【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人医疗器械领域，具体涉及一种基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统。
技术介绍
1、下肢外骨骼技术不仅用于康复训练，还在残疾人辅助、劳动力增强、老年护理、军事和体育训练等领域得到广泛应用。
2、下肢外骨骼技术是一个充满潜力的领域，已经取得了显著进展。现有的下肢外骨骼技术通常致力于提供行走支持、康复和残疾人辅助功能。然而，它依旧在许多方面存在缺陷，以下是现有技术存在的局限性：
3、缺乏生物力学数据采集：大多数传统下肢外骨骼缺乏内置传感器，不能实时监测患者的生物力学数据。这导致了在康复和行走支持中缺乏对患者运动情况的详细了解。
4、缺乏智能自适应性：传统外骨骼通常具有静态参数，难以自动适应不同的活动或患者需求。它们通常不能根据患者的生物力学状态自动调整。
5、有限的数据传输和云连接：外骨骼设备通常不支持将数据传输到云端或进行远程监测。这限制了医疗专业人员实时监测患者的能力。
6、个性化不足：传统下肢外骨骼缺乏个性化治疗的能力，因为它们通常不能根据患者的特定需要进行调整。
7、过度依赖医疗专业人员：调整和操作传统外骨骼通常需要医疗专业人员的介入，患者无法自主控制或自动调整设备。
8、治疗效果不稳定：由于上述限制，传统外骨骼的治疗效果可能因患者的不同需求和生物力学状态而有所不同。
9、传统的外骨骼数据检测手段通常相对单一且有限，这可能会导致数据的不够精准。以下是一些与传统外骨骼数据检测相关的局限性：
10、有限的传感器
11、不足的数据多样性：传统外骨骼传感器通常只关注特定参数，无法提供有关用户的完整生物力学信息。例如，它们可能缺乏有关肌肉活动、力的测量以及运动协调的信息。
12、静态参数：传统外骨骼通常设置为静态参数，难以自适应地调整以适应不同的活动或用户需求。这限制了设备在不同情况下的性能。
13、有限的反馈：传统外骨骼可能缺乏实时反馈机制，无法提供用户在使用过程中所需的即时信息。
14、依赖用户输入：一些传统外骨骼需要用户主动提供信息或操作设备，而这对于一些用户，尤其是康复患者或残疾人来说，可能会造成困难。
15、传统外骨骼数据检测手段在提供全面、准确、自适应和实时的生物力学数据方面存在一定的限制。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统。
2、本专利技术采用的技术方案是：基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，包括主控制器、智能膝关节、外骨骼系统以及云端处理器，所述的主控制器分别与智能膝关节、云端处理器以及外骨骼系统连接，所述的云端处理器与外骨骼系统连接；
3、所述的智能膝关节，植入人体膝关节，获取生物力学数据，并传到主控制器；
4、所述的主控制器，将生物力学数据进行分析处理，并传送到云端处理器，同时控制外骨骼系统动作；
5、所述的外骨骼系统，接收主控制器的控制信号，进行相应的运动，并将运动参数反馈云端处理器；
6、所述的云端处理器，存储主控制器的生物力学数据，收集外骨骼系统的运动参数，分析生物力学数据和运动参数，形成优化的控制策略，并反馈给主控制器。
7、为更好地实现本专利技术，所述的智能膝关节包括胫骨平台托和与该胫骨平台托连接的传感器部分。
8、为更好地实现本专利技术，所述的传感器部分包括保护壳，在该保护壳中内置有微型pcb板和与该微型pcb板配合的微型电池、加速度计、陀螺仪、力传感器以及角度传感器；所述的微型pcb板设置有与主控制器连接的蓝牙模块和/或wifi模块。
9、为更好地实现本专利技术，所述的外骨骼系统包括具有万向滚轮的底部支撑架，在该底部支撑架上设置有竖直支架，在所述的竖直支架的顶部设置有两根向前延伸且相互平行的滑轨，所述的滑轨的前端通过竖向支撑杆与底部支撑架连接；还包括有外骨骼机构，该外骨骼机构顶部设置有连接臂，该连接臂末端设置有与滑轨配合的滑块，并配合有相应的锁紧螺钉。
10、为更好地实现本专利技术，所述的外骨骼机构包括外骨骼主体，所述的连接臂连接在该外骨骼主体上端，在所述的外骨骼主体的下端配合有腿部助力机构，前端设置有胸部绑缚；在所述的外骨骼主体内设置有与腿部助力机构配合的次控制器和相应的蓄电池，该次控制器设置有与主控制器连接的蓝牙模块和/或wifi模块；所述的次控制器还设置有与云端处理器配合的gprs模块。
11、为更好地实现本专利技术，所述的腿部助力机构包括依次设置的第一连接臂和第二连接臂，所述的第一连接臂通过第一伺服电机与外骨骼主体配合，所述的第二连接臂通过第二伺服电机与第一连接臂配合；所述的第一伺服电机和第二伺服电机与次控制器连接；在所述的第一连接臂的内侧设置有大腿绑缚，在所述的第二连接臂的内侧设置有小腿绑缚。
12、为更好地实现本专利技术，所述的第二连接臂的下端连接有第三连接臂，在该第三连接臂的内侧设置有脚颈绑缚，在所述的第三连接臂的末端设置有脚掌托。
13、为更好地实现本专利技术，在所述的底部支撑架的两侧连接有c型架，所述的竖向支撑杆与c型架的末端连接，在该c型架的底部也设置有万向滚轮。
14、为更好地实现本专利技术，在所述的竖直支架的背部设置有推手。
15、本专利技术的有益效果体现在：本专利技术的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，通过主控制器、智能膝关节、外骨骼系统以及云端处理器等的配合，智能膝关节，植入人体膝关节，获取生物力学数据，并传到主控制器；主控制器，将生物力学数据进行分析处理，并传送到云端处理器，同时控制外骨骼系统动作；外骨骼系统，接收主控制器的控制信号，进行相应的运动，并将运动参数反馈云端处理器；云端处理器，存储主控制器的生物力学数据，收集外骨骼系统的运动参数，分析生物力学数据和运动参数，形成优化的控制策略，并反馈给主控制器，在主控制器自动或手动调整下肢外骨骼的运动参数，以适应不同活动和患者需求大大改善了治疗效果和用户体验，优化了用户的康复过程。
