本發(fā)明涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械領(lǐng)域的機器人，具體涉及一種家庭型下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人。

背景技術(shù)：

每年都有相當(dāng)數(shù)量的人由于疾病和交通事故等原因造成下肢功能障礙，而且人數(shù)呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢。由于大部分患者的起居生活都需要專人照料，給家庭和社會帶來了沉重的負擔(dān)。因此，設(shè)法改善并恢復(fù)患者的獨立行走能力是康復(fù)治療努力的首要目標(biāo)。

臨床醫(yī)學(xué)證明，科學(xué)合理的康復(fù)訓(xùn)練能夠維持和改善關(guān)節(jié)活動度，預(yù)防廢用性肌萎縮和關(guān)節(jié)僵硬，并且能夠有效地刺激本體感受器，對患側(cè)肢體進行促通。傳統(tǒng)的康復(fù)治療大多采用治療師與患者多對一的訓(xùn)練方式，不僅效率低成本高，而且在醫(yī)療資源嚴重緊缺的情況下，這種治療方式很難滿足所有患者的康復(fù)需求。因此，下肢康復(fù)機器人的出現(xiàn)，為下肢功能障礙的患者提供了一種全新的治療手段。為此，歐美、日本等發(fā)達國家的科研工作者和醫(yī)療機構(gòu)率先展開了對下肢康復(fù)機器人技術(shù)的研究，目前研究較為成熟的有l(wèi)okomat，hapticwalker，lopes以及alex等。

現(xiàn)有的下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人雖然有很多的優(yōu)勢，但也存在著缺陷和不足。下肢康復(fù)機器人的系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穿戴過程繁瑣，價格昂貴，一般只適用于大型醫(yī)院和康復(fù)中心，難以應(yīng)用于一般家庭當(dāng)中，故而無法保證患者的康復(fù)訓(xùn)練時間。另外康復(fù)機器人有些尺寸的不可調(diào)或調(diào)節(jié)范圍有限，極易造成患者肢體的不適，影響康復(fù)訓(xùn)練效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對當(dāng)前下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人存在的問題，設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，使用方便，體積適中，適合家庭使用的，可以根據(jù)使用者的身體尺寸參數(shù)調(diào)節(jié)機構(gòu)尺寸和相對位置，滿足使用者個性化需求的下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種家庭型下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人，包括機架、支撐背板和連接板，所述支撐背板設(shè)置在機架上部的一側(cè)，所述支撐背板上設(shè)有兩條豎直的滑槽，所述連接板上設(shè)有兩條與滑槽配合的導(dǎo)軌，兩條導(dǎo)軌上均設(shè)有高度一致的螺桿，所述支撐背板上沿兩條導(dǎo)軌的走向設(shè)有兩排通孔，兩排通孔的高度一一對應(yīng)；兩個螺桿穿過兩個同一高度的通孔后分別用緊固手輪固定；所述連接板的前面設(shè)有水平滑槽，所述水平滑槽的兩個側(cè)壁上均設(shè)有位置一一對應(yīng)的螺栓孔；所述水平滑槽內(nèi)通過螺栓固定有兩套外骨骼訓(xùn)練器，兩套外骨骼訓(xùn)練器的結(jié)構(gòu)相同且左右對稱布置；所述外骨骼訓(xùn)練器包括直角形的髖部固定桿、髖關(guān)節(jié)固定板、大腿支架第一大腿桿、第二大腿桿、第一小腿桿和第二小腿桿；所述髖部固定桿的一個直桿嵌裝在所述水平滑槽內(nèi)，所述髖關(guān)節(jié)固定板固定在所述髖部固定桿的另一個直桿的端部；所述大腿支架的一端與所述髖關(guān)節(jié)固定板鉸接，所述大腿支架的另一端順次地與所述第一大腿桿、第二大腿桿、所述第一小腿桿和第二小腿桿首尾端相連，其中，所述第二大腿桿與所述第一小腿桿之間為鉸接；所述第一小腿桿上設(shè)有小腿支架；所述髖部固定桿和所述第一大腿桿上均固定有一個驅(qū)動器支架，所述大腿支架與固定在所述髖部固定桿上的驅(qū)動器支架之間、所述小腿支架與固定在所述第一大腿桿上的驅(qū)動器支架之間均連接有一個驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置包括電機，所述電機上設(shè)有固定板，所述電機的輸出軸上設(shè)有主動帶輪，所述固定板上固定有一個軸套，所述軸套內(nèi)通過滾針軸承支承一螺母，所述螺母的外形為階梯軸，所述階梯軸的大直徑軸段與所述滾針軸承配合，所述階梯軸的小直徑軸段上固定有被動帶輪，所述被動帶輪通過同步帶與所述主動帶輪同步轉(zhuǎn)動；所述螺母內(nèi)裝配有滾珠絲杠；設(shè)置在所述大腿支架與髖部固定桿上的驅(qū)動器支架之間的驅(qū)動裝置中的所述軸套固定該驅(qū)動器支架上，所述滾珠絲杠的一端為自由端，所述滾珠絲杠的另一端通過絲杠螺母與所述大腿支架鉸接；設(shè)置在所述小腿支架與第一大腿桿上的驅(qū)動器支架之間的驅(qū)動裝置中的所述軸套固定該驅(qū)動器支架上，所述滾珠絲杠的一端為自由端，所述滾珠絲杠的另一端通過絲杠螺母與所述小腿支架鉸接。

