下肢康復(fù)機(jī)器人用可轉(zhuǎn)動(dòng)式外骨骼機(jī)械腿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療康復(fù)器械，尤其涉及一種下肢康復(fù)機(jī)器人用可轉(zhuǎn)動(dòng)式外骨骼機(jī)械腿。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，眾多科研工作者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)都開展了下肢康復(fù)機(jī)器人的相關(guān)研究，并取得了有價(jià)值的研究成果，商業(yè)化的下肢康復(fù)機(jī)器人有英國MikeTopping公司1987年研制的Handy Ιο其次另一種成功進(jìn)入市場的康復(fù)機(jī)器人是荷蘭Exact Dynamics公司開發(fā)的MANUS康復(fù)機(jī)器人。早期研發(fā)的康復(fù)機(jī)器人均以單自由度為主，代表性的產(chǎn)品有美國的NUSTEP康復(fù)器、德國的THERA.Vital智能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，坐臥式的康復(fù)機(jī)器人最具代表性的是瑞士的W0RTEC公司研發(fā)的M0T10NMAKER，該機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)3自由度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和關(guān)節(jié)訓(xùn)練，但價(jià)格昂貴。在我國，下肢機(jī)器人的開發(fā)還在研制階段。
[0003]目前全國有各級(jí)各類殘疾人康復(fù)訓(xùn)練服務(wù)機(jī)構(gòu)近2萬個(gè)，對(duì)康復(fù)設(shè)備的需求量非常大。但是目前康復(fù)機(jī)器訓(xùn)練機(jī)器人不足之一是外骨骼機(jī)械腿裝置復(fù)雜，處于左右兩側(cè)，患者上下儀器困難，必須依靠康復(fù)師的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的協(xié)助才能完成，產(chǎn)品難以推廣和商業(yè)化，因此開發(fā)一種下肢康復(fù)機(jī)器人用可轉(zhuǎn)動(dòng)式外骨骼機(jī)械腿，可以消除左右占位影響，方便病人上下機(jī)器，減少康復(fù)師的準(zhǔn)備工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的，就是為了解決上述問題，提供一種新型的下肢康復(fù)機(jī)器人用可轉(zhuǎn)動(dòng)式外骨骼機(jī)械腿。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種下肢康復(fù)機(jī)器人用可轉(zhuǎn)動(dòng)式外骨骼機(jī)械腿，其包括:
[0006]底座；
[0007]髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，架設(shè)在底座上并可左右調(diào)節(jié)；
[0008]機(jī)械腿固定臺(tái)，共兩個(gè)分別連接在髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的左右兩側(cè)，并可在髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)下沿底座左右移動(dòng)；
[0009]機(jī)械腿，共兩個(gè)分別連接在兩個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)上，并可隨機(jī)械腿固定臺(tái)左右移動(dòng)；
[0010]所述兩個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)中，至少一個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)的本體分為固定臺(tái)上部和固定臺(tái)下部，固定臺(tái)上部和固定臺(tái)下部可轉(zhuǎn)動(dòng)相連并設(shè)有鎖定機(jī)構(gòu)相互鎖定，解除鎖定后固定臺(tái)上部可向外轉(zhuǎn)動(dòng)；相應(yīng)機(jī)械腿與固定臺(tái)上部活動(dòng)相連。
[0011]所述髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括絲桿固定臺(tái)、絲桿、絲桿螺母和電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；絲桿固定臺(tái)安裝在底座上，絲桿穿過絲桿固定臺(tái)設(shè)置，絲桿的左右兩端分別連接左右絲桿螺母，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在絲桿固定臺(tái)上并和絲桿傳動(dòng)相連，左右絲桿螺母分別與左右兩個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)固定相連，啟動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左右兩個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)的相向或相背運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左右兩個(gè)機(jī)械腿相向或相背移動(dòng)。
[0012]所述機(jī)械腿固定臺(tái)包括固定臺(tái)本體，在固定臺(tái)本體的下部設(shè)有滑塊，上部設(shè)有扶手，在底座上設(shè)有線性導(dǎo)軌，機(jī)械腿固定臺(tái)通過滑塊與線性導(dǎo)軌滑動(dòng)相連實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)；所述固定臺(tái)本體包括左右兩塊固定板，左右兩塊固定板之間形成用于安裝機(jī)械腿的空間。
