本發(fā)明涉及一種醫(yī)療康復(fù)器械，具體是一種具有多支撐平臺(tái)的并聯(lián)式軀干康復(fù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的老齡化進(jìn)程加速以及現(xiàn)代生活方式的變化，人體健康問題，尤其是與脊柱及軀干相關(guān)的疾病和損傷，逐漸成為影響人們生活質(zhì)量的重要因素。軀干功能的康復(fù)對提高運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的生活質(zhì)量和自理能力也至關(guān)重要。傳統(tǒng)的軀干康復(fù)訓(xùn)練方法主要依賴于物理治療師的手動(dòng)操作或者使用簡單的輔助器械，效率低，個(gè)性化差且精度不高。

2、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，智能康復(fù)機(jī)器人逐漸成為治療軀干運(yùn)動(dòng)障礙的重要工具。當(dāng)前已有一些康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)被應(yīng)用于軀干及脊柱康復(fù)治療，但大多數(shù)支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)單一，或無法全面地顧及患者軀干的各個(gè)部位。此外，現(xiàn)有的康復(fù)機(jī)器人大多采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)或簡單的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，受到剛度、精度等方面的限制，治療過程中的穩(wěn)定性和精確性不足。

3、相比于串聯(lián)機(jī)器人，基于并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的康復(fù)機(jī)器人在精度、剛性、穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出更好的性能，其具有多自由度、高剛性和高精度控制等優(yōu)勢，能夠在較大負(fù)載下提供精確的運(yùn)動(dòng)控制，適合用于軀干功能的康復(fù)訓(xùn)練。

4、因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠提供多點(diǎn)支撐、有效控制軀干運(yùn)動(dòng)、提高康復(fù)訓(xùn)練精度的并聯(lián)式康復(fù)機(jī)器人，成為了當(dāng)前康復(fù)機(jī)器人技術(shù)亟待解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種具有多支撐平臺(tái)的并聯(lián)式軀干康復(fù)機(jī)器人，該機(jī)器人能靈活調(diào)整患者的醫(yī)療康復(fù)姿態(tài)，并且工作空間范圍大、承載力高。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種具有多支撐平臺(tái)的并聯(lián)式軀干康復(fù)機(jī)器人，其特征在于：包括由上而下依次穿戴在人體上的軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)與軀干外骨骼底座，所述軀干外骨骼上平臺(tái)通過三條分支連接所述軀干外骨骼中間平臺(tái)與所述軀干外骨骼底座；

4、所述三條分支為兩條第一分支和一條第二分支；所述第一分支包括rus分支主體和第一rrr連接結(jié)構(gòu)，所述第二分支包括rru分支主體和第二rrr連接結(jié)構(gòu)；

5、所述rus分支主體包括依次連接在所述軀干外骨骼底座與所述軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第一虎克鉸、第二連桿和第一球鉸，所述第一rrr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在所述第一連桿與所述軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七連桿、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九連桿以及第七轉(zhuǎn)動(dòng)副；

6、所述rru分支主體包括依次連接在所述軀干外骨骼底座與所述軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四連桿以及第二虎克鉸，所述第二rrr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在所述第三連桿與所述軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七連桿、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九連桿以及第七轉(zhuǎn)動(dòng)副；

7、或者，

8、所述三條分支為兩條第三分支和一條第四分支；所述第三分支包括rus分支主體和第一prr連接結(jié)構(gòu)，所述第四分支包括rru分支主體和第二prr連接結(jié)構(gòu)；

9、所述rus分支主體包括依次連接在所述軀干外骨骼底座與所述軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第一虎克鉸、第二連桿和第一球鉸，所述第一prr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在所述第一連桿與所述軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第一移動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八連桿和八轉(zhuǎn)動(dòng)副；

10、所述rru分支主體包括依次連接在所述軀干外骨骼底座與所述軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四連桿和第二虎克鉸，所述第二prr連接結(jié)構(gòu)依次連接在所述第三連桿與所述軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第二移動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八連桿和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副。

11、所述軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)以及軀干外骨骼底座均由箍帶圍擋成與人體軀干相適合的橢圓形；所述第二分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的短軸上，所述第二分支與軀干外骨骼中間平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼中間平臺(tái)的短軸上，所述第二分支與所述軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的短軸上；所述第一分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的長軸上，所述第一分支與軀干外骨骼中間平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼中間平臺(tái)的長軸上，所述第一分支與所述軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的長軸上；

12、同理，所述第四分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的短軸上，所述第四分支與軀干外骨骼中間平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼中間平臺(tái)的短軸上，所述第四分支與所述軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的短軸上；所述第三分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的長軸上，所述第三分支與軀干外骨骼中間平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼中間平臺(tái)的長軸上，所述第三分支與所述軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的長軸上。

13、所述第二分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)以及軀干外骨骼底座的三個(gè)連接點(diǎn)上下對應(yīng)，每條第一分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)以及軀干外骨骼底座的三個(gè)連接點(diǎn)上下對應(yīng)；所述第四分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)以及軀干外骨骼底座的三個(gè)連接點(diǎn)上下對應(yīng)，每條第三分支與所述軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)以及軀干外骨骼底座的三個(gè)連接點(diǎn)上下對應(yīng)。

14、所述第一移動(dòng)副包括所述第一連桿以及滑動(dòng)設(shè)置在第一連桿上的滑塊，所述第二移動(dòng)副包括所述第三連桿以及滑動(dòng)設(shè)置在第三連桿上的滑塊。

