一种多轨迹膝关节康复训练机器人制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种多轨迹膝关节康复训练机器人，设有底座，其特征在于该底座上设有支撑体、大腿托起机构、膝关节机构、小腿托起机构、脚托机构和动力驱动机构，通过采用上述结构组合，可完成膝关节术后康复训练的四种常规康复动作，解决了常规康复器械轨迹单一的问题；四种常规康复动作分别为：屈伸运动、弯腿屈膝、固踝屈伸、直腿抬高；并基于这四种常规动作衍生出的不同抬腿量、不同抬腿角度及动作的线性控制的多轨迹康复运动，具有结构简单、使用方便、康复效果好、有效避免术后膝关节功能障碍等后遗症的产生、促进病人的康复等优点。

A multi track rehabilitation robot for knee joint

【技术实现步骤摘要】
一种多轨迹膝关节康复训练机器人
本专利技术涉及医疗器械
，具体地说是一种结构简单、使用方便、康复效果好、有效避免术后膝关节功能障碍等后遗症的产生、促进病人的康复的多轨迹膝关节康复训练机器人。
技术介绍
国内外现有的膝关节康复训练设备大体分为三种：1、采用电机丝杠螺母的方式驱动的曲柄滑块机构：此种曲柄滑块机构的驱动方式，结构简单，重量轻。尽管此类产品具有结构简单、重量轻的优点，但是电机在启动、停止以及换向过程中的冲击力通过各刚性的连接件完全作用在患者的伤膝上容易对患者造成二次伤害；滑块推杆直接将推力传达至小腿部，易造成膝关节术后损伤，且运动方式单一，只能做屈腿伸腿动作，不能满足膝关节术后康复的需要。此外，此类康复仪器不具有智能识别患者康复训练感觉的能力，在患者感觉到不适时仍按照预设程序进行动作而不能产生退让动作有效保护患者。2、基于健康下肢驱动的膝关节康复设备：采用健康下肢驱动方式的膝关节康复训练装置可利用一侧健康的下肢带动另一侧受伤的下肢进行被动与主动训练,训练的角度范围与训练力的大小由患者主动控制。此类的康复器虽然能够根据患者的意愿进行主动康复训练,但要求患者必须保证一侧下肢健康,因此在实际应用上受到一定的限制。3、基于气动柔性驱动器的膝关节康复器械：气动柔性驱动器又称气动肌肉是一种以压缩空气驱动介质、以弹性橡胶管为驱动主体，并通过外部辅助结构限制弹性橡胶管按规律变形的新型执行器。气动肌肉的主体结构由橡胶管和套在其外面的纤维编织网组成，当气动肌肉充气时,橡胶管膨胀并和纤维网紧紧贴紧,从而将气体的压力传递给纤维网而转化为拉力。此种康复器模仿人体下肢肌肉组织,在膝关节与踝关节分别采用两根气动人工肌肉代替人体肌肉,并采集人体生物电信号对气动人工肌肉进行控制。采用生物电技术使得康复训练过程能够由患者自主控制,然而该康复器结构复杂价格昂贵,且气动肌肉的收缩变形率较小，所能实现的训练角度也比较小，康复效果受到影响穿戴式结构也给患者使用造成一定的麻烦。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、康复效果好、有效避免术后膝关节功能障碍等后遗症的产生、促进病人的康复的多轨迹膝关节康复训练机器人。