[0013]所述機(jī)械腿包括大腿機(jī)構(gòu)、小腿機(jī)構(gòu)和踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，大腿機(jī)構(gòu)與機(jī)械腿固定臺(tái)活動(dòng)連接，小腿機(jī)構(gòu)與大腿機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接，踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與小腿機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接。
[0014]所述大腿機(jī)構(gòu)包括大腿驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸、大腿連桿、大腿推桿、大腿套筒、腿托和大腿長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；大腿驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸與機(jī)械腿固定臺(tái)的左右兩塊固定板活動(dòng)連接，大腿連桿與大腿驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸傳動(dòng)相連，大腿推桿與大腿連桿固定相連并與機(jī)械腿固定臺(tái)的左右兩塊固定板活動(dòng)連接，大腿套筒套裝在大腿推桿上并通過大腿長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與大腿推桿可調(diào)節(jié)相連，實(shí)現(xiàn)大腿長度可調(diào)，腿托安裝在大腿套筒的內(nèi)側(cè)；所述小腿機(jī)構(gòu)與大腿套筒活動(dòng)相連。
[0015]所述小腿機(jī)構(gòu)包括小腿驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸、膝關(guān)節(jié)連接件、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸、小腿推桿、小腿套筒和小腿長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；小腿驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸安裝在大腿機(jī)構(gòu)上，膝關(guān)節(jié)連接件的一端與小腿驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸傳動(dòng)相連，另一端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸活動(dòng)連接在大腿套筒前端，小腿推桿通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸與大腿套筒可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，小腿套筒套裝在小腿推桿上并通過小腿長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與小腿推桿可調(diào)節(jié)相連，實(shí)現(xiàn)小腿長度可調(diào)，所述踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與小腿套筒活動(dòng)相連。
[0016]所述踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括踝關(guān)節(jié)步進(jìn)電機(jī)、減速增力機(jī)構(gòu)和腳蹬，踝關(guān)節(jié)步進(jìn)電機(jī)安裝在小腿套筒的外側(cè)，減速增力機(jī)構(gòu)設(shè)置在小腿套筒內(nèi)并與踝關(guān)節(jié)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)相連，腳蹬安裝在小腿套筒的內(nèi)側(cè)并與減速增力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)相連。
[0017]在踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與小腿機(jī)構(gòu)的活動(dòng)連接部設(shè)有踝關(guān)節(jié)角度傳感器，在小腿機(jī)構(gòu)與大腿機(jī)構(gòu)的活動(dòng)連接部設(shè)有膝關(guān)節(jié)角度傳感器，在腳蹬底部兩側(cè)分別設(shè)有壓力傳感器，在兩個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)旁邊的底座上分別設(shè)有機(jī)械腿移動(dòng)限位光電傳感器。
[0018]采用本實(shí)用新型的裝置，可以實(shí)現(xiàn)下肢運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練功能，下肢評(píng)估功能，趣味游戲交互功能，其中被動(dòng)訓(xùn)練包括雙腿交替步行模擬訓(xùn)練，雙腿同步模擬下蹲站起屈伸訓(xùn)練，單關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練適合不同關(guān)節(jié)病患者的需要。
[0019]同步屈伸模擬下蹲站起功能，調(diào)節(jié)左右電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)來說實(shí)現(xiàn)，訓(xùn)練時(shí)間選擇可選擇。讓患者坐在座椅上，固定好小腿，大腿，并讓其左右腳分別踩在左右腳踏板上；訓(xùn)練時(shí)配有刺激有趣的聲音效果和畫面背景效果，其目的增加患者訓(xùn)練的趣味性，以達(dá)到最佳的訓(xùn)練效果。訓(xùn)練可根據(jù)患者特點(diǎn)，采取循序漸進(jìn)的方式逐漸提高速度，加大難度，實(shí)現(xiàn)患者逐漸康復(fù)訓(xùn)練的要求。
