[发明专利]穿戴式下肢外骨骼康复机器人

说明书

一.技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种穿戴式下肢外骨骼康复机器人 

二.背景技术

本发明以恢复、提升慢性骨关节疾病患者、脊髓损伤患者及脑损伤患者的行走能力为目标的。目前在下肢功能障碍患者中，大部分由骨关节疾病引起，其余主要由脊髓损伤及脑损伤引起。 

对于绝大多数的下肢功能障碍患者，目前尚无有效的临床康复方案。虽然也有相关的临床康复手段提出，但目前并未有能很好的设备和方案能实现这些要求，急需要利用新技术、新方法和先进手段，研究、实现一种能帮助这些患者安全、及时、合理定量、有效、可进行重复训练的智能康复训练设备。因此，本发明的穿戴式下肢外骨骼康复机器人正是能够有效解决上述问题的新兴智能康复训练设备。 

目前康复机器人主要有两种：辅助型康复机器人和康复训练机器人。辅助性康复机器人主要是帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，该类产品有机器人轮椅、机器人护士、机器人假肢、机器人外骨骼等。康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练；按驱动方式划分，外骨骼机器人一般分为液压驱动、气压驱动和电气驱动。这三种驱动方式各有优缺点。 

三.发明内容

本发明穿戴式下肢外骨骼康复机器人采用电气驱动方式，即采用无刷直流电机结合减速器与关节直接耦合的驱动方式，结构简单，重量较小，易于操作。 

一种穿戴式下肢外骨骼康复机器人，包括依次连接的起辅助支撑作用的腰部结构部件、有驱动能力的髋关节部件、可调节长度的大腿部件、有驱动能力的膝关节部件、可调节长度的小腿部件、可锁死的踝关节结构部件。其特征在于：所述的腰部结构部件与有驱动能力的髋关节部件，传递人体体重到所述的可调节长度的大腿部件，所述的大腿部件与所述的有驱动能力的膝关节部件相连，传递重力到所述的可调节长度的小腿部件，最终传递到所述的踝关节部件，与地面接触，实现辅助行走的效果。 

所述的起辅助支撑作用的腰部结构部件，包括电控箱托架、可调宽度的腰部连杆、自动调节髋关节外展/内收的结构组件。 

所述的自动调节髋关节外展/内收的结构组件，包括转动副、可伸缩腰杆、活塞杆、 弹簧、活塞缸体、活塞盖。其特征在于所述的有驱动能力的髋关节的第二支撑件通过转动副与可伸缩腰杆相连接。所述活塞杆固定在所述有驱动能力的髋关节的第二支撑件上，并插入所述活塞缸体，所述活塞缸体装入弹簧，形成髋关节的外展/内收被动自由度。 

所述髋驱动关节部件，主要包括髋关节保护外盖、髋关节第一支撑件、电机支撑外盖、电机、减速器、减速器支撑外盖、轴承支撑板、轴承、输出轴、编码盘、髋关节第二支撑件。所述电机固定在髋关节第一支撑件和电机支撑外盖内，并与减速器相连接；减速器的减速端与输出轴连接并装入减速器支撑外盖；轴承装入轴承支撑板、减速器支撑外盖和输出轴之间，以便输出轴输出旋转做功；输出轴与髋关节第二支撑件连接；编码盘连接在髋关节第二支撑件外侧，检测关节位置信息；最后形成的完整的髋关节部件。 

所述的可调节长度的大腿部件，包括内杆、外杆、绑带固定装置、连接螺栓。 

所述的有驱动能力的膝关节部件，包括膝关节保护外盖、电机第一支撑外盖、电机第二支撑外盖、电机、减速器、减速器支撑外盖、膝关节第一支撑件、轴承、输出轴、编码盘、膝关节第二支撑件。其特征在于，所述的电机固定在电机第一支撑外盖和电机第二支撑外盖内，并与减速器相连接；减速器的减速端与输出轴连接并装入减速器支撑外盖；轴承装入膝关节第一支撑件、减速器支撑外盖和输出轴之间，以便输出轴输出旋转做功；输出轴与膝关节第二支撑件连接；编码盘连接在膝关节第二支撑件外侧，检测关节位置信息；最后形成的完整的膝关节部件。 

所述的可调节长度的小腿部件，包括内杆、外杆、绑带固定装置、连接螺栓。 

所述的可锁死的踝关节结构部件，包括外骨骼机器人脚、踝关节支撑件、旋转副、可锁死端盖。其特征在于，依据辅助患者行走以及康复的需要可以用螺钉将所述的可锁死端盖拧紧，踝关节即被锁死。 

为实现位置闭环控制，在所述的髋关节和膝关节轴的一端安装有旋转编码器作为位置传感器。