一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，包括控制系统、执行系统、传感器系统、电源系统和结构本体，结构本体包括背部组件及两组对称设置的腿部组件，腿部组件包括大腿支架组件、小腿支架组件和脚托，大腿支架组件通过髋关节运动机构连接背部组件，大腿支架组件通过膝关节运动机构连接小腿支架组件，小腿支架组件通过踝关节运动机构连接脚托，髋关节运动机构和膝关节运动机构均包括小带轮、大带轮和减速机，执行系统连接并驱动小带轮，小带轮通过同步带连接大带轮，大带轮连接减速机，减速机连接对应的大腿支架组件和小腿支架组件。通过两级减速，在满足同等力矩输出情况下，减小了所选执行系统及减速机的大小，进一步减小重量。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人
本技术涉及医疗康复设备
，更具体地说，涉及一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人。
技术介绍
随着经济发展、人民生活水平的提高，人们每年在医疗康复保健上的投入也越来越多。下肢康复外骨骼是一种用于患者下肢康复的设备，能够引导帮助病人做步态康复训练，以便更好的恢复患者的下肢运动能力，在世界范围内已广泛应用于脑中风、肢体运动障碍等情况的患者。目前国内的术后康复训练器械功能单一，以固定式为主也包括悬挂式/牵引式设计，其康复效果一般，需要患者投入巨大的人力及时间，且无法建立训练参数和康复指标的对应关系。外骨骼机器人设计基于仿生学和人体工程学的设计使其拥有末端牵引式康复机器人无法比拟的治疗效果与用户体验，不仅适合康复中心等机构用户，而且在个人用户普及方面显示出巨大潜力。然而该技术设计尚未成熟也存在各种各样的问题。主要体现在设备体积重量较大，使用穿戴不便，内部控制及驱动设计复杂，成本高故障率高且难于维护。综上所述，如何有效地解决目前外骨骼康复机器人设计存在的设备重量过大，结构过于复杂，且人机交互性较差等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，该可穿戴下肢康复外骨骼机器人的结构设计可以有效地解决目前外骨骼康复机器人设计存在的设备重量过大，结构过于复杂等的技术问题。为解决上述技术问题，本技术提供一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，包括控制系统、执行系统、传感器系统、电源系统和结构本体，所述结构本体包括背部组件及两组对称设置的腿部组件，所述控制系统根据所述传感器系统获取的信号控制所述执行系统，使所述执行系统驱动所述腿部组件动作，所述腿部组件包括大腿支架组件、小腿支架组件和脚托，所述大腿支架组件通过髋关节运动机构连接所述背部组件，所述大腿支架组件通过膝关节运动机构连接所述小腿支架组件，所述小腿支架组件通过踝关节运动机构连接所述脚托，所述髋关节运动机构和所述膝关节运动机构均包括小带轮、大带轮和减速机，所述执行系统连接并驱动所述小带轮，所述小带轮通过同步带连接所述大带轮，所述大带轮连接所述减速机，所述减速机连接对应的所述大腿支架组件和所述小腿支架组件。优选地，所述背部组件通过髋部打开机构连接所述腿部组件，所述髋部打开机构包括可旋转的中间连接结构，用于使两个所述腿部组件分别向外侧展开，所述中间连接结构上设置有用于定位所述中间连接结构的定位插销。优选地，所述大腿支架组件包括大腿上杆、大腿下杆和大腿锁紧环，所述大腿上杆的上端连接所述髋关节运动机构，所述大腿下杆的下端连接所述膝关节运动机构，所述大腿上杆的下端和所述大腿下杆的上端通过所述大腿锁紧环连接，所述大腿下杆和所述大腿上杆能够伸缩调节长度，并通过所述大腿锁紧环固定位置。