基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人及康复方法技术

本发明专利技术的基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人及康复方法，属于康复机器人技术领域，包括：大腿骨架和小腿骨架铰接构成的腿部外骨骼，所述腿部外骨骼的大腿骨架上端通过转接架连接有可拆式后撑架的上端，可拆式后撑架包括腰撑、后撑腿和电动轮，后撑腿设于腰撑的后侧，且电动轮设置于后撑腿的下端，所述腰撑与大腿骨架之间以及大腿骨架与小腿骨架之间均通过气动肌肉动力系统连接。本发明专利技术中，腿部外骨骼与可拆式后撑架之间通过转接架连接，可快速的拆装，能够根据患者康复时期的不同变为平撑状态、直立状态和腿部外骨骼独立状态，从而达到根据患者不同时期的状态进行相匹配的康复训练的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人及康复方法
本专利技术涉及康复机器人
，具体是基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人及康复方法。
技术介绍
康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支，它的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。膝过伸也叫膝超伸，人体膝关节正常的伸膝幅度就是到你能完全伸直膝盖为止，也就是你的大腿和小腿呈一条直线，如果在这个基础上还能继续伸膝，就代表膝关节伸展的活动度过大，站立时候如果膝关节到了过伸的位置，从侧面看上大腿与小腿形成一个向后的弧形，长期膝过伸对腿部伤害极大，严重者导致瘫痪无法行走。本专利技术人在实施本实施例的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺陷：（1）重症膝过伸患者从躺在病床上到完全康复，这是一个动态变化的过程，针对患者在不同时期的状态应有相对应的康复训练，现有的装置无法根据患者不同时期的状态进行相匹配的康复训练。（2）膝过伸患者的发病原因与腿部附近的肌肉力道不足有关，当患者腿部处于向前弯曲状态下，膝过伸患者常由于肌力不足而向后晃一下，这会导致患者向后摔倒，现有的装置仅针对患者腿部之间进行弯曲训练，无法防止患者向后摔倒。（3）膝过伸患者在直立训练的初期，不仅缺少腿部之间的弯曲力道，却缺少向前移动的力道，现有的装置缺少辅助患者前进的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人及康复方法，以解决上述
技术介绍
中提出的技术问题。本专利技术的技术方案是：基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，包括：大腿骨架和小腿骨架铰接构成的腿部外骨骼，所述腿部外骨骼的大腿骨架上端通过转接架连接有可拆式后撑架的上端，可拆式后撑架包括腰撑、后撑腿和电动轮，后撑腿设于腰撑的后侧，且电动轮设置于后撑腿的下端，所述腰撑与大腿骨架之间以及大腿骨架与小腿骨架之间均通过气动肌肉动力系统连接。作为本技术方案的进一步优化，所述气动肌肉动力系统包括第一气动肌肉、第二气动肌肉、第三气动肌肉、第四气动肌肉、第一气泵组和第二气泵组，所述第一气动肌肉的两端铰接于腰撑的前侧和转接架的前侧之间，所述第二气动肌肉的两端铰接于后撑腿的一侧和转接架的后侧之间，所述第三气动肌肉的两端铰接于大腿骨架上端的后侧和小腿骨架上端的后侧之间，所述第四气动肌肉的两端铰接于大腿骨架下端的前侧和小腿骨架中部的前侧之间，所述第一气泵组和第二气泵组分别设置于腰撑和小腿骨架上。作为本技术方案的进一步优化，所述转接架的上端与腰撑转动连接，且转接架的下端通过快接件与大腿骨架的上端卡接固定。作为本技术方案的进一步优化，所述快接件包括插销、支撑环、压缩弹簧和拔片，插销设置于转接架下端开设的凹槽内，且插销与所述凹槽为滑动连接，并且插销的一端突出所述凹槽，插销突出所述凹槽的一端为三角体结构，所述插销位于所述凹槽内的部分上设置有支撑环，压缩弹簧套设于插销位于所述凹槽内的一端，且压缩弹簧的一端与所述凹槽的底边连接，并且压缩弹簧的另一端与支撑环的一侧连接，所述支撑环的一侧连接有拔片的一端，拔片的另一端穿出转接架一侧的通孔和大腿骨架一侧的通孔。所述大腿骨架的上端开设有“T”字形的条形槽，该条形槽下端的侧壁上开设有三角形槽，该三角形槽的结构和插销突出所述凹槽一端的结构相匹配，所述转接架的下端插设于所述条形槽内，所述大腿骨架一侧设置有防护盖，且防护盖罩设于拔片外。作为本技术方案的进一步优化，所述大腿骨架和小腿骨架的一侧分别设置有大腿绑带和小腿绑带，且大腿骨架下端的前侧设置有防撞胶条。作为本技术方案的进一步优化，所述腰撑包括侧撑板、背撑板、腰部绑带、插扣、胯部绑带，侧撑板滑动设置于背撑板的两端，背撑板的前侧横向设置有腰部绑带，且背撑板的前侧中间竖向设置有胯部绑带，胯部绑带的上端与腰部绑带的两端之间通过插扣连接。作为本技术方案的进一步优化，所述腰部绑带的后侧与背撑板之间通过若干个弹性短带连接，弹性短带均匀分布于腰部绑带与背撑板之间。作为本技术方案的进一步优化，所述侧撑板靠近背撑板的一侧竖向开设有条形凹槽，该条形凹槽的上下两端之间连接有竖杆的两端，所述背撑板的两端分别套设于竖杆上，且背撑板的两端分别通过缓冲弹簧与所述条形凹槽的底边连接，并且缓冲弹簧套设于竖杆外。作为本技术方案的进一步优化，所述后撑腿设置有两段，包括上段和下段，且后撑腿的上段和下段之间通过伸缩调节机构连接；所述伸缩调节机构包括螺纹杆、限位滑杆、锁紧螺母和调节螺头，螺纹杆贯穿于后撑腿的下段，且螺纹杆与后撑腿的下段为转动连接，并且螺纹杆穿过后撑腿下段的一端连接有调节螺头，所述螺纹杆的上端插设于后撑腿上段的下端螺纹孔内，且螺纹杆外壁的螺纹与后撑腿上段的螺纹孔结构相匹配，并且螺纹杆中部的外壁上套设有锁紧螺母，所述限位滑杆的下端与后撑腿的下段固定连接，且限位滑杆的上端插设于后撑腿上段的条形直孔内。本专利技术还公布了基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人的康复方法，包括以下步骤：S1:当患者处于重症状态，躺在病床上无法直立活动时，将腰撑置于患者腰腹部之下，后撑腿平撑在床上，并通过大腿绑带和小腿绑带分别将患者的大腿和小腿绑在大腿骨架和小腿骨架的内侧；S2:启动第一气泵组和第二气泵组，第二气泵组能控制第三气动肌肉和第四气动肌肉伸缩，第三气动肌肉收缩时能将小腿骨架向下侧拉动弯曲，而第四气动肌肉收缩时能将小腿骨架向上侧拉动转动，帮助患者的腿部做弯曲训练，第一气泵组能控制第一气动肌肉和第二气动肌肉的伸缩，第一气动肌肉收缩时能将大腿骨架向上侧拉动抬起，而第二气动肌肉收缩时能将大腿骨架向下拉动放下，帮助患者做整个腿部的抬起和放下训练；利用腰撑和后撑腿撑在床上，使得大腿骨架和小腿骨架能够相对保持稳定，让患者在床上躺着能够做康复训练；S3:当患者康复一段时间后，能够逐渐下床行动时，将腰部绑带、和胯部绑带通过插扣连接，绑紧在患者腰部，而后患者进行直立活动，同样的通过第一气动肌肉、第二气动肌肉、第三气动肌肉和第四气动肌肉的伸缩，辅助患者进行腿部的抬起和弯曲训练，这个过程中，后撑腿和电动轮能够撑在地面，电动轮缓慢转动，能够为患者施加缓慢的向前推动的作用力，辅助患者直立的行走训练；S4:当患者腿部失力时，由于撑腿和电动轮还在患者后侧形成支撑效果，患者能够直接坐在胯部绑带上，腰部绑带将患者腰部拉住，保证患者不会因为失力而向后倾倒，患者休息调整后可再次训练；S5:当患者处于恢复后期，只需要腿部弯曲训练时，通过转接架将腿部外骨骼拆下单独使用，固定在患者大腿和小腿一侧，此状态下，更加轻便，能够更加灵活的辅助患者腿部做康复训练。本专利技术通过改进在此提供基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人及康复方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：其一，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，包括：大腿骨架（31）和小腿骨架（32）铰接构成的腿部外骨骼（3），其特征在于，所述腿部外骨骼（3）的大腿骨架（31）上端通过转接架（2）连接有可拆式后撑架（4）的上端，可拆式后撑架（4）包括腰撑（41）、后撑腿（42）和电动轮（43），后撑腿（42）设于腰撑（41）的后侧，且电动轮（43）设置于后撑腿（42）的下端，所述腰撑（41）与大腿骨架（31）之间以及大腿骨架（31）与小腿骨架（32）之间均通过气动肌肉动力系统（1）连接。/n