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多轨迹膝关节康复训练机器人，设有底座，其特征在于该底座上设有支撑体、大腿托起机构、膝关节机构、小腿托起机构、脚托机构和动力驱动机构；所述的支撑体设有两组，两组支撑体设在底座左右两侧并与底座固定连接，支撑体的上端与大腿托起机构相连接；所述的大腿托起机构包括左支撑杆、铰接关节、右支撑杆和支撑布，左支撑杆和右支撑杆的前端经铰接关节与支撑体相铰接，左支撑杆和右支撑杆之间经支撑布相连接，左支撑杆和右支撑杆的后端分别经膝关节机构与小腿托起机构相连接；所述的膝关节机构包括电机固定套、电机转动套、中空力矩电机，电机固定套、电机转动套分别与中空力矩电机中的固定模组和转动模组连接，所述的电机固定套分别与大腿托起机构中的左支撑杆和右支撑杆相连接，电机转动套与小腿托起机构相连接；所述的小腿托起机构包括小腿左主杆、小腿右主杆和小腿皮肤变形补偿组件，小腿左主杆和小腿右主杆的前端分别与电机转动套相连接，小腿左主杆后端与小腿左分杆经小腿左杆连接件相连接，小腿右主杆后端与小腿右分杆经小腿右杆连接件相连接，所述的小腿左主杆和小腿右主杆的内侧均设有磁耦合气缸，磁耦合气缸的光轴的两端分别经气缸支撑座固定在小腿左主杆和小腿右主杆上，磁耦合气缸的运动原件与直线轴承内圈固定连接，直线轴承外圈经直线轴承套与小腿皮肤变形补偿组件相连接，小腿左分杆和小腿右分杆的后端分别与脚托机构相连接；所述的脚托机构包括脚托主钣金、脚托分钣金、脚托主杆、脚托分杆、脚托连接杆，所述的脚托主钣金的下方与脚托分钣金垂直连接，脚托主钣金的后侧与脚托主杆水平连接，脚托主杆的两端分别伸至脚托主钣金的左右两侧并与脚托分杆垂直连接，两侧的脚托分杆分别与脚托连接杆相连接，两侧的脚托连接杆分别与小腿托起机构中的小腿左分杆和小腿右分杆相连接；所述的动力驱动机构设在支撑体后侧的底座上，所述的动力驱动机构包括直线驱动组、左推杆、右推杆、滑块、铰接连接件和铰接关节，所述的直线驱动组设在两组支撑体之间后侧的底座上，直线驱动组与滑块滑动连接，滑块与铰接连接件固定连接，铰接连接件的两侧分别设有左推杆和右推杆，左推杆和右推杆的上端经铰接关节分别与左支撑杆和右支撑杆的中部相铰接，左推杆和右推杆的下端分别与铰接连接件相连接，通过直线驱动组带动滑块前后移动带动左推杆和右推杆推动左支撑杆和右支撑杆的撑起或放下。本专利技术所述的小腿皮肤变形补偿组件包括壳体、轴承滑板、轴承摩擦套、轴承挡块，所述的壳体、轴承滑板和轴承摩擦套呈同弧度的圆弧形，轴承摩擦套的弧长小于壳体和轴承滑板的弧长，壳体的左右两端分别与小腿左主杆和小腿右主杆内侧的直线轴承套相连接，圆弧形的轴承滑板的下侧面前端设有前卡接凸起，轴承摩擦套的下侧面后端设有后卡接凸起，后卡接凸起的前侧面设有卡接槽，圆弧形的壳体的前端卡接在轴承滑板的下侧面并与前卡接凸起的后端面相接触，圆弧形的壳体与轴承滑板的后端伸进轴承摩擦套下侧面的卡接槽内实现轴承摩擦套与壳体和轴承滑板之间的套合，所述的轴承挡块设在轴承摩擦套的前端面，轴承挡块与轴承摩擦套的前端面相连接并伸至轴承滑板的前端面与轴承滑板相接触，通过轴承挡块对轴承滑板进行限位，最终实现轴承摩擦套沿着外壳和轴承滑板左右滑动补偿功能。本专利技术所述的小腿皮肤变形补偿组件中壳体的左右两端分别设有焊块，焊块分别与壳体的两端相连接，焊块上设有连接孔，焊块经连接孔和连接螺栓与直线轴承套相连接，通过焊块限制轴承摩擦套径向滑动位移。本专利技术所述的小腿皮肤变形补偿组件中轴承摩擦套的上侧面前端部设有条形安装凸起，条形安装凸起与轴承挡块、轴承摩擦套之间形成安装槽，安装槽上方设有小腿托板，小腿托板与安装槽相连接，通过安装槽实现与小腿托板的连接。