15、所述第一分支的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及所述第一虎克鉸連接所述第一連桿的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線相互平行；所述第二分支的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及所述第二虎克鉸連接所述第四連桿的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線相互平行；所述第三分支的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及所述第一虎克鉸連接所述第一連桿的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線相互平行；所述第四分支的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線以及所述第二虎克鉸連接所述第四連桿的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線相互平行。

16、所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)副以及所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副均為驅(qū)動(dòng)副，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過齒輪減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。

17、一種用于軀干康復(fù)的并聯(lián)多支撐式外骨骼機(jī)器人，其特征在于：包括由上而下依次穿戴在人體上的軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)與軀干外骨骼底座，所述軀干外骨骼上平臺(tái)通過五條分支連接所述軀干外骨骼中間平臺(tái)與所述軀干外骨骼底座；所述軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)以及軀干外骨骼底座均由箍帶圍擋成與人體軀干相適合的橢圓形。

18、所述五條分支包括一條第五分支和四條第六分支；

19、所述第五分支包括rru分支主體和第三rrr連接結(jié)構(gòu)；所述第六分支包括rus分支主體和第四rrr連接結(jié)構(gòu)；

20、所述rru分支主體包括依次連接在軀干外骨骼上平臺(tái)與軀干外骨骼底座之間的第三虎克鉸、第五連桿、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六連桿以及第九轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第三rrr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在所述第五連桿與所述軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七連桿、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九連桿以及第七轉(zhuǎn)動(dòng)副；

21、所述rus分支主體包括依次連接在軀干外骨骼上平臺(tái)與軀干外骨骼底座之間的第一球鉸、第二連桿、第一虎克鉸、第一連桿以及第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第四rrr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在所述第一連桿與所述軀干外骨骼中間平臺(tái)之間第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七連桿、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九連桿以及第七轉(zhuǎn)動(dòng)副；

22、或者，所述五條分支包括一條第七分支以及四條第八分支；

23、所述第七分支包括rru分支主體和第三prr連接結(jié)構(gòu)；所述第八分支包括rus分支主體和第四prr連接結(jié)構(gòu)；

24、所述rru分支主體包括依次連接在軀干外骨骼上平臺(tái)與軀干外骨骼底座之間的第三虎克鉸、第五連桿、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六連桿以及第九轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第三prr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在第六連桿與軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第三移動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八連桿和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第三移動(dòng)副包括連接第五轉(zhuǎn)動(dòng)副的滑塊以及與滑塊滑動(dòng)配合的第六連桿；

25、所述rus分支主體連接在軀干外骨骼上平臺(tái)與軀干外骨骼底座之間的第一球鉸、第二連桿、第一虎克鉸、第一連桿以及第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第四prr連接結(jié)構(gòu)包括依次連接在第一連桿與軀干外骨骼中間平臺(tái)之間的第四移動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八連桿以及第八轉(zhuǎn)動(dòng)副，第四移動(dòng)副包括連接第五轉(zhuǎn)動(dòng)副的滑塊以及與滑塊滑動(dòng)配合的第一連桿。

26、所述五條分支分別與三個(gè)固定單元(即軀干外骨骼上平臺(tái)、軀干外骨骼中間平臺(tái)與軀干外骨骼底座)均設(shè)有一個(gè)連接點(diǎn)，并且每個(gè)固定單元上的兩兩相鄰連接點(diǎn)之間的距離基本相同。此外，每個(gè)固定單元上與第五分支或第七分支的連接點(diǎn)位于穿戴者的背部，三個(gè)固定單元上的該連接點(diǎn)上下對應(yīng)設(shè)置。其余四條分支也沿著三個(gè)固定單元的周向依次布置，并且每條分支在三個(gè)固定單元上的三個(gè)連接點(diǎn)也上下基本對應(yīng)設(shè)置。

27、所述第五分支中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，所述第六分支中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，所述第七分支中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行且垂直于第三移動(dòng)副軸線，所述第八分支中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行且垂直于第四移動(dòng)副軸線。

28、所述第五分支中與所述第七分支，第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九轉(zhuǎn)動(dòng)副均為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均為第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的齒輪減速機(jī)構(gòu)；

29、距離所述第五分支最近的兩個(gè)第六分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的齒輪減速機(jī)構(gòu)；距離所述第七分支最近的兩個(gè)第八分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的齒輪減速機(jī)構(gòu)。

30、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與齒輪減速機(jī)構(gòu)均固定在對應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸接耳上。

31、本發(fā)明的有益效果是：

32、本發(fā)明可以靈活調(diào)整患者在醫(yī)療康復(fù)過程中的姿態(tài)，結(jié)構(gòu)緊湊、工作空間范圍大、靈巧性好、承載力高等顯著優(yōu)點(diǎn)，有助于患者在康復(fù)過程中保證運(yùn)動(dòng)的平衡，提高康復(fù)效率。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)個(gè)性化康復(fù)訓(xùn)練方案可以提高康復(fù)訓(xùn)練的科學(xué)性，使用量化評價(jià)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)康復(fù)治療過程的標(biāo)準(zhǔn)化，并提高機(jī)器人的可操作性和適用范圍，能夠在治療過程中為患者提供更加穩(wěn)定和舒適的支撐，提升機(jī)器人在精確控制患者軀干運(yùn)動(dòng)方面的能力。