便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人，其包括依次连接的髋关节部件、大腿支撑部件、膝关节部件、小腿支撑部件和踝关节脚部部件；其中髋关节部件及膝关节部件均采取电机驱动螺旋副带动连杆的方式，进而带动关节运动，驱动机构体积轻巧，适合穿戴且便于携带。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人。
技术介绍
目前针对下肢功能障碍的康复治疗主要依赖于治疗师一对一或多对一的徒手训练，难以实现高强度、有针对性和重复性的康复训练要求，人工训练的成本很高。目前有关下肢康复训练的机器人，就康复训练模式主要有吊挂跑步式、坐卧式。就关节运动的驱动模式而言，主要有链条驱动式、气动式、液压驱动式等机械驱动模式。这些训练模式或驱动模式，一个共同的特点是驱动机构体积庞大，不适合穿戴，更不具有便携功 能，且同时需要多位辅助人员进行辅助。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统下肢康复训练的机器人的驱动机构体积庞大不适合穿戴的问题，提供一种驱动机构轻巧、适合穿戴、便于携带的便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人。一种便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人，包括依次连接的髋关节部件、大腿支撑部件、膝关节部件、小腿支撑部件和踝关节脚部部件；其中所述髋关节部件包括髋关节支撑件、第一螺旋副组件、髋关节运动件、腿部运动件、第一连杆及第一驱动电机，所述第一螺旋副组件包括第一螺旋轴和与第一螺旋轴螺旋连接的第一螺旋滑块，所述第一螺旋轴的一端安装在髋关节支撑件中，所述第一螺旋轴的另一端与第一驱动电机的输出轴连接，所述第一螺旋滑块与第一连杆转动连接，所述第一连杆同时与髋关节运动件转动连接，并且所述髋关节支撑件、髋关节运动件及腿部运动件依次转动连接，其中所述髋关节运动件与所述髋关节支撑件转动连接形成允许大腿向前摆动的自由度，所述腿部运动件与所述髋关节运动件转动连接形成允许大腿侧向摆动的自由度；所述大腿支撑部件固定在所述腿部运动件上；所述膝关节部件包括膝关节支撑件、固定在所述膝关节支撑件上且与所述大腿支撑部件固定连接的大腿连接件、第二驱动电机、第二螺旋副组件、第二连杆及与所述膝关节支撑件转动连接的膝关节运动件，所述第二螺旋副组件包括第二螺旋轴和与第二螺旋轴螺旋连接的第二螺旋滑块，所述第二螺旋轴的一端安装在所述膝关节支撑件上，所述第二螺旋轴的另一端与所述第二驱动电机的输出轴连接，所述第二连杆的两端分别与所述第二螺旋滑块和所述膝关节运动件转动连接；所述小腿支撑部件固定在所述膝关节运动件上。在其中一个实施例中，还包括与所述第一螺旋滑块滑动连接的第一导杆，所述第一导杆固定在所述髋关节支撑件上；还包括与所述第二螺旋滑块滑动连接的第二导杆，所述第二导杆固定在所述膝关节支撑件上。在其中一个实施例中，还包括第四连杆轴、膝关节运动件转动轴及限位杆，其中所述膝关节支撑件的底部设有第二枢接空腔，所述膝关节运动件的上部设有两个枢接部，所述枢接部上分别设有通孔，所述两个枢接部容纳在所述第二枢接空腔中，所述第四连杆轴穿过其中一个枢接部上的通孔并将所述膝关节运动件与所述第二连杆转动连接，所述膝关节运动件转动轴穿过另一个枢接部上的通孔并将所述膝关节运动件与所述膝关节支撑件转动连接。在其中一个实施例中，所述膝关节支撑件的底部上开设有与所述枢接空腔连通的限位孔，所述限位杆定位在所述限位孔中并位于所述两个枢接部之间。在其中一个实施例中，还包括手柄、卡扣轴、手柄转轴、弹簧轴及弹簧，所述腿部运动件具有正面、侧面及底面，其中所述侧面和大腿向前的方向对应，所述侧面上开设有侧面凹槽，所述正面上开设有正面固定孔和与所述侧面凹槽连通的正面槽孔，所述底面上开设有底面安装孔，其中卡扣轴可滑动地安装在所述正面槽孔中，所述弹簧轴固定在所述侧面凹槽中，所述弹簧的两端分别扣在所述卡扣轴和所述弹簧轴上，所述手柄通过所述手柄转轴与所述正面固定孔的配合可转动地安装在所述腿部运动件上，所述手柄具有分别位于所述侧面凹槽内外的推拉部及操作部，所述推拉部与所述弹簧相抵接；所述大腿支撑部件包 括一端插入到所述底面安装孔中的大腿支撑杆，所述大腿支撑杆上开设有与所述卡扣轴卡扣配合的防脱槽，所述手柄转动时压缩弹簧并带动所述卡扣轴与所述防脱槽达成或解除卡扣配合，所述大腿支撑杆的另一端与所述膝关节部件固定连接。在其中一个实施例中，所述大腿支撑杆还设有与所述手柄的操作部卡扣配合的止转槽。在其中一个实施例中，所述小腿支撑部件包括小腿支撑杆和与所述小腿支撑杆固定在一起的小腿绷带盘，所述小腿支撑杆分别与所述膝关节部件和所述踝关节脚部部件固定连接。