【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及康复机器人，尤其涉及一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人。
技术介绍
1、康复机器人是一种辅助人体完成肢体或关节的相对运动继而达到关节或肌肉康复目的的装置，是医学与机械相融合的产物。人体下肢关节包括髋关节、膝关节和踝关节，其中膝关节与踝关节是人体的承重关节，承担着人体绝大部分重量，因此易造成损伤。
2、相关的医学研究表明，科学有效的康复训练可提高关节活动度、稳定性与协调性，加速关节组织愈合，最终恢复关节的运动功能。传统的下肢关节的康复训练一般为康复医师手动辅助患者模拟完成康复训练动作，极大地增加了康复医师的工作量，且患者的康复效果很大程度上依赖于康复医师的经验与技术水平，因此这种方法的康复效果差异明显。随着人口老龄化问题日益加重，下肢关节损伤患者将会日益增加，康复机器人作为一种改善患者康复效果、减少康复医师工作量的手段而得到了广泛的关注。
3、中国专利申请号202011257683.0的专利文件中公布了一种三自由度的踝关节康复装置，帮助患者完成踝关节的背/跖屈、内/外翻和内/外旋三个方向上的转动以实现康复训练。但该装置存在如下问题：首先，该装置功能单一，只能单独对踝关节进行康复训练；其次，该装置由驱动装置带动刚性连杆驱动，康复过程中冲击与振动较大，影响康复效果与康复过程中的安全性；再次，该装置的转动轴线与踝关节的转动轴线并不重合，容易对踝关节造成二次损伤。
4、中国专利申请号201610802599.x的专利文件中公布了一种能进行足部运动的下肢康复器，该装置曲柄摇杆原理，由电动机
5、传统的下肢康复机器人多存在一些缺陷，如功能单一、存在冲击振动和等，在康复过程中会为患者带来不便，甚至可能对患者造成二次损伤。从结构、功能、性能角度对现有的康复装置的缺陷进行分析，可做如下总结：
6、第一，功能较为单一。现有的下肢康复机器人只能对踝关节或膝关节进行康复训练，具有一定的局限性；
7、第二，刚性驱动。目前的康复机器人多采用刚性驱动，康复运动过程中冲击、振动较大，影响康复效果，甚至对患者造成二次损伤；
8、第三，自由度冗余或自由度不足。由于踝关节康复训练需要三个自由度，当自由度不足时，无法满足踝关节的运动需求，当自由度冗余时，控制起来比较复杂；
9、第四，缺少机构与结构上的限位装置。当康复机器人在康复过程中出现错误，未按照预定轨迹运动或处于失控状态时，机器人的运动范围可能会超过人体关节所能承受的极限，对患者造成损伤，因此，仅仅依靠传感器提供信息、控制器发布指令来对康复装置的运动范围进行限制是不够的；
10、第五，调节适应性较差。由于每个人人体参数各不相同，为提高适应性，满足不同患者的需求，康复机器人应具有良好的调节适应性以适应不同的患者群体；
11、第六，康复机器人的转动轴线与人体关节转轴线不重合。当康复机器人的转动轴线与人体关节转动轴线不重合时，康复机器人会对人体关节造成二次伤害，无法实现康复的目的。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，
2、一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，具体包括可调式固定框架1，刚性驱动的膝关节康复装置2，柔性驱动的踝关节康复装置3，绳索牵引装置4；
3、所述可调式固定框架1包括外框架101、调节支撑板102、高度调节块103、调节滑槽104、大腿束带105、手扶架106；
4、所述外框架101为矩形框架，调节支撑板102通过高度调节块103与调节滑槽104固定在外框架101上，且调节支撑板102在外框架101上高度可调；人体大腿放置在调节支撑板102上并使用大腿束带105固定，手扶架106固定在外框架101上；
5、所述刚性驱动的膝关节康复装置2包括小腿约束支链201、转动支架202、电动推杆203、动平台204、膝关节姿态测量编码器205、支撑座206、夹板207、转动杆208、小腿支撑座209、小腿束带210、支撑端盖211、轴承212、膝关节限位螺钉213；
6、所述小腿约束支链201连接支撑座206，支撑座206固定在调节支撑板102上，夹板207与转动杆208相连，轴承212设置于支撑座内，转动杆208与轴承212配合，实现夹板207在矢状面的摆动；小腿支撑座209连接夹板207并支撑小腿，小腿束带210与夹板207相连并固定小腿与夹板207同步摆动，实现膝关节在矢状面内的转动；转动杆208与膝关节姿态测量编码器205连接，测量膝关节在矢状面内所转过的角度，所述支撑端盖211设置于膝关节姿态测量编码器205与轴承212之间，电动推杆203的两端分别连接转动支架202，其中一端的转动支架202与外框架101连接，另一端的转动支架202与动平台204相连，所述电动推杆203有三根呈三角形布置，驱动动平台204在矢状面摆动；膝关节限位螺钉213锁附在夹板207上，所述支撑架206设置u形槽，与膝关节限位螺钉213配合限制夹板207与人体膝关节的转动的极限范围；