本专利技术所述的小腿皮肤变形补偿组件中小腿左主杆和小腿右主杆之间的磁耦合气缸的光轴上设有两组运动原件，每组运动原件经直线轴承、直线轴承套与小腿皮肤变形补偿组件相连接，两组小腿皮肤变形补偿组件中的轴承摩擦套上侧面之间经小腿托板相连接，小腿托板的两端分别与每个轴承摩擦套上的安装孔固定连接，增大结构运行的稳定性。本专利技术所述的小腿左分杆和小腿右分杆上分别设有调节旋钮，通过调节旋钮将小腿左分杆和小腿右分杆与脚托组件中的脚托连接杆进行长度可调节连接。本专利技术所述的大腿托起机构和动力驱动机构中的铰接关节包括上连接耳、下连接耳和销轴，上连接耳分别与支撑体或大腿载体相连接，下连接耳分别与大腿载体或推杆相连接，上连接耳和下连接耳之间通过销轴相铰接。本专利技术所述的动力驱动机构中铰接连接件包括连接座、套筒、连接轴、导向轴支座、连接钣金、轴承和承载块，所述的连接座上方与套筒固定连接，连接座下方与滑块相连接，套筒内设有连接轴，连接轴经轴承支撑在套筒的内壁上，连接轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轨迹膝关节康复训练机器人，设有底座，其特征在于该底座上设有支撑体、大腿托起机构、膝关节机构、小腿托起机构、脚托机构和动力驱动机构；/n所述的支撑体设有两组，两组支撑体设在底座左右两侧并与底座固定连接，支撑体的上端与大腿托起机构相连接；/n所述的大腿托起机构包括左支撑杆、铰接关节、右支撑杆和支撑布，左支撑杆和右支撑杆的前端经铰接关节与支撑体相铰接，左支撑杆和右支撑杆之间经支撑布相连接，左支撑杆和右支撑杆的后端分别经膝关节机构与小腿托起机构相连接；/n所述的膝关节机构包括电机固定套、电机转动套、中空力矩电机，电机固定套、电机转动套分别与中空力矩电机中的固定模组和转动模组连接，所述的电机固定套分别与大腿托起机构中的左支撑杆和右支撑杆相连接，电机转动套与小腿托起机构相连接；/n所述的小腿托起机构包括小腿左主杆、小腿右主杆和小腿皮肤变形补偿组件，小腿左主杆和小腿右主杆的前端分别与电机转动套相连接，小腿左主杆后端与小腿左分杆经小腿左杆连接件相连接，小腿右主杆后端与小腿右分杆经小腿右杆连接件相连接，所述的小腿左主杆和小腿右主杆的内侧均设有磁耦合气缸，磁耦合气缸的光轴的两端分别经气缸支撑座固定在小腿左主杆和小腿右主杆上，磁耦合气缸的运动原件与直线轴承内圈固定连接，直线轴承外圈经直线轴承套与小腿皮肤变形补偿组件相连接，小腿左分杆和小腿右分杆的后端分别与脚托机构相连接；/n所述的脚托机构包括脚托主钣金、脚托分钣金、脚托主杆、脚托分杆、脚托连接杆，所述的脚托主钣金的下方与脚托分钣金垂直连接，脚托主钣金的后侧与脚托主杆水平连接，脚托主杆的两端分别伸至脚托主钣金的左右两侧并与脚托分杆垂直连接，两侧的脚托分杆分别与脚托连接杆相连接，两侧的脚托连接杆分别与小腿托起机构中的小腿左分杆和小腿右分杆相连接；/n所述的动力驱动机构设在支撑体后侧的底座上，所述的动力驱动机构包括直线驱动组、左推杆、右推杆、滑块、铰接连接件和铰接关节，所述的直线驱动组设在两组支撑体之间后侧的底座上，直线驱动组与滑块滑动连接，滑块与铰接连接件固定连接，铰接连接件的两侧分别设有左推杆和右推杆，左推杆和右推杆的上端经铰接关节分别与左支撑杆和右支撑杆的中部相铰接，左推杆和右推杆的下端分别与铰接连接件相连接，通过直线驱动组带动滑块前后移动带动左推杆和右推杆推动左支撑杆和右支撑杆的撑起或放下。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多轨迹膝关节康复训练机器人，设有底座，其特征在于该底座上设有支撑体、大腿托起机构、膝关节机构、小腿托起机构、脚托机构和动力驱动机构；
