本发明专利技术属于医疗器械技术领域，具体涉及一种多姿态多自由度的下肢康复机器人。本发明专利技术包括支撑机构、安装在支撑机构上的悬吊机构、对称安装在支撑机构上的机械腿宽度调节机构以及安装在机械腿宽度调节机构上的机械腿；机械腿包括依次设置的髋关节组件、大腿组件、膝关节组件、小腿组件、踝关节组件以及脚踏板；支撑机构包括固定平台、一端转动连接在固定平台上且另一端通过立柱搭接在固定平台上的活动平台以及固定端安装在固定平台上其伸缩端转动连接在活动平台上的姿态变换电动推杆。本发明专利技术的大腿组件和小腿组件均可调节长度以适用不同身高的患者，且在患者坐、躺以及站三种姿态下均可做康复训练，结构简单易于控制。结构简单易于控制。结构简单易于控制。
【技术实现步骤摘要】
一种多姿态多自由度的下肢康复机器人
[0001]本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种多姿态多自由度 的下肢康复机器人。
技术介绍
[0002]人体下肢包括髋关节、大腿、膝关节、小腿、踝关节、脚，髋关 节作为调动整个人体下肢运动的主力部分，必须要让髋关节尽可能多 的活动起来。髋关节具有外展/内收、前屈/后伸、内旋/外旋这3种 运动形式。其中外展/内收、前屈/后伸这两个方向上的自由度运用比 较多，而对于转动相对较小的内旋/外旋则不进行考虑。膝关节的主 要运动为弯曲和伸展，踝关节的主要运动为前后移动，但是目前的下 肢外骨骼机器人在个性化、人性化的设计上还远远不足，机器人与患 者，机器人与医生之间的协调也不足，不能满足患者下肢在多个自由 度上同时进行运动。随着机器人技术的蓬勃发展，近年来，研究人员 研制出了许多用于康复训练的机器人。
[0003][0004]下肢康复机器人属于康复机器人的一种，主要用来辅助患者的下 肢康复训练。现有的下肢康复训练机器人已经可以完成髋、膝、踝关 节的动作，具有主动、被动、抗阻等训练模式，也有传感器可以进行 步态分析和步态训练。但是它们仍然存在单腿只有三个自由度、单个 机器人只能使用一种姿态(坐姿态或站姿态)来进行训练等不足，在 多自由度和多姿态训练方面均有待进一步提高。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不能实现下肢多自 由训练且只能一种姿态下进行康复训练的缺陷，提供了一种患 者在坐、躺以及站三种姿态下均可做康复训练且具有多种自由 度训练的多姿态多自由度的下肢康复机器人。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种多姿态多自由度的下肢康复机器人，其特征在于：包 括支撑机构、安装在所述支撑机构上的悬吊机构、对称安装在 所述支撑机构上的机械腿宽度调节机构以及安装在所述机械腿 宽度调节机构上的机械腿；所述机械腿包括依次设置的髋关节 组件、大腿组件、膝关节组件、小腿组件、踝关节组件以及脚 踏板；
[0008]所述支撑机构包括固定平台、一端转动连接在所述固定平 台上且另一端通过立柱搭接在所述固定平台上的活动平台以及 固定端安装在所述固定平台上其伸缩端转动连接在所述活动平台上 的姿态变换电动推杆；
[0009]所述悬吊机构包括固定安装在所述活动平台上的悬吊支 架、安装在所述悬吊支架上的座椅支架以及固定端转动安装在 所述活动平台上的座椅电动推杆；所述座椅电动推杆的伸缩端 固定连接在所述座椅支架上的背部支架上；
[0010]所述髋关节组件包括安装在所述机械腿宽度调节机构上的 回转驱动、安装在所
述回转驱动的输出端的髋关节支座、安装 在所述髋关节支座上的髋关节电机、与所述髋关节电机输出轴 同轴设置的髋关节传动机构以及与所述髋关节传动机构的输出 端同轴设置的髋关节转轴。
