[实用新型]一种下肢康复训练机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗康复训练的机器人技术，具体为一种脑卒中或脊椎中枢神经损伤导致下肢行动不便的患者使用的下肢康复训练机器人。

背景技术

随着经济的持续快速发展和人口出生率的降低，我国已进入人口老龄化社会。在老龄人群中有大量的脑血管疾病患者。近年来，患脑血管疾病的老年人患脑卒中的人数不断增多，而且呈现年轻化趋势。据统计，我国每年发生脑卒中病人达200万，现幸存脑卒中病人约600万至700万，其中450万病人生活不能自理，尤其是下肢运动能力的丧失给他们的生活带来极大不便。已得过脑中风的患者，还易复发，每复发一次，加重一次。所以，更需要采取有效措施预防复发。据卫生部经济研究所报告，脑卒中给我国带来的经济负担达400亿元。

临床医学证明，脑卒中患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，早期开展康复训练不仅能够维持关节活动度，防止关节挛缩，而且能够明显提高患者运动功能的最终恢复程度。目前，脑卒中患者下肢康复训练的主要方法是理疗师对患者进行“手把手”的训练，这种康复训练模式存在着诸多弊端。

外骨骼是一种可以附着在或穿戴在使用者身体上帮助使用者康复训练的人机一体化机械装置。采用外骨骼康复机器人进行康复训练，可以通过人的“智力”来控制外骨骼机器人，使用机器人的“体力”来带动患者的康复运动。这种方式可能彻底解决目前康复训练中存在的各种问题。就下肢康复设备而言，国内市面上的产品功能单一，其应用范围仅限于局部关节，没能实现整个下肢各关节的协调康复训练。外骨骼作为康复机器人的一个重要分支，利用其来评估、重建和提高残疾肢体运动灵活性的研究已成为对下肢康复训练的热点研究课题。

康复机器人技术在欧美等国家得到了科研工作者和医疗机构的普遍重视。许多研究机构都开展了有关的研究工作，近年来取得了一些有价值的成果。如美国麻省理工大学的科学家在2000年研制了名为MIT-MAUS的手臂康复训练机器人样机，并投入了临床试验，收到了良好的应用效果。美国斯坦福大学也在2000年推出了THE ARM GUIDE和MIME型手臂康复训练机器人样机。美国的RUTGERS大学开展了脚部康复机器人的研究，并研制了RUTGER踝关节康复机器人样机。德国弗朗霍费尔研究所研制的绳驱动式康复机器人，在步态分析、绳驱动并联机器人技术方面取得了一些研究成果。瑞士苏黎士联邦工业大学(FTH)在汉诺威2001年世界工业展览会上展出了名为LOKOMAT的下肢康复机器人。

我国对康复机器人的研究起步比较晚，辅助型康复机器人的研究成果相对较多，康复训练机器人方面的研究成果则比较少。清华大学在国内率先研制了卧式下肢康复训练机器人样机，在这项成果中采用了虚拟现实技术。哈尔滨工程大学研制的卧式下肢康复训练机器人是通过步态和姿态控制来控制机器人模拟正常人行走的步态、踝关节的运动姿态；通过控制重心来控制机器人的运动规律；两个系统协调运动带动下肢做行走运动，实现对下肢各个关节的运动训练。通过对患者的被动步态训练来达到康复的目的。

这些下肢康复机器人的现有技术中，存在着共同的缺陷：体积庞大，过于笨重，而且功能单一，价格昂贵，不能满足实际应用的需要，不利于康复训练技术的推广。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是，设计一种下肢康复训练机器人。该机器人基于拟人化设计，采用模块化、集成化设计，模拟人体下肢的运动方式，可根据人的下肢长短进行调整，适合不同身高的人使用，同时体积小，低成本，功能全，训练高效率，安全舒适，便于使用、维护和推广。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是：设计一种下肢康复训练机器人，该机器人包括外骨骼式机械结构和独立于该机械结构的控制系统两部分；

所述外骨骼式机械结构包括由腰部机构左右对称依次连接的大腿机构和小腿机构；所述腰部机构与大腿机构连接处是仿人髋关节结构，具有三个自由度，其中，大腿屈伸的髋关节自由度为提供向前行走动力的主动自由度，采用髋关节直流伺服力矩电机和谐波齿轮减速进行驱动，其余两个自由度为小范围的被动自由度，分别是侧方外展内收运动自由度和旋内旋外运动自由度，由腰部机构与大腿机构连接的柔性连接板提供；所述大腿机构与小腿机构连接处为仿人膝关节，具有一个膝关节屈伸自由度，采用膝关节直流伺服力矩电机和谐波齿轮减速驱动；所述的腰部机构包括腰部连接板和与其左右对称连接的柔性连接板；所述的腰部机构、左、右大腿机构和左、右小腿机构分别安装有把人体的相应部位与机器人连接在一起的柔性连接带；