所述的支撑体设有两组，两组支撑体设在底座左右两侧并与底座固定连接，支撑体的上端与大腿托起机构相连接；
所述的大腿托起机构包括左支撑杆、铰接关节、右支撑杆和支撑布，左支撑杆和右支撑杆的前端经铰接关节与支撑体相铰接，左支撑杆和右支撑杆之间经支撑布相连接，左支撑杆和右支撑杆的后端分别经膝关节机构与小腿托起机构相连接；
所述的膝关节机构包括电机固定套、电机转动套、中空力矩电机，电机固定套、电机转动套分别与中空力矩电机中的固定模组和转动模组连接，所述的电机固定套分别与大腿托起机构中的左支撑杆和右支撑杆相连接，电机转动套与小腿托起机构相连接；
所述的小腿托起机构包括小腿左主杆、小腿右主杆和小腿皮肤变形补偿组件，小腿左主杆和小腿右主杆的前端分别与电机转动套相连接，小腿左主杆后端与小腿左分杆经小腿左杆连接件相连接，小腿右主杆后端与小腿右分杆经小腿右杆连接件相连接，所述的小腿左主杆和小腿右主杆的内侧均设有磁耦合气缸，磁耦合气缸的光轴的两端分别经气缸支撑座固定在小腿左主杆和小腿右主杆上，磁耦合气缸的运动原件与直线轴承内圈固定连接，直线轴承外圈经直线轴承套与小腿皮肤变形补偿组件相连接，小腿左分杆和小腿右分杆的后端分别与脚托机构相连接；
所述的脚托机构包括脚托主钣金、脚托分钣金、脚托主杆、脚托分杆、脚托连接杆，所述的脚托主钣金的下方与脚托分钣金垂直连接，脚托主钣金的后侧与脚托主杆水平连接，脚托主杆的两端分别伸至脚托主钣金的左右两侧并与脚托分杆垂直连接，两侧的脚托分杆分别与脚托连接杆相连接，两侧的脚托连接杆分别与小腿托起机构中的小腿左分杆和小腿右分杆相连接；
所述的动力驱动机构设在支撑体后侧的底座上，所述的动力驱动机构包括直线驱动组、左推杆、右推杆、滑块、铰接连接件和铰接关节，所述的直线驱动组设在两组支撑体之间后侧的底座上，直线驱动组与滑块滑动连接，滑块与铰接连接件固定连接，铰接连接件的两侧分别设有左推杆和右推杆，左推杆和右推杆的上端经铰接关节分别与左支撑杆和右支撑杆的中部相铰接，左推杆和右推杆的下端分别与铰接连接件相连接，通过直线驱动组带动滑块前后移动带动左推杆和右推杆推动左支撑杆和右支撑杆的撑起或放下。


2.根据权利要求1所述的一种多轨迹膝关节康复训练机器人，其特征在于所述的小腿托起机构中的小腿皮肤变形补偿组件包括壳体、轴承滑板、轴承摩擦套、轴承挡块，所述的壳体、轴承滑板和轴承摩擦套呈同弧度的圆弧形，轴承摩擦套的弧长小于壳体和轴承滑板的弧长，壳体的左右两端分别与小腿左主杆和小腿右主杆内侧的直线轴承套相连接，圆弧形的轴承滑板的下侧面前端设有前卡接凸起，轴承摩擦套的下侧面后端设有后卡接凸起，后卡接凸起的前侧面设有卡接槽，圆弧形的壳体的前端卡接在轴承滑板的下侧面并与前卡接凸起的后端面相接触，圆弧形的壳体与轴承滑板的后端伸进轴承摩擦套下侧面的卡接槽内实现轴承摩擦套与壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚玉峰，杨云龙，孙志龙，
申请(专利权)人：威海经济技术开发区天智创新技术研究院，哈迈科威海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37