本發(fā)明中，所述第一大腿桿與所述第二大腿桿之間、所述第一小腿桿與第二小腿桿之間的連接均采用套桿式插接。

本發(fā)明中所述支撐背板上的滑槽為燕尾槽結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中配備有多條綁帶。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明解決了當(dāng)前下肢外骨骼康復(fù)機器人存在的問題，針對使用者需求，設(shè)計了一款家庭型下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人。該機器人結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，使用方便，體積小，適合使用者在家進行康復(fù)訓(xùn)練；且可以根據(jù)使用者的身體尺寸參數(shù)調(diào)節(jié)機構(gòu)尺寸和相對位置，滿足使用者個性化康復(fù)訓(xùn)練需求，康復(fù)效果良好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明家庭型下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人的立體示意圖；

圖2是圖1所示康復(fù)訓(xùn)練機器人的背面圖；

圖3是本發(fā)明中外骨骼訓(xùn)練器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中所示所述第一大腿桿與所述第二大腿桿之間套桿式插接示意圖；

圖5是本發(fā)明中驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-機架2-螺栓3-外骨骼訓(xùn)練器4-連接板

5-緊固手輪6-支撐背板30-髖部固定桿31-髖關(guān)節(jié)固定板、

32-髖關(guān)節(jié)連接件33-大腿支架34-軸套35-電機

36-同步帶37-主動帶輪38-從動同步帶輪39-滾珠絲杠

310-連接螺栓311-小腿支架312-第一小腿桿313-驅(qū)動器支架

314-轉(zhuǎn)動軸套315-軸套螺母316-從動帶輪317-電機

318-同步帶319-主動帶輪320-滾珠絲杠321-絲杠螺母

322-第一大腿桿323-連接螺栓324-驅(qū)動器支架325-第二大腿桿

326-連接螺栓327-膝關(guān)節(jié)連接件328-第二小腿桿329-連接螺栓

330-端蓋331-滾針軸承332-螺母333-固定板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明提出的一種家庭型下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機器人，如圖1、2所示，包括機架1、支撐背板6和連接板4，所述支撐背板6設(shè)置在機架1上部的一側(cè)，所述支撐背板6上設(shè)有兩條豎直的滑槽，所述連接板4上設(shè)有兩條與滑槽配合的導(dǎo)軌，兩條導(dǎo)軌上均設(shè)有高度一致的螺桿，如圖2所示，所述支撐背板6上沿兩條導(dǎo)軌的走向設(shè)有兩排通孔7，兩排通孔7的高度一一對應(yīng)；兩個螺桿穿過兩個同一高度的通孔7后分別用緊固手輪5固定。根據(jù)不同使用者的身高，可以將兩個螺桿插在不同高度的通孔7中，從而將所述外骨骼訓(xùn)練器3的高度布置在一個合適的高度。

所述連接板4的前面設(shè)有水平滑槽，所述水平滑槽的兩個側(cè)壁上均設(shè)有位置一一對應(yīng)的螺栓孔；所述水平滑槽內(nèi)通過螺栓固定有兩套外骨骼訓(xùn)練器，兩套外骨骼訓(xùn)練器的結(jié)構(gòu)相同且左右對稱布置。

本發(fā)明中，如圖3所示，所述外骨骼訓(xùn)練器包括直角形的髖部固定桿30、髖關(guān)節(jié)固定板31、大腿支架33第一大腿桿322、第二大腿桿325、第一小腿桿312和第二小腿桿328。

所述髖部固定桿30的一個直桿嵌裝在所述水平滑槽內(nèi)，所述髖關(guān)節(jié)固定板31通過鉸軸(髖關(guān)節(jié)連接件32)固定在所述髖部固定桿30的另一個直桿的端部；所述大腿支架33的一端與所述髖關(guān)節(jié)固定板31鉸接，所述大腿支架33的另一端順次地與所述第一大腿桿322、所述第二大腿桿325、所述第一小腿桿312和所述第二小腿桿328首尾端相連，其中，所述第二大腿桿325與所述第一小腿桿312之間為鉸接，如圖3所示采用鉸軸(膝關(guān)節(jié)連接件327)鉸接，所述第一大腿桿322與所述第二大腿桿325之間的連接采用套桿式插接，如圖4所示，所述第一大腿桿322可在所述第二大腿桿325中移動，然后選擇合適的孔眼用連接螺栓326鎖定，同理，所述第一小腿桿312與所述第二小腿桿328之間的連接和長度的調(diào)節(jié)也是如此，如圖3所示，所述第一小腿桿312與所述第二小腿桿328之間選擇合適的孔眼后用連接螺栓329固定即可。