7、所述柔性驱动的踝关节康复装置3包括内/外翻角度态测量编码器301、背/跖屈角度测量编码器302、步进电机303、电机支架304、轴承支座305、支撑板306、内外旋限位螺钉307、第二动平台308、万向球头轴承309、u形支架310、踝关节高度调节杆311、滑槽312、同步带313、内/外旋角度测量编码器314、同步带轮315、测力传感器316、脚踏板317；
8、所述膝关节姿态测量编码器205、内/外翻角度态测量编码器301、背/跖屈角度测量编码器302、以及内/外旋角度测量编码器314为角度测量编码器；
9、电机支架304固定在动平台204上，步进电机303与电机支架304相连，步进电机303驱动同步带轮315与同步带313运动。内/外旋角度测量编码器314与支撑板306也由同步带轮驱动，当步进电机303产生转矩时，三个同步带轮同时同步转动，实现踝关节的内/外旋运动，且由内/外旋角度测量编码器314反馈转动角度；内外旋限位螺钉307锁紧在支撑板306上轴承支座305与支撑板306固连，利用转动副与u形支架310完成相对转动，u形支架310与踝关节高度调节杆311通过转动副连接，踝关节高度调节杆311可在滑槽312内调节高度，高度调节完成后，使用螺丝固连在一起，用于适应不同人群脚底至踝关节距离的差异。滑槽312与第二动平台308相连，人体脚掌放置在脚踏板317上，脚踏板317与第二动平台308之间布置测力传感器316第二动平台308上对称布置四本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，包括可调式固定框架1，刚性驱动的膝关节康复装置2，柔性驱动的踝关节康复装置3，绳索牵引装置4；
2.根据权利要求1所述的一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，所述电动推杆203有三根呈三角形布置，驱动动平台204在矢状面摆动；所述支撑端盖211设置于膝关节姿态测量编码器205与轴承212之间，电动推杆203的两端分别连接转动支架202，其中一端的转动支架202与外框架101连接，另一端的转动支架202与动平台204相连，膝关节限位螺钉213锁附在夹板207上。
3.根据权利要求1所述的一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，所述支撑架206设置U形槽，与膝关节限位螺钉213配合限制夹板207与人体膝关节的转动的极限范围；所述轴承支座305设置U形槽，分别与U形支架310上以及踝关节高度调节杆311上安装的限位螺丝配合，限制踝关节背/跖屈运动超出踝关节的运动范围，以及限制踝关节内/外翻运动超出踝关节的运动范围。
4.根据权利要求1所述的一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人
5.根据权利要求1所述的一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，所述膝关节姿态测量编码器205、内/外翻角度态测量编码器301、背/跖屈角度测量编码器302、以及内/外旋角度测量编码器314为角度测量编码器。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，包括可调式固定框架1，刚性驱动的膝关节康复装置2，柔性驱动的踝关节康复装置3，绳索牵引装置4；
2.根据权利要求1所述的一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，所述电动推杆203有三根呈三角形布置，驱动动平台204在矢状面摆动；所述支撑端盖211设置于膝关节姿态测量编码器205与轴承212之间，电动推杆203的两端分别连接转动支架202，其中一端的转动支架202与外框架101连接，另一端的转动支架202与动平台204相连，膝关节限位螺钉213锁附在夹板207上。
3.根据权利要求1所述的一种柔性驱动的双并联式下肢康复机器人，其特征在于，所述支撑架206设置u形槽，与膝关节限位螺钉213配合限制夹板207与人体膝关节的转动的极限范围；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李贤玉，王海芳，王辉，张炜，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：
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