[0011]进一步地，所述大腿组件包括通过大腿连接件与所述髋关 节转轴转动连接的大腿壳体、安装在所述大腿壳体内部的大腿 调节电机、与所述大腿调节电机输出轴同轴设置的大腿主动齿 轮、与所述大腿主动齿轮外啮合连接的大腿从动齿轮以及与所 述大腿从动齿轮同轴设置的大腿调节滚珠丝杠；所述大腿调节 滚珠丝杠的螺母固定安装在膝关节连接板上；所述膝关节连接 板上开设有大腿导向槽，所述大腿调节滚珠丝杠的末端设置在 有与所述滑槽相适配的大腿导向块。
[0012]进一步地，所述膝关节组件包括固定安装在所述大腿调节 机构上的膝关节支座、安装在所述膝关节支座上的膝关节电机、 与所述膝关节电机输出轴同轴设置的膝关节传动机构以及与所 述膝关节传动机构输出端同轴设置的膝关节转轴。
[0013]进一步地，所述小腿组件包括通过小腿连接件与所述膝关 节组件转动连接的小腿壳体、安装在所述小腿壳体内的小腿调 节电机、与所述小腿调节电机输出轴同轴设置的小腿主动齿轮、 与所述小腿主动齿轮外啮合连接的小腿从动齿轮以及与所述小 腿从动齿轮的输出轴同轴设置的小腿调节滚珠丝杠；所述小腿 调节滚珠丝杠的螺母固定安装在踝关节连接板上；所述踝关节 连接板上开设有小腿导向槽，所述小腿调节滚珠丝杠的末端设 置在有与所述小腿导向槽相适配的小腿导向块。
[0014]进一步地，所述踝关节组件包括安装在所述小腿组件上的 踝关节支座、安装在所述踝关节支座上的踝关节减速电机、与 所述踝关节减速电机的输出轴同轴设置的脚踏连杆；所述脚踏 连杆的尾端固定安装有脚踏板。
[0015]进一步地，所述机械腿宽度调节机构包括固定安装在所述 悬吊机构上的宽度调节滑轨和宽度调节电机、通过回转驱动支 撑座与所述回转驱动连接且与所述宽度调节滑轨相适配的宽度 调节滑块、与所述宽度调节电机的输出轴同轴设置的宽度调节 滚珠丝杠；所述宽度调节滚珠丝杠的螺母与所述宽度调节滑块 固定连接。
[0016]进一步地，所述髋关节传动机构包括与所述髋关节电机输 出轴同轴设置的髋关节主动带轮和通过同步带与所述髋关节主 动带轮传动的髋关节从动带轮；所述髋关节转轴与所述髋关节 从动带轮的输出轴同轴设置，所述髋关节转轴的外侧通过减速 器与所述大腿连接件连接。
[0017]进一步地，所述膝关节传动机构包括与所述膝关节电机输 出轴同轴设置的膝关节主动带轮和通过同步带与所述膝关节主 动带轮传动的膝关节从动带轮；所述膝关节转轴与所述膝关节 从动带轮的输出轴同轴设置，所述髋关节转轴的外侧通过减速 器与所述小腿连接件连接。
[0018]进一步地，所述髋关节支座上设置有用于调节传动带的张 紧轮。
[0019]更进一步地，所述大腿壳体的外侧和小腿壳体的外侧均安 装有倾角传感器。
[0020]本专利技术的一种多姿态多自由度的下肢康复机器人的有益效 果是：
[0021]1、本专利技术设置左右腿训练的机械腿机构，且设置有机械腿宽度 调节装置，根据患者的体型调节两个机械腿之间的距离，使本专利技术能 够适用不同体型的人群，且利用回转驱动实现髋关节外展/内收动作， 利用髋关节电机和转轴实现髋关节的前屈/后伸动作，回转
驱动的使 用更大程度上节省安装空间、易于维护。本专利技术设置的膝关节组件、 踝关节组件实现腿部的前屈/后伸动作。
[0022]2、本专利技术设置有大腿调节机构和小腿调节机构，调节大腿组件 和小腿组件的长度以适用不同身高的患者，使本专利技术更具使用的广泛 性，且使用滚珠丝杠和电机实现长度的调节，结构简单易于控制。
[0023]3、本专利技术的悬吊机构上安装有可转动的座椅支架，在座椅电动 推杆和姿态变换电动推杆的共同作用下实现患者的躺姿态、坐姿态以 及站姿态的转换，且在支撑机构上设置有万向轮，方便整个康复机器 人的移动。
附图说明
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说 明。