优选地，所述小腿支架组件包括小腿上杆、小腿下杆和小腿锁紧环，所述小腿上杆的上端连接所述膝关节运动机构，所述小腿下杆的下端连接所述踝关节运动机构，所述小腿上杆的下端和所述小腿下杆的上端通过所述小腿锁紧环连接，所述小腿下杆和所述小腿上杆能够伸缩调节长度，并通过所述小腿锁紧环固定位置。优选地，所述大腿上杆、所述大腿下杆、所述小腿上杆和所述小腿下杆均采用空心圆管结构。优选地，所述电源系统包括两块锂电池组以及对应各所述锂电池组的电池管理模块。优选地，两个所述锂电池组分别安装于所述背部组件内部的两侧。优选地，所述背部组件包括背板及与所述背板可定位滑动连接的盆骨调节结构，用于适应性调节机器人的盆骨位置宽度。优选地，所述控制系统能够控制所述执行系统的动力等级，为所述大腿支架组件和所述小腿支架组件提供动力或阻力，以切换机器人的运动模式。优选地，所述传感器系统包括位置传感器组、速度传感器组、力传感器组，用于实时检测机器人姿态、速度以及受力大小和方向。本技术提供一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，包括控制系统、执行系统、传感器系统、电源系统和结构本体，结构本体包括背部组件及两组对称设置的腿部组件，控制系统根据传感器系统获取的信号控制执行系统，使执行系统驱动腿部组件动作，腿部组件包括大腿支架组件、小腿支架组件和脚托，大腿支架组件通过髋关节运动机构连接背部组件，大腿支架组件通过膝关节运动机构连接小腿支架组件，小腿支架组件通过踝关节运动机构连接脚托，髋关节运动机构和膝关节运动机构均包括小带轮、大带轮和减速机，执行系统连接并驱动小带轮，小带轮通过同步带连接大带轮，大带轮连接减速机，减速机连接对应的大腿支架组件和小腿支架组件。由控制系统实现逻辑动作控制，通过数据处理模块处理传感器系统的反馈信息，对应的发出指令控制执行系统的各个驱动电机作动，由驱动电机的动作实现对结构本体中各个关节部件的动作输出控制，从而实现了机器人的动作，而该动作实质上是由穿戴的患者的肢体动作，包括施力的大小方向以及肢体的动作速率等指标反馈给传感器后，由控制系统对应实现的控制动作结果，因此外骨骼机器人能够在最大程度上配合患者的动作提供最直接有效的辅助支撑，令装置的康复效果达到最大化，并且具有结构紧凑无冗余设计的优点，保证了设备的小型化及轻量化。其中执行系统连接并驱动小带轮，小带轮通过同步带连接大带轮为一级减速，大带轮连接减速机为二级减速，通过两级减速，在满足同等力矩输出情况下，减小了所选执行系统及减速机的大小，进一步减小重量。附图说明图1为本技术所提供的可穿戴下肢康复外骨骼机器人的一种具体实施方式的整体系统结构示意图；图2为本技术所提供的可穿戴下肢康复外骨骼机器人的一种具体实施方式的结构详解示意图；图3为本技术所提供的可穿戴下肢康复外骨骼机器人的一种具体实施方式中背部组件的结构示意图；图4为本技术所提供的可穿戴下肢康复外骨骼机器人的一种具体实施方式中关节运动机构的结构示意图。附图中标记如下：控制系统1、数据处理模块1-1、执行系统2、左髋关节驱动器2-1、左髋关节电机2-2、左膝关节驱动器2-3、左膝关节电机2-4、右髋关节驱动器2-5、右髋关节电机2-6、右膝关节驱动器2-7、右膝关节电机2-8、传感器系统3、电源系统4、锂电池组4-1、结构本体5、中间连接结构5-4、定位插销5-5、盆骨调节结构5-6、把手5-7、背部软垫绑带5-8、髋关节运动机构5-9、膝关节运动机构5-10、踝关节运动机构5-11、大腿支架组件5-12、小腿支架组件5-13、脚托5-14、腿部软垫绑带5-15、小带轮5-16、同步带5-17、大带轮5-18、减速机5-19、大腿上杆5-20、大腿锁紧环5-21、大腿下杆5-22。具体实施方式本技术的核心在于提供一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，该可穿戴下肢康复外骨骼机器人的结构设计可以有效地解决目前外骨骼康复机器人设计存在的设备重量过大，结构过于复杂等的技术问题。