一种闭链卧式下肢康复机器人结构制造技术

本发明专利技术涉及医疗康复器械技术领域，特别涉及一种闭链卧式下肢康复机器人结构，包括机架、驱动机构和矢状面康复机构，矢状面康复机构为可活动的Z字形机构，人体的大腿、小腿、以及脚分别固定在矢状面康复机构上，驱动机构设置在机架上并与矢状面康复机构相连，矢状面康复机构在驱动机构的作用下发生转动，实现髋关节和膝关节绕人体冠状轴的主被动运动，完成下肢康复训练。采用双闭环闭链式结构，在驱动机构的作用下，通过创新性构型设计及自适应/阻抗控制系统，实现髋关节和膝关节绕人体冠状轴的主被动运动，踝关节绕人体冠状轴和垂直轴的主被动运动，保证了康复过程的安全性和稳定性，完成下肢康复训练。完成下肢康复训练。完成下肢康复训练。

【技术实现步骤摘要】
一种闭链卧式下肢康复机器人结构


[0001]本专利技术涉及医疗康复器械
，具体涉及一种闭链卧式下肢康复机器人结构。

技术介绍

[0002]现如今我国老龄化形势严峻，60岁及以上的老年人骨骼的弹性和韧性随年龄增长会逐步降低，此外还会引发高血压、脑血栓、脑卒中等病状，这些都会造成下肢运动障碍。传统康复方法存在康复医师数量少、康复价格昂贵、康复周期长等问题，下肢康复机器人是一种横跨康复医学、机械学、机器人学、计算机学、控制学、人工智能等诸多学科的智能仿生机电设备。
[0003]下肢康复机器人能够通过调节运动轨迹和提供不同训练模式来满足不同需求的患者或同一患者的不同康复阶段，还能减轻医护人员的负担，从而下肢康复机器人根据结构可以分为悬挂减重式、独立可穿戴式、坐卧式等。
[0004]悬挂减重式康复机器人能够检测、评价、引导患者的训练状态，有较强的功能适应性，可根据不同人体型提供相应步态模式与方案，但是动力学模型较为复杂，控制难度较大；独立可穿戴式康复机器人能够通过背包内的电源对提供能源，通过关节处的电机驱动下肢助力装置辅助患者站立行走，但是需要拐杖来稳定患者的平衡，且该结构更多应用于患者的康复后期阶段。
[0005]因此，针对患者下肢康复前期的训练和安全性需要，我们设计了一种新的闭链卧式下肢康复机器人结构。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种闭链卧式下肢康复机器人结构，拥有四种不同训练模式，运动稳定，能够满足人体下肢关节在矢状面上康复训练要求的下肢康复机器人。
[0007]为此，本专利技术提出了一种闭链卧式下肢康复机器人结构，包括机架、驱动机构和矢状面康复机构，矢状面康复机构为可活动的Z字形机构，人体的大腿、小腿、以及脚分别固定在矢状面康复机构上，驱动机构设置在机架上并与矢状面康复机构相连，矢状面康复机构在驱动机构的作用下发生转动，实现髋关节和膝关节绕人体冠状轴的主被动运动，完成下肢康复训练。
[0008]矢状面康复机构包括大腿杆、小腿杆、大腿腿托和小腿腿托；驱动机构包括第一舵机、第一动力臂、第一动力臂拉杆、第二舵机、第二动力臂以及第二动力臂拉杆；其中，大腿杆、小腿杆、第二动力臂拉杆、第二动力臂四者组成双曲柄机构，第二舵机驱动第二动力臂摆动，进而带动小腿杆相对于大腿杆摆动，实现膝关节的主被动运动；机架、大腿杆、第一动力臂、第一动力臂拉杆四者也组成双曲柄机构，第一动力臂驱动第一动力臂拉杆摆动，进而带动大腿杆相对于机架摆动，实现髋关节的主被动运动。
[0009]进一步，大腿杆包括大腿杆固定部和大腿杆滑动部，两者滑动连接；同时第二动力臂拉杆也包括拉杆固定部和拉杆滑动部两个部分，使大腿杆的工作长度可调节并能与人体大腿长度相匹配。
[0010]进一步，大腿杆一侧设有大腿伸缩机构，大腿伸缩机构一端与第二动力臂连接，大腿伸缩机构另一端与大腿杆滑动部、拉杆滑动部分别连接。
[0011]进一步，大腿伸缩机构包括平行抬升机构、手动推杆、伸缩杆套筒以及手拧螺丝；手动推杆与伸缩杆套筒滑动连接，并且两者通过手拧螺丝进行锁定；平行抬升机构中部与手动推杆铰接，平行抬升机构两端与大腿杆滑动部、拉杆滑动部分别铰接。
[0012]进一步，大腿杆滑动部和拉杆滑动部均包括活塞筒和滑动活塞，平行抬升机构与活塞筒通过非贯穿式铰链连接，并且平行抬升机构与活塞筒两者之间设有推力球轴承。
[0013]进一步，小腿杆上设置小腿伸缩机构，小腿伸缩机构的滑块上安装有脚踏板，通过调整脚踏板的位置来调节小腿杆的工作长度。
[0014]进一步，机架包括电机端机架、锁止端机架以及机架连接件，第一舵机、第二舵机通过安装法兰分别连接在电机端机架上，第一动力臂、第二动力臂两端通过深沟球轴承与电机端机架、锁止端机架分别转动连接。
[0015]进一步，第一动力臂、第二动力臂的外端分别设有六边形键轴，锁止端机架外侧设有两个锁止法兰，锁止法兰与六边形键轴连接，而锁止法兰与锁止端机架之间具有推力球轴承，使锁止法兰能随动力臂一起转动。
[0016]进一步，机架还包括固定夹具，固定夹具与电机端机架和锁止端机架分别连接，用于对整个下肢康复机器人机构进行安装固定。