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1.基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：包括主控制器、智能膝关节、外骨骼系统以及云端处理器，所述的主控制器分别与智能膝关节、云端处理器以及外骨骼系统连接，所述的云端处理器与外骨骼系统连接；
2.根据权利要求1所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的智能膝关节包括胫骨平台托(18)和与该胫骨平台托(18)连接的传感器部分(19)。
3.根据权利要求2所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的传感器部分(19)包括保护壳，在该保护壳中内置有微型PCB板和与该微型PCB板配合的微型电池、加速度计、陀螺仪、力传感器以及角度传感器；所述的微型PCB板设置有与主控制器连接的蓝牙模块和/或WiFi模块。
4.根据权利要求1所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的外骨骼系统包括具有万向滚轮(17)的底部支撑架(1)，在该底部支撑架(1)上设置有竖直支架(2)，在所述的竖直支架(2)的顶部设置有两根向前延伸且相互平行的滑轨(5)，所述的滑轨(5)的前端通过竖向支撑杆(4)与底部支撑架(
5.根据权利要求4所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的外骨骼机构包括外骨骼主体(6)，所述的连接臂(7)连接在该外骨骼主体(6)上端，在所述的外骨骼主体(6)的下端配合有腿部助力机构，前端设置有胸部绑缚(15)；在所述的外骨骼主体(6)内设置有与腿部助力机构配合的次控制器和相应的蓄电池，该次控制器设置有与主控制器连接的蓝牙模块和/或WiFi模块；所述的次控制器还设置有与云端处理器配合的GPRS模块。
6.根据权利要求5所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的腿部助力机构包括依次设置的第一连接臂和第二连接臂，所述的第一连接臂通过第一伺服电机(13)与外骨骼主体(6)配合，所述的第二连接臂通过第二伺服电机(14)与第一连接臂配合；所述的第一伺服电机(13)和第二伺服电机(14)与次控制器连接；在所述的第一连接臂的内侧设置有大腿绑缚(9)，在所述的第二连接臂的内侧设置有小腿绑缚(10)。
7.根据权利要求6所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的第二连接臂的下端连接有第三连接臂，在该第三连接臂的内侧设置有脚颈绑缚(11)，在所述的第三连接臂的末端设置有脚掌托(12)。
8.根据权利要求4所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：在所述的底部支撑架(1)的两侧连接有C型架(3)，所述的竖向支撑杆(4)与C型架(3)的末端连接，在该C型架(3)的底部也设置有万向滚轮(17)。
9.根据权利要求4所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：在所述的竖直支架(2)的背部设置有推手(16)。
...【技术特征摘要】
1.基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：包括主控制器、智能膝关节、外骨骼系统以及云端处理器，所述的主控制器分别与智能膝关节、云端处理器以及外骨骼系统连接，所述的云端处理器与外骨骼系统连接；
2.根据权利要求1所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的智能膝关节包括胫骨平台托(18)和与该胫骨平台托(18)连接的传感器部分(19)。
3.根据权利要求2所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的传感器部分(19)包括保护壳，在该保护壳中内置有微型pcb板和与该微型pcb板配合的微型电池、加速度计、陀螺仪、力传感器以及角度传感器；所述的微型pcb板设置有与主控制器连接的蓝牙模块和/或wifi模块。
4.根据权利要求1所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的外骨骼系统包括具有万向滚轮(17)的底部支撑架(1)，在该底部支撑架(1)上设置有竖直支架(2)，在所述的竖直支架(2)的顶部设置有两根向前延伸且相互平行的滑轨(5)，所述的滑轨(5)的前端通过竖向支撑杆(4)与底部支撑架(1)连接；还包括有外骨骼机构，该外骨骼机构顶部设置有连接臂(7)，该连接臂(7)末端设置有与滑轨(5)配合的滑块(8)，并配合有相应的锁紧螺钉。
5.根据权利要求4所述的基于智能膝关节植入物的下肢外骨骼系统，其特征在于：所述的外骨骼机构包括外骨骼主体(6)，所述的连接臂(7)连接在该外骨骼...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈星光，卢学浩，高嘉齐，王子淇，
申请(专利权)人：北京市春立正达医疗器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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