[0025]图1是本专利技术实施例的整体结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例的支撑机构的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例的悬吊机构的结构示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多姿态多自由度的下肢康复机器人，其特征在于：包括支撑机构(1)、安装在所述支撑机构(1)上的悬吊机构(2)、对称安装在所述支撑机构(1)上的机械腿宽度调节机构(3)以及安装在所述机械腿宽度调节机构(3)上的机械腿(4)；所述机械腿(4)包括依次设置的髋关节组件(41)、大腿组件(42)、膝关节组件(43)、小腿组件(44)、踝关节组件(45)以及脚踏板(47)；所述支撑机构(1)包括固定平台(11)、一端转动连接在所述固定平台(11)上且另一端通过立柱(15)搭接在所述固定平台(11)上的活动平台(12)以及固定端安装在所述固定平台(11)上其伸缩端转动连接在所述活动平台(12)上的姿态变换电动推杆(13)；所述悬吊机构(2)包括固定安装在所述活动平台(12)上的悬吊支架(21)、安装在所述悬吊支架(21)上的座椅支架(22)以及固定端转动安装在所述活动平台(12)上的座椅电动推杆(23)；所述座椅电动推杆(23)的伸缩端固定连接在所述座椅支架(22)上的背部支架(221)上；所述髋关节组件(41)包括安装在所述机械腿宽度调节机构(3)上的回转驱动(411)、安装在所述回转驱动(411)的输出端的髋关节支座(412)、安装在所述髋关节支座(412)上的髋关节电机(413)、与所述髋关节电机(413)输出轴同轴设置的髋关节传动机构(414)以及与所述髋关节传动机构(414)的输出端同轴设置的髋关节转轴(415)。2.根据权利要求1所述的一种多姿态多自由度的下肢康复机器人，其特征在于：所述大腿组件(42)包括通过大腿连接件(421)与所述髋关节转轴(415)转动连接的大腿壳体(422)、安装在所述大腿壳体(422)内部的大腿调节电机(423)、与所述大腿调节电机(423)输出轴同轴设置的大腿主动齿轮(424)、与所述大腿主动齿轮(424)外啮合连接的大腿从动齿轮(425)以及与所述大腿从动齿轮(425)同轴设置的大腿调节滚珠丝杠(426)；所述大腿调节滚珠丝杠(426)的螺母固定安装在膝关节连接板(427)上；所述膝关节连接板(427)上开设有大腿导向槽(428)，所述大腿调节滚珠丝杠(426)的螺杆末端设置有与所述大腿导向槽(428)相适配的大腿导向块(429)。3.根据权利要求1所述的一种多姿态多自由度的下肢康复机器人，其特征在于：所述膝关节组件(43)包括固定安装在所述大腿调节机构上的膝关节支座(431)、安装在所述膝关节支座(431)上的膝关节电机(432)、与所述膝关节电机(432)输出轴同轴设置的膝关节传动机构(433)以及与所述膝关节传动机构(433)输出端同轴设置的膝关节转轴(434)。4.根据权利要求1所述的一种多姿态多自由度的下肢康复机器人，其特征在于：所述小腿组件(44)包括通过小腿连接件(441)与所述膝关节组件(43)转动连接的小腿壳体(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪波，刘国伟，王辛诚，杜家正，王立鹏，朱文涛，林木松，孙利，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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