一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械與鍛煉器械領(lǐng)域的機(jī)器人，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常人體步態(tài)軌跡與軌跡速度的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著老齡化社會的到來、鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、工業(yè)的不斷發(fā)展、以及現(xiàn)代交通工具的廣泛使用，我國患下肢功能障礙的人群逐年攀升，并需要得到治療。經(jīng)臨床試驗(yàn)與相關(guān)理論可知，對于運(yùn)動失能的人群而言，通過藥物治療與一定的手術(shù)治療能夠緩解患者的病情，但其效果有限，行走能力相對病前仍有較大差別，而重復(fù)的康復(fù)治療能有效緩解病癥，促進(jìn)功能恢復(fù)。因此，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家都以下肢重復(fù)運(yùn)動訓(xùn)練為目標(biāo)，研制了多種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。這些機(jī)器人主要包括Lokomat、Auto-Ambulator、GaitTrainer等，這些機(jī)器人功能齊備，但系統(tǒng)復(fù)雜、控制困難、價格高昂難以在一般家庭得到廣泛應(yīng)用。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號201010543205.6公開了“坐式外骨骼下肢康復(fù)機(jī)器人”，該機(jī)器人通過電機(jī)驅(qū)動腳部完成圓形軌跡運(yùn)動，經(jīng)由末端帶動捆綁在外骨骼上的下肢完成康復(fù)訓(xùn)練動作，然而其圓形軌跡過于簡單，與正常人體步態(tài)差距很大，康復(fù)效果欠佳。中國專利號201410073019.9公開了“一種家用小型的下肢康復(fù)鍛煉機(jī)器人”，該機(jī)器人利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連桿上一點(diǎn)產(chǎn)生了與人體步態(tài)類似的類橢圓軌跡，但仍與正常步態(tài)型有較大差別，尤其在軌跡速度方面相差較大。中國專利號201210277695.9公開了“一種通過綁縛腳與小腿帶動人進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的裝置”通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)合成產(chǎn)生了一種上部為圓弧一部分，下部是近似直線的軌跡，在很大程度上逼近了步態(tài)軌跡，但其在軌跡速度方面只能通過電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。美國專利號US201 1/0077562A1公開了 “GAITTRAINING DEVICE”，該機(jī)器人通過Stephenson六桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了人體正常步態(tài)軌跡綜合，但其軌跡速度需通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，增加了機(jī)器人復(fù)雜性與成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)人體正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，使用本發(fā)明可以根據(jù)康復(fù)訓(xùn)練者的身體特征及康復(fù)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠產(chǎn)生與康復(fù)訓(xùn)練對象相匹配的標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)型，并通過腳部末端運(yùn)動帶動下肢運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練動作，進(jìn)而達(dá)到更好的康復(fù)訓(xùn)練效果的目的。此外，該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，且僅需電機(jī)勻速驅(qū)動即可滿足步態(tài)軌跡速度需求，因而制造成本低、訓(xùn)練效果佳。除被動訓(xùn)練外，本發(fā)明還能夠?qū)崿F(xiàn)主動訓(xùn)練模式，以為不同康復(fù)訓(xùn)練對象完成適宜的康復(fù)訓(xùn)練模式。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，包括機(jī)架、動力裝置和傳動裝置，所述機(jī)架的頂部設(shè)有減重支撐系統(tǒng)，所述機(jī)架的下部、且呈左右對稱地設(shè)有兩套均與所述傳動裝置相連的腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)，所述機(jī)架的底部設(shè)有站立臺；所述減重支撐系統(tǒng)包括與所述機(jī)架相連的支撐立柱，所述支撐立柱的頂部設(shè)有向前延伸的懸臂，所述懸臂的前端設(shè)有減震繩索，所述減震繩索上設(shè)有綁帶連接桿，所述綁帶連接桿的兩端均設(shè)有一綁帶;兩套腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同；腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)包括設(shè)置在所述機(jī)架一側(cè)的扶手，所述扶手的下側(cè)設(shè)有一個由一個凸輪機(jī)構(gòu)和一個七桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu);所述凸輪機(jī)構(gòu)包括由所述傳動裝置帶動的曲柄上設(shè)有的溝槽凸輪，所述溝槽凸輪的溝槽內(nèi)設(shè)有的凸輪滾子，以及與所述凸輪滾子鉸接的推桿。