[0017]本专利技术提供的闭链卧式下肢康复机器人结构，通过设置具有大腿杆、小腿杆的矢状面康复机构，两两锁定角度，再通过驱动机构驱动，可以实现正常步态运动、抱膝运动、髋关节独立运动以及膝关节独立运动四种康复训练模式；采用双闭环闭链式结构，提高驱动机构运动过程中提高稳定性和安全性，提高运动的精度；在驱动机构的作用下，通过创新性构型设计及自适应/阻抗控制系统，实现髋关节和膝关节绕人体冠状轴的主被动运动，踝关节绕人体冠状轴和垂直轴的主被动运动，保证了康复过程的安全性和稳定性，完成下肢康复训练。
[0018]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1为本专利技术的闭链卧式下肢康复机器人结构的结构示意图一；
[0021]图2为本专利技术的闭链卧式下肢康复机器人结构的结构示意图二；
[0022]图3为本专利技术的闭链卧式下肢康复机器人结构中大腿伸缩机构的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术的闭链卧式下肢康复机器人结构中平行抬升机构的截面图；
[0024]图5为本专利技术的闭链卧式下肢康复机器人结构中小腿伸缩机构的示意图；
[0025]图6为本专利技术的闭链卧式下肢康复机器人结构中第一舵机处结构的截面图；
[0026]图7为本专利技术的康复机器人结构中第一动力臂与第一动力臂拉杆连接方式截面图；
[0027]图8为本专利技术的康复机器人结构中第二动力臂与第二动力臂拉杆连接方式截面图。
[0028]附图标记说明
[0029]1、第一舵机；2、第一动力臂；3、第一动力臂拉杆；4、第二舵机；5、第二动力臂；6、第二动力臂拉杆；6
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A、拉杆固定部；6
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B、拉杆滑动部；7、安装法兰；8、大腿杆；8
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A、大腿杆固定部；8
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B、大腿杆滑动部；9、小腿杆；10、大腿腿托；11、小腿腿托；12、脚踏板；13、大腿伸缩机构；14、小腿伸缩机构；15、电机端机架；16、机架连接件；17、锁止端机架；18、固定夹具；19、锁止法兰；20、手动推杆；21、手拧螺丝；22、伸缩杆套筒；23、平行抬升机构；24、安装铰链；25、步进电机；26、滑块；27、轨道；28、直线滑轨；29、深沟球轴承；30、推力球轴承；31、六边形键轴；32、沉头螺钉；33、紧定螺钉；34、铰链锁止装置；35、非贯穿式铰链；36、滑动活塞。
具体实施方式
[0030]需要说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闭链卧式下肢康复机器人结构，其特征在于，包括机架、驱动机构和矢状面康复机构，所述矢状面康复机构为可活动的Z字形机构，人体的大腿、小腿、以及脚分别固定在所述矢状面康复机构上，所述驱动机构设置在所述机架上并与所述矢状面康复机构相连，所述矢状面康复机构在所述驱动机构的作用下发生转动，实现髋关节和膝关节绕人体冠状轴的主被动运动，完成下肢康复训练。2.根据权利要求1所述的闭链卧式下肢康复机器人结构，其特征在于，所述矢状面康复机构包括大腿杆(8)、小腿杆(9)、大腿腿托(10)和小腿腿托(11)；所述驱动机构包括第一舵机(1)、第一动力臂(2)、第一动力臂拉杆(3)、第二舵机(4)、第二动力臂(5)以及第二动力臂拉杆(6)；其中，所述大腿杆(8)、小腿杆(9)、第二动力臂拉杆(6)、第二动力臂(5)四者组成双曲柄机构，所述第二舵机(4)驱动所述第二动力臂(5)摆动，进而带动所述小腿杆(9)相对于所述大腿杆(8)摆动，实现膝关节的主被动运动；所述机架、大腿杆(8)、第一动力臂(2)、第一动力臂拉杆(3)四者也组成双曲柄机构，所述第一动力臂(2)驱动所述第一动力臂拉杆(3)摆动，进而带动所述大腿杆(8)相对于所述机架摆动，实现髋关节的主被动运动。3.根据权利要求2所述的闭链卧式下肢康复机器人结构，其特征在于，所述大腿杆(8)包括大腿杆固定部和大腿杆滑动部，两者滑动连接；同时所述第二动力臂拉杆(6)也包括拉杆固定部和拉杆滑动部两个部分，使所述大腿杆(8)的工作长度可调节并能与人体大腿长度相匹配。4.根据权利要求3所述的闭链卧式下肢康复机器人结构，其特征在于，所述大腿杆(8)一侧设有大腿伸缩机构(13)，所述大腿伸缩机构(13)一端与所述第二动力臂(5)连接，所述大腿伸缩机构(13)另一端与所述大腿杆滑动部、所述拉杆滑动部分别连接。5.根据权利要求4所述的闭链卧式下肢康复机器人结构，其特征在于，所述大腿伸缩机构(13)包括平行抬升机构(23)、手动推杆(20)、伸缩杆套筒(22)以及手拧...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建军，李东琦，郑皓冉，房世豪，陈锡夫，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：