、车身运动传动电机（24）、车身运动传动电机减速器（27）、传动输出带轮轴（29）、可移动滚轮安装板（20）、前轮传动带（30）、后轮传动带（26）、可移动滚轮前轮（32）、车身运动传动电机安装板（28）；
所述车身运动机构一侧配件间的位置关系为：所述车身运动传动电机（24）安装在车身运动传动电机安装板（28）上与可移动车身底部固定连接，所述车身运动传动电机输出轴（29）与车身运动传动电机减速器（27）输入端固定连接，所述车身运动传动电机减速器（27）输出盘与传动输出带轮轴（29）固定连接，将车身运动传动电机（24）经过减速增大后的扭矩通过后轮传动带（26）传递给可移动滚轮后轮（25）、通过前轮传动带（30）传递给可移动滚轮前轮（32），可移动滚轮后轮（25）以及可移动滚轮前轮（32）通过安装在可移动车身底部前后的可移动滚轮安装板（20）与车身车架底部后端横梁（21）和车身车架底部前端横梁（31）固连；
以上所述车身运动机构一侧包含的配件和位置关系与另一侧包含的配件和位置关系关于可移动车身的中轴面呈镜像对称的关系。
3.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：所述电源及传感机构为双侧机构，一侧配件包括拉力传感器放大器（14）、拉力传感器放大器安装导轨（15）、拉力传感器放大器安装导轨安装件（16）、电源安装导轨（22）、电源安装导轨安装件（23）、电机供电安全电源（17）、传感器供电安全电源（18）；
所述电源及传感机构一侧配件间的位置关系为：所述电机供电安全电源（17）、传感器供电安全电源（18）安装在电源安装导轨（22）上，拉力传感器放大器（14）安装在拉力传感器放大器安装导轨（15）上；所述电源安装导轨（22）通过螺钉固定在电源安装导轨安装件（23）上，所述拉力传感器放大器安装导轨（15）通过螺钉固定在拉力传感器放大器安装导轨安装件（16）上；所述电源安装导轨安装件（23）与可移动车身的车架短条竖梁（19）连接、所述拉力传感器放大器安装导轨安装件（16）通过直角连接件与可移动车身的车架长条竖梁（40）连接，所述电机供电安全电源（17）为车身运动传动电机（24）、升降机构传动电机（13）、拉伸髋关节电机（113）、拉伸膝关节电机（114）、拉伸踝关节电机（111）、屈曲髋关节电机（117）、屈曲膝关节电机（118）、屈曲踝关节电机（121）提供能量来源，所述传感器供电安全电源（18）为拉伸膝关节拉力传感器（53）、拉伸踝关节拉力传感器（57）、屈曲膝关节拉力传感器（63）、屈曲踝关节拉力传感器（60）提供能量来源，所述拉力传感器放大器（14）收集所述拉力传感器机构中的拉伸膝关节拉力传感器（53）、拉伸踝关节拉力传感器（57）、屈曲膝关节拉力传感器（63）、屈曲踝关节拉力传感器（60）的信息将其传输到控制器及操作面板（2），作为所述控制器反馈输入和安全监视；
以上所述车身电源及传感机构一侧包含的配件和位置关系与另一侧包含的配件和位置关系关于可移动车身的中轴面呈镜像对称的关系。
4.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：所述升降机构为双侧结构，一侧配件包括升降电机安装件（11）、升降机构传动电机（13）、升降机构传动电机减速器（12）、传动螺杆下安装座（34）、推力球轴承（35）、传动螺杆（37）、升降立柱承接座（7）、导杆导向套筒（39）、升降导杆（6）、升降导杆安装座（9）、升降机构防尘布（3）、升降机构联轴器（10）、升降下承接板（33）、升降板（8）、升降上承接板（38）、传动螺母（36）；
所述升降机构一侧配件间的位置关系为：所述升降机构传动电机（13）通过升降电机安装件（11）安装在升降下承接板（33）上，升降机构传动电机（13）输出端与升降机构传动电机减速器（12）输入端固定连接，升降机构传动电机减速器（12）输出端与传动螺杆（37）下末端通过升降机构联轴器（10）相连，安装在升降板（8）上的传动螺母（36）与传动螺杆（37）通过螺纹副配合；传动螺杆（37）下端轴肩与安装在升降下承接板（33）的传动螺杆下安装座（34）中的推力球轴承（35）轴孔配合连接；所述升降机构通过所述升降下承接板（33）固定在所述可移动车身的车架长条竖梁（40）的中部，通过所述升降上承接板（38）固定在所述可移动车身的车架长条竖梁（40）的顶部；通过升降导杆安装座（9）安装在升降上承接板（38）和升降下承接板（33）之间的升降导杆（6）在安装在升降板（8）的导杆导向套筒（39）中上下滑动，所述升降立柱承接座（7）安装在升降板（8）上的四角，通过与所述训练空间框架中的训练框架升降立柱（110）固定连接，承受所述可升降训练空间框架的重量；升降机构防尘布（3）安装在升降机构与可移动车身的车架之间，防止灰尘进入封闭升降空间；