【技术特征摘要】
1.基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，包括：大腿骨架（31）和小腿骨架（32）铰接构成的腿部外骨骼（3），其特征在于，所述腿部外骨骼（3）的大腿骨架（31）上端通过转接架（2）连接有可拆式后撑架（4）的上端，可拆式后撑架（4）包括腰撑（41）、后撑腿（42）和电动轮（43），后撑腿（42）设于腰撑（41）的后侧，且电动轮（43）设置于后撑腿（42）的下端，所述腰撑（41）与大腿骨架（31）之间以及大腿骨架（31）与小腿骨架（32）之间均通过气动肌肉动力系统（1）连接。


2.如权利要求1所述的基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，其特征在于：所述气动肌肉动力系统（1）包括第一气动肌肉（11）、第二气动肌肉（12）、第三气动肌肉（13）、第四气动肌肉（14）、第一气泵组（15）和第二气泵组（16），所述第一气泵组（15）和第二气泵组（16）分别设置于腰撑（41）和小腿骨架（32）上。


3.如权利要求1所述的基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，其特征在于：所述转接架（2）的上端与腰撑（41）转动连接，且转接架（2）的下端通过快接件（21）与大腿骨架（31）的上端卡接固定。


4.如权利要求3所述的基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，其特征在于：所述快接件（21）包括插销（211）、支撑环（212）、压缩弹簧（213）和拔片（214），插销（211）设置于转接架（2）下端开设的凹槽内，且插销（211）的一端突出所述凹槽，所述插销（211）通过外壁上的支撑环（212）与所述凹槽的底边连接，支撑环（212）的一侧连接有拔片（214），拔片（214）的一端穿出转接架（2）一侧的通孔和大腿骨架（31）一侧的通孔，所述大腿骨架（31）的上端开设有“T”字形的条形槽，该条形槽下端的侧壁上开设有与插销（211）突出所述凹槽一端的结构相匹配的卡槽。


5.如权利要求1所述的基于气动肌肉的膝过伸柔性外骨骼康复机器人，其特征在于：所述大腿骨架（31）和小腿骨架（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王镜钧，王发善，
申请(专利权)人：王镜钧，黑龙江佳德医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23