[发明专利]下肢行走功能康复用外骨骼康复机器人与控制系统及方法

说明书

一种下肢行走功能康复用外骨骼康复机器人及其控制系统与方法，该机器人从上至下依次包括靠背、髋关节动力源、髋关节组件、腰部组件、大腿杆组件、膝关节动力源、膝关节组件、小腿杆组件、踝关节组件、足部踏板。本下肢外骨骼康复机器人运用仿生学原理设计驱动方案，增加踝关节主动自由度，通过主动牵拉患者跟腱肌肉加快其踝关节功能的恢复速度；腰部组件、连杆机构以及足部踏板采用碳纤维复合材料，保持强度同时减轻结构重量与体积；腰部宽度、大腿长度和小腿长度均设置无极可调功能，并配有柔性绑带，最大程度满足使用者穿戴舒适度要求。本发明既可以作为行走失能患者的代步工具，也可以通过主动式训练帮助脑卒中患者重新获得行走能力。

技术领域

本发明涉及医疗用康复设备技术领域，尤其适用于行走障碍、身体康复、截瘫患者机能训练与辅助运动等，更具体地说，特别涉及一种下肢行走功能康复用外骨骼康复机器人以及用于对该机器人进行控制的控制系统与控制方法。

背景技术

功能是指组织、器官、肢体等的特征性活动，如手的功能是利用工具劳动，下肢的功能是支撑身体和走路，对于患有下肢行走功能障碍的患者而言，其行走能力受限，甚至是无法进行行走。

在现有技术中，下肢行走功能障碍康复工具主要是行走康复器，一种典型的行走康复器，其具体结构为：包括有一个板式结构的主体，在主体的两侧设置不锈钢支腿，在主体的上侧设置扶手。患者握住扶手，以支腿作为支撑进行缓慢移动，从而达到康复训练的目的。

上述的行走康复器功能单一，仅限于轻度下肢行走功能障碍的患者，对于重症患者或者是无法行走的患者而言，上述的行走康复器就无法发挥康复训练功能。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，如何提供一种适用于下肢行走功能障碍重症患者的行走康复器，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种下肢行走功能康复用外骨骼康复机器人，包括有：

腰部支撑系统，所述腰部支撑系统包括有腰部组件、靠背以及腰部柔性绑带；

髋关节系统，所述髋关节系统包有髋关节动力源、髋关节组件；

腿部运动系统，所述腿部运动系统包括有大腿杆组件、膝关节动力源、膝关节组件、小腿杆组件；

脚部系统，所述脚部系统包括有踝关节组件以及足部踏板；

其中，所述靠背的前端与所述腰部柔性绑带相连，所述靠背的后端与所述腰部组件连接，于所述靠背的背面设置有用于供电的电源以及具有控制功能的控制模组；

所述髋关节动力源固定设置于所述腰部组件上、并与所述电源以及所述控制模组连接，所述髋关节组件固定设置于所述腰部组件，所述髋关节组件通过铰接方式与所述大腿杆组件连接，所述髋关节动力源通过所述髋关节组件与所述大腿杆组件动力连接、并可驱动所述大腿杆组件相对于所述腰部组件转动；

所述膝关节动力源固定设置于所述大腿杆组件上、并与所述电源以及所述控制模组连接，所述大腿杆组件以及所述小腿杆组件通过所述膝关节组件铰接，所述膝关节动力源通过所述膝关节组件与所述小腿杆组件动力连接、并可驱动所述小腿杆组件相对于所述大腿杆组件转动；

所述踝关节组件通过胶接方式与所述小腿杆组件连接，所述踝关节组件与所述足部踏板连接；

于所述大腿杆组件上设置有大腿绑缚支架以及大腿柔性绑带，于所述小腿杆组件上设置有小腿绑缚支架以及小腿柔性绑带。

优选地，所述髋关节动力源包括有第一伺服电机以及与所述第一伺服电机动力配合连接的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠与所述大腿杆组件铰接；所述膝关节动力源包括有第二伺服电机以及与所述第二伺服电机动力配合连接的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠与所述小腿杆组件铰接。