在其中一个实施例中，所述踝关节脚部部件包括鞋履、固定在鞋履上的踝关节座，及小腿支撑套，所述小腿支撑套与所述小腿支撑杆固定连接，所述小腿支撑套与所述踝关节座之间通过活动球铰接以形成踝关节脚部部件任意方向的自由度。在其中一个实施例中，还包括腰部支撑部件，所述腰部支撑部件包括用以固定到人体上的腰部固定部件和固定在所述髋关节支撑件上的腰部活动部件，其中所述腰部活动部件上固定有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴上安装有驱动齿轮，所述腰部固定部件具有与所述驱动齿轮啮合的齿轮。在其中一个实施例中，所述腰部活动部件包括腿部部件支撑板、固定在腿部部件支撑板上的腰部固定部件支撑轴，所述腿部部件支撑板固定在所述髋关节支撑件上，所述第三驱动电机安装在腿部部件支撑板上；所述腰部固定部件包括腰部垫板，所述齿轮固定在所述腰部垫板上且安装在所述腰部固定部件支撑轴上。上述便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人，髋关节部件、膝关节部件均采取电机驱动螺旋副带动连杆的方式，进而带动关节运动，驱动机构体积轻巧，适合穿戴且便于携带。附图说明图I为本实施方式外骨骼机器人的分解图2至图3为髋关节部件分解后各元件的结构示意图；图4为髋关节部件中的腿部运动件与大腿支撑部件连接状态的剖视图；图5为髋关节部件组合后的剖视图；图6为大腿支撑部件的分解图；图7为大腿支撑杆的局部放大图；图8至图9为膝关节部件分解后各元件的结构示意图；图10为膝关节部件组合后的剖视图；图11为小腿支撑部件的分解图； 图12为踝关节脚部部件的分解图；图13至图14为腰部支撑部件分解后各元件的结构示意图；图15为腰部支撑部件的组装图；图16为本实施方式外骨骼机器人站姿示意图；图17为本实施方式外骨骼机器人走姿示意图；图18为本实施方式外骨骼机器人坐姿示意图。具体实施例方式请参考图I及图16至图18，本实施方式的便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人包括依次连接并组成完整腿部部件的髋关节部件I、大腿支撑部件2、膝关节部件3、小腿支撑部件4、踝关节脚部部件5，及与髋关节部件I固定连接的腰部支撑部件6。请参考图2和图3，髋关节部件I包括第一驱动电机I. I、第一联轴器I. 2、第一电机座I. 3、第一轴承I. 4、第一螺旋轴I. 5、第一螺旋滑块I. 6、第一连杆轴I. 7、第一连杆I. 8、第一导杆I. 9、第二轴承I. 10、髋关节支撑件I. 11、第二连杆轴I. 12、髋关节转动轴I. 13、髋关节运动件I. 14、腿部运动件转动轴I. 15、腿部运动件I. 16、手柄转轴I. 17、手柄I. 18、弹簧轴I. 19、弹簧I. 20及卡扣轴1.21。下面详述各元件之间的组装关系。第一驱动电机I. I安装在第一电机座I. 3上。第一电机座I. 3固定在髋关节支撑件I. 11的顶部。第一联轴器I. 2位于第一电机座I. 3内并与第一驱动电机I. I的输出轴连接。第一轴承I. 4也安装在第一电机座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式可穿戴下肢康复及助行外骨骼机器人，其特征在于，包括依次连接的髋关节部件、大腿支撑部件、膝关节部件、小腿支撑部件和踝关节脚部部件；其中所述髋关节部件包括髋关节支撑件、第一螺旋副组件、髋关节运动件、腿部运动件、第一连杆及第一驱动电机，所述第一螺旋副组件包括第一螺旋轴和与第一螺旋轴螺旋连接的第一螺旋滑块，所述第一螺旋轴的一端安装在髋关节支撑件中，所述第一螺旋轴的另一端与第一驱动电机的输出轴连接，所述第一螺旋滑块与第一连杆转动连接，所述第一连杆同时与髋关节运动件转动连接，并且所述髋关节支撑件、髋关节运动件及腿部运动件依次转动连接，其中所述髋关节运动件与所述髋关节支撑件转动连接形成允许大腿向前摆动的自由度，所述腿部运动件与所述髋关节运动件转动连接形成允许大腿侧向摆动的自由度；所述大腿支撑部件固定在所述腿部运动件上；所述膝关节部件包括膝关节支撑件、固定在所述膝关节支撑件上且与所述大腿支撑部件固定连接的大腿连接件、第二驱动电机、第二螺旋副组件、第二连杆及与所述膝关节支撑件转动连接的膝关节运动件，所述第二螺旋副组件包括第二螺旋轴和与第二螺旋轴螺旋连接的第二螺旋滑块，所述第二螺旋轴的一端安装在所述膝关节支撑件上，所述第二螺旋轴的另一端与所述第二驱动电机的输出轴连接，所述第二连杆的两端分别与所述第二螺旋滑块和所述膝关节运动件转动连接；所述小腿支撑部件固定在所述膝关节运动件上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新宇，彭安思，刘园园，王灿，正端，徐扬生，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：