[0020]系統(tǒng)可以根據(jù)患者的需要實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)的單關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)左右腿的膝關(guān)節(jié)的同步運(yùn)動(dòng)，踝關(guān)節(jié)的同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的活動(dòng)度的練習(xí)，訓(xùn)練時(shí)配有刺激有趣的聲音效果和畫面背景效果，訓(xùn)練可根據(jù)患者特點(diǎn)，采取循序漸進(jìn)的方式逐漸提高速度，加大難度，實(shí)現(xiàn)患者逐漸康復(fù)訓(xùn)練的要求。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]1)將至少一個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)本體分為固定臺(tái)上部和固定臺(tái)下部，并使固定臺(tái)上部和固定臺(tái)下部可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，固定臺(tái)上部可向外轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)病人上座椅時(shí)，將機(jī)械腿外旋，方便康復(fù)師的操作，克服了病人上下時(shí)機(jī)械腿的占位影響。
[0023]2)髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有調(diào)節(jié)兩個(gè)機(jī)械腿之間的寬度的功能，可滿足髖關(guān)節(jié)寬窄不同的訓(xùn)練者的訓(xùn)練要求，避免了因兩個(gè)機(jī)械腿之間的距離太寬或太窄引起的不適，保證了患者的訓(xùn)練強(qiáng)度和安全調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了舒適的個(gè)性化的訓(xùn)練。
[0024]3)兩個(gè)機(jī)械腿的大腿機(jī)構(gòu)、小腿機(jī)構(gòu)和踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)單獨(dú)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)單關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，也可實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的同步運(yùn)動(dòng)，以及實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的活動(dòng)度的練習(xí)，訓(xùn)練時(shí)采取循序漸進(jìn)的方式逐漸提高速度，加大難度，實(shí)現(xiàn)患者逐漸康復(fù)訓(xùn)練的要求。
[0025]4)在下肢的各關(guān)節(jié)部位采用先進(jìn)的位置空間傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)的無線傳輸，評(píng)估數(shù)據(jù)采用無線傳輸模式至操作顯示器，克服了使用復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)來限制運(yùn)動(dòng)范圍的缺點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型中所涉及的下肢康復(fù)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型的使用狀態(tài)圖；
[0028]圖3、圖4為本實(shí)用新型中的機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本實(shí)用新型中的底座的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖6為本實(shí)用新型中的一個(gè)機(jī)械腿固定臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7、圖8為本實(shí)用新型中傳感器安裝狀態(tài)示意圖；
[0032]圖9為本實(shí)用新型中的髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖10為本實(shí)用新型中的機(jī)械腿調(diào)節(jié)狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參見圖1，本實(shí)用新型所涉及的下肢康復(fù)機(jī)器人，包括底座1、座椅3、髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4、機(jī)械腿固定臺(tái)5、機(jī)械腿6和配重控制箱7。
[0035]配合參見圖5，本實(shí)用新型中的底座1包括底板11，在底板11下面安裝有四個(gè)腳輪12，在底板11上面安裝有線性導(dǎo)軌54和絲桿固定臺(tái)41。
[0036]配合參見圖9，本實(shí)用新型中的髖關(guān)節(jié)寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4架設(shè)在底座上并可左右調(diào)節(jié)。其包括絲桿固定臺(tái)41、絲桿42、絲桿螺母43和電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)44 ;絲桿固定臺(tái)41安裝在底座上，絲桿42穿過絲桿固定臺(tái)設(shè)置，絲桿的左右兩端分別連接左右絲桿螺母43，電機(jī)