所述升降机构传动电机（13）经过升降机构传动电机减速器（12）减速加大力矩之后，将扭矩通过升降机构联轴器（10）传递给传动螺杆（37），所述传动螺杆（37）旋转带动传动螺母（36）上下移动从而带动升降板（8）上下移动，从而带动通过升降导杆安装座（6）安装在升降板（8）上的可升降训练空间框架上下移动；为了减少非轴向力对所述升降机构传动的不利影响、增加传动的精度，所述升降导杆（6）起到升降机构上下移动时的导向作用；
以上所述车身运升降机构一侧包含的配件和位置关系与另一侧包含的配件和位置关系关于可移动车身的中轴面呈镜像对称的关系。
5.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：所述视觉传感机构一侧配件包括镜头（4）、相机（41）、可移动云台（5）；所述视觉传感机构一侧配件间的位置关系为：所述镜头（4）及相机（41）安装在可移动云台（5）上，根据需要调整镜头（4）角度和位置；所述可移动运动固定连接在所述升降机构的升降板（8）上；
以上所述视觉传感机构一侧包含的配件和位置关系与另一侧包含的配件和位置关系关于可移动车身的中轴面呈镜像对称的关系。
6.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的可穿戴移动式机器人，其特征在于：所述前腰传动机构为双侧结构，一侧配件包括前腰电机安装板（90）、前腰电机驱动器安装板（86）、拉伸髋关节电机（113）、拉伸膝关节电机（114）、拉伸踝关节电机（111）、拉伸髋关节电机驱动器（87）、拉伸膝关节电机驱动器（88）、拉伸踝关节电机驱动器（89）、拉伸髋关节线芯导向出口（99）、拉伸膝关节线芯导向出口（97）、拉绳踝关节线芯导向出口（98）、前腰导轮安装盒（91）、拉伸髋关节导轮（92）、拉伸膝关节导轮（96）、拉伸踝关节导轮（93）、拉伸髋关节电机输出轴（115）、拉伸膝关节电机输出轴（116）、拉伸踝关节电机输出轴（112）、前腰鲍登线线芯导向轮安装件（95）、前腰鲍登线线芯导向轮（94）；
所述前腰传动机构一侧配件间的位置关系为：所述拉伸髋关节电机驱动器（87）、拉伸膝关节电机驱动器（88）、拉伸踝关节电机驱动器（89）安装在前腰电机驱动器安装板（86）上，拉伸髋关节导轮（92）、拉伸膝关节导轮（96）、拉伸踝关节导轮（93）安装在前腰导轮安装盒（91）内表面上，所述前腰导轮安装盒（91）安装在所述可升降训练空间框架的前腰内侧，所述拉伸髋关节电机（113）、拉伸膝关节电机（114）、拉伸踝关节电机（111）固定连接在前腰电机安装板（90）上，所述前腰电机安装板（90）固定连接在所述可升降训练空间框架的前腰框架内；所述前腰鲍登线线芯导向轮（94）通过前腰鲍登线线芯导向轮安装件（95）安装在前腰导轮安装盒（91）的内表面；所述拉伸髋关节线芯导向出口（99）、拉伸膝关节线芯导向出口（97）、拉伸踝关节线芯导向出口（98）安装在前腰导轮安装盒（91）靠近人体的内侧；
所述拉伸髋关节电机输出轴（115）、拉伸膝关节电机输出轴（116）、拉伸踝关节电机输出轴（112）分别将所述拉伸髋关节电机（113）、拉伸膝关节电机（114）、拉伸踝关节电机（111）的动力传递给拉伸髋关节导轮（92）、拉伸膝关节导轮（96）、拉伸踝关节导轮（93）；拉伸髋关节鲍登线线芯（46）绕过拉伸髋关节导轮（92）后再绕过安装在前腰导轮安装盒（91）内表面的前腰鲍登线线芯导向轮（94），最后通过拉伸髋关节线芯导向出口（99）将拉伸髋关节的动力传递出去；与髋关节类似，拉伸膝关节关节鲍登线线芯（51）绕过拉伸膝关节导轮（96）后再绕过安装在前腰导轮安装盒（91）内表面的前腰鲍登线线芯导向轮（94），最后通过拉伸髋关节线芯导向出口（97）将拉伸膝关节的动力传递出去；与髋、膝关节类似，...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，王智厚，黄国威，刘有为，刘彪，周子康，梁秉宏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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