所述第一小腿桿312上設(shè)有小腿支架311。

所述髖部固定桿30和所述第一大腿桿322上均固定有一個驅(qū)動器支架，所述大腿支架33與固定在所述髖部固定桿30上的驅(qū)動器支架313之間、所述小腿支架311與固定在所述第一大腿桿322上的驅(qū)動器支架324之間均連接有一個驅(qū)動裝置。

如圖5所示，所述驅(qū)動裝置包括電機317，所述電機317上設(shè)有固定板333，所述電機317的輸出軸上設(shè)有主動帶輪319，所述固定板333上固定有一個軸套314，所述軸套314內(nèi)通過滾針軸承331支承一螺母332，所述軸套314設(shè)有端蓋330，所述螺母332的外形為階梯軸，所述階梯軸的大直徑軸段與所述滾針軸承311配合，所述階梯軸的小直徑軸段上固定有被動帶輪316，所述被動帶輪316通過同步帶318與所述主動帶輪319同步轉(zhuǎn)動；所述螺母332內(nèi)裝配有滾珠絲杠320；設(shè)置在所述大腿支架33與髖部固定桿30上的驅(qū)動器支架313之間的驅(qū)動裝置中的所述軸套314固定該驅(qū)動器支架313上，所述滾珠絲杠320的一端穿過螺母332后為自由端，所述滾珠絲杠320的另一端通過絲杠螺母321與所述大腿支架33鉸接。所述主動帶輪319與所述電機317連接，所述從動帶輪316通過連接軸與絲杠螺紋副的螺母332連接，所述電機31通過帶動所述螺母332的轉(zhuǎn)動來帶動所述滾珠絲杠320的伸縮，進而帶動髖部固定桿30與第一大腿桿322之間的髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。

如圖3所示，設(shè)置在所述小腿支架311與第一大腿桿322上的驅(qū)動器支架324之間的驅(qū)動裝置中的所述軸套34固定該驅(qū)動器支架324上，所述滾珠絲杠39的一端為自由端，所述滾珠絲杠39的另一端通過絲杠螺母310與所述小腿支架311鉸接，其驅(qū)動原理與前述的髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動原理相同，從而帶動第二大腿桿325與第一小腿桿312之間的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明中，可以調(diào)節(jié)所述外骨骼訓(xùn)練器3的高度，并且通過調(diào)節(jié)螺栓2與連接板3上水平滑槽側(cè)面螺栓孔位置的不同可以將兩套外骨骼訓(xùn)練器3之間的距離調(diào)整鎖定在一個合適的距離上，從而實現(xiàn)了高度和寬度的調(diào)節(jié)。并且，由于本發(fā)明中第一大腿桿與第二大腿桿之間及第一小腿桿與第二小腿桿之間采用插接后連接并固定，通過選擇固定點的不同可以實現(xiàn)大腿部分和小腿部分長度的可調(diào)。綜上，本發(fā)明可以適應(yīng)不同體型使用者的個性化康復(fù)訓(xùn)練需求。

另外，本發(fā)明中，所述支撐背板6上的滑槽為燕尾槽結(jié)構(gòu)，連接板4還可以通過榫卯結(jié)構(gòu)與支撐背板6連接，便于拆裝，且可使連接板4均勻受力。

本發(fā)明中，實現(xiàn)髖關(guān)節(jié)活動的驅(qū)動裝置及實現(xiàn)膝關(guān)節(jié)活動的驅(qū)動裝置具有獨立調(diào)節(jié)的功能，因此使得本發(fā)明具有模塊化程度高、結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點。而且，兩套外骨骼訓(xùn)練器互不影響，它們之間既可以進行協(xié)調(diào)動作，也可以對單側(cè)肢體進行單獨的康復(fù)訓(xùn)練，增加了本發(fā)明的適應(yīng)性和實用性。

本發(fā)明中配備有多條綁帶，用于將使用者與康復(fù)訓(xùn)練機器人的位置固定。

在使用過程中，首先根據(jù)使用者的身體尺寸，調(diào)節(jié)兩套骨骼訓(xùn)練器的安裝高度及左右兩側(cè)外骨骼訓(xùn)練器之間的寬度距離，然后根據(jù)使用者的下肢大小腿肢段的長度，調(diào)節(jié)大腿部分和小腿部分的長度，以便使機器人關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線與特定的使用者關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線一致，避免了外骨骼系統(tǒng)因與人體身體尺寸不匹配而造成的附加壓力，從而達到更好的康復(fù)訓(xùn)練效果。

另外，使用者在使用時，可以通過控制電機的旋轉(zhuǎn)運動，方便地實現(xiàn)步態(tài)規(guī)律在步幅、步頻上的調(diào)整。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。