所述七桿機(jī)構(gòu)包括所述曲柄，與所述推桿固連的滑塊，以及與所述滑塊依次鉸接的滑塊連桿、第一三軸連桿、第二三軸連桿和連架桿，所述第一三軸連桿與所述曲柄相連，所述第二三軸連桿上鉸接有踏板;所述滑塊設(shè)置在一與機(jī)架固定的滑槽內(nèi)；兩套腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)中的曲柄在安裝時具有180°的相位差。
[0006]進(jìn)一步講，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，其中，所述第一三軸連桿的三個鉸接點(diǎn)分別與所述滑塊連桿、第二三軸連桿和所述曲柄鉸接。
[0007]所述第二三軸連桿的三個鉸接點(diǎn)分別與第一三軸連桿、連架桿和所述踏板鉸接。
[0008]兩套腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)的外側(cè)均設(shè)有擋板。
[0009]所述凸輪機(jī)構(gòu)用于控制七桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中踏板的軌跡。
[0010]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述的機(jī)器人屬于站立式康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，該機(jī)器人避免了臥式與坐式康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人不能提供足底力的缺點(diǎn)，此外，更重要的是，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)人體正常步態(tài)型，本發(fā)明踏板處產(chǎn)生的運(yùn)動軌跡能夠很好的接近正常人體步態(tài)軌跡及軌跡速度，較其他末端驅(qū)動機(jī)器人具有更好的康復(fù)性能。同時，本發(fā)明只需通過電機(jī)勻速驅(qū)動即可滿足步態(tài)軌跡速度需求，減少了對電機(jī)速度進(jìn)行控制部分的成本。相對外骨骼機(jī)器人而言，本發(fā)明通過腳部驅(qū)動，帶動下肢完成康復(fù)訓(xùn)練動作，減少了驅(qū)動器數(shù)量及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠有效降低機(jī)器人制造成本，從而具有較高的推廣價值。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明中減重支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明中腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是圖3所示腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的另一側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:
[0016]1-減重支撐系統(tǒng)2-右腿運(yùn)動輔助系統(tǒng) 3-左腿運(yùn)動輔助系統(tǒng)
[0017]10-支撐立柱11-懸臂12-減震繩索
[0018]13-綁帶連接桿14-綁帶15-箱體
[0019]16-扶手17-安裝架18-擋板
[0020]19-站立臺20-滑槽21-滑塊連桿[0021 ]22-連架桿 23-第二三軸連桿 24-第一三軸連桿
[0022]25-踏板26-滑塊27-推桿
[0023]28-曲柄29-凸輪滾子28c_溝槽凸輪
[0024]A-曲柄的固定點(diǎn)
[0025]B-連架桿的固定點(diǎn)
[0026 ]H-踏板與第二三軸連桿鉸接點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種能夠?qū)崿F(xiàn)正常步態(tài)型的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，包括機(jī)架、動力裝置和傳動裝置，機(jī)架上設(shè)有用于放置動力裝置的箱體15，所述動力裝置可采用勻速電機(jī)，所述機(jī)架的頂部設(shè)有減重支撐系統(tǒng)1，所述機(jī)架的下部、且呈左右對稱地設(shè)有兩套均與所述傳動裝置相連的腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)，所述動力裝置通過傳動裝置與兩套腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)相連，為腿部運(yùn)動輔助系統(tǒng)提供驅(qū)動力，所述機(jī)架的底部設(shè)有站立臺19，站立臺19與地面相連。
[0029]如圖2所示，所述減重支撐系統(tǒng)1包括與所述機(jī)架相連的支撐立柱10，所述支撐立柱10的頂部設(shè)有向前延伸的懸臂11，所述懸臂11的前端設(shè)有減震繩索12，所述減震繩索12上設(shè)有綁帶連接桿13，所述綁帶連接桿13的兩端均設(shè)有一綁帶14，使用時，通過綁帶14與人體上半身相連，為康復(fù)訓(xùn)練對象提供身體支撐，減小施加