为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，包括控制系统(1)、执行系统(2)、传感器系统(3)、电源系统(4)和结构本体(5)，所述结构本体(5)包括背部组件及两组对称设置的腿部组件，所述控制系统(1)根据所述传感器系统(3)获取的信号控制所述执行系统(2)，使所述执行系统(2)驱动所述腿部组件动作，其特征在于，所述腿部组件包括大腿支架组件(5-12)、小腿支架组件(5-13)和脚托(5-14)，所述大腿支架组件(5-12)通过髋关节运动机构(5-9)连接所述背部组件，所述大腿支架组件(5-12)通过膝关节运动机构(5-10)连接所述小腿支架组件(5-13)，所述小腿支架组件(5-13)通过踝关节运动机构(5-11)连接所述脚托(5-14)，所述髋关节运动机构(5-9)和所述膝关节运动机构(5-10)均包括小带轮(5-16)、大带轮(5-18)和减速机(5-19)，所述执行系统(2)连接并驱动所述小带轮(5-16)，所述小带轮(5-16)通过同步带(5-17)连接所述大带轮(5-18)，所述大带轮(5-18)连接所述减速机(5-19)，所述减速机(5-19)连接对应的所述大腿支架组件(5-12)和所述小腿支架组件(5-13)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人，包括控制系统(1)、执行系统(2)、传感器系统(3)、电源系统(4)和结构本体(5)，所述结构本体(5)包括背部组件及两组对称设置的腿部组件，所述控制系统(1)根据所述传感器系统(3)获取的信号控制所述执行系统(2)，使所述执行系统(2)驱动所述腿部组件动作，其特征在于，所述腿部组件包括大腿支架组件(5-12)、小腿支架组件(5-13)和脚托(5-14)，所述大腿支架组件(5-12)通过髋关节运动机构(5-9)连接所述背部组件，所述大腿支架组件(5-12)通过膝关节运动机构(5-10)连接所述小腿支架组件(5-13)，所述小腿支架组件(5-13)通过踝关节运动机构(5-11)连接所述脚托(5-14)，所述髋关节运动机构(5-9)和所述膝关节运动机构(5-10)均包括小带轮(5-16)、大带轮(5-18)和减速机(5-19)，所述执行系统(2)连接并驱动所述小带轮(5-16)，所述小带轮(5-16)通过同步带(5-17)连接所述大带轮(5-18)，所述大带轮(5-18)连接所述减速机(5-19)，所述减速机(5-19)连接对应的所述大腿支架组件(5-12)和所述小腿支架组件(5-13)。


2.根据权利要求1所述的可穿戴下肢康复外骨骼机器人，其特征在于，所述背部组件通过髋部打开机构连接所述腿部组件，所述髋部打开机构包括可旋转的中间连接结构(5-4)，用于使两个所述腿部组件分别向外侧展开，所述中间连接结构(5-4)上设置有用于定位所述中间连接结构(5-4)的定位插销(5-5)。


3.根据权利要求2所述的可穿戴下肢康复外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿支架组件(5-12)包括大腿上杆(5-20)、大腿下杆(5-22)和大腿锁紧环(5-21)，所述大腿上杆(5-20)的上端连接所述髋关节运动机构(5-9)，所述大腿下杆(5-22)的下端连接所述膝关节运动机构(5-10)，所述大腿上杆(5-20)的下端和所述大腿下杆(5-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丹萍，董凯，刘宏亮，顾捷，
申请(专利权)人：上海傅利叶智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31