[发明专利]一种轻量化腰椎辅助康复外骨骼机器人

说明书

一种轻量化腰椎辅助康复外骨骼机器人，包括背部脊椎牵引机构、脊椎腰部仿生结构、脊椎腰部驱动机构、智能可调松紧腰带、腹部固定支撑机构、脊椎康复外骨骼腿固定机构、背部支撑机构、脊椎外骨骼手持终端和驱动控制盒。脊椎腰部驱动机构在驱动控制盒的控制下，沿背部支撑机构运动，引起脊椎腰部仿生机构仿生变形，带动穿戴者实现腰椎前后屈伸牵引运动训练；背部脊椎牵引机构在驱动控制盒的控制下上下移动，实现腰椎以上人体载荷经过背部支撑机构、腹部固定支撑机构传递到脊椎外骨骼腿部固定机构，对穿戴者实现腰椎上下牵引康复训练。本发明采用了集成化设计，体积更小，提高了负载自重比，实现智能可穿戴以及多姿态康复训练。

技术领域

本发明涉及一种外骨骼机器人，特别涉及一种轻量化腰椎辅助康复的外骨骼机器人，属于服务医疗机器人领域。

背景技术

腰椎病是一种严重影响人们工作生活能力的常见病、多发病。人们的身体多数处于亚健康的状态，由于人体长时间缺乏活动锻炼，肌肉无力，血液循环不畅，造成腰椎间小关节囊松弛，加速了椎体的改变，特别是腰椎间盘突出症、劳损等问题，从而导致腰椎间盘突出等病症的人群在加速增大。据国家卫生部统计，我国腰椎病患者已突破2亿，腰间盘突出症患者占全国总人数的15.2％，因腰椎病而丧失生活自理能力的人数仅次于脑血管病名例第二。多年以来腰椎病患者一直呈上升趋势，而且逐年以惊人的速度由中老年向青壮年扩展。腰椎间盘突出等腰椎病已逐渐成为威胁我国人民健康，阻碍经济文化发展的重要疾病之一。医学上为了矫正颈、脊、腰椎变形，通常采取对椎骨施加外力的方法，例如由正骨医师来进行推拿按摩治疗。

机器人诞生至今，已经被广泛的应用在各个领域，如工业自动化制造、服务医疗和军工装备等行业都是机器人热点行业。传统机器人虽然依然活跃在工业制造服务等领域，但是时代的发展使得人们的生产、生活、娱乐、医疗和服务等需求日益新颖，传统机器人无论在结构、控制和智能化方面都无法满足这些要求，人们需要更为轻便、更为集成、更为智能的机器人，并要求机器人能够安全的与人协作。但已被广泛投入各个领域的机器人，普遍存在着以下问题：(1)辅助康复机械结构上大而笨重结构采用刚性大的钢铁等材料，无法满足人机耦合性和舒适度，负载自重比低；(2)辅助康复工作环境特定单一并且是预知的，机器人基座基本固定不动就可完成工种任务，缺乏灵活性；(3)智能程度高低不等。有的腰椎康复辅助设备结构功能简单粗放，如坐位式牵引机构，智能固定上线牵引康复；现有较为智能的三维多功能牵引床，优点可进行多姿态康复训练，缺点：整机笨重，需要辅助人员操作、场景固定，控制器安装在控制柜中，控制线为外部走线多而杂，并一般配备较大的控制柜，电机驱动和运动规划等都由控制柜实现，这种分离式安装导致维修繁琐，存有很多安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供一种轻量化腰椎辅助康复外骨骼机器人，把传统的驱动控制器功能和驱动机构集成在背部结构中，体积更小，提高了负载自重比，实现智能可穿戴以及多姿态康复训练。

本发明所采用的技术方案是：

一种轻量化腰椎辅助康复外骨骼机器人，包括背部脊椎牵引机构、腰部曲线牵引机构、腹部固定支撑机构、脊椎康复外骨骼腿固定机构、背部支撑机构、脊椎外骨骼手持终端和驱动控制盒；

其中，腰部曲线牵引机构包括脊椎腰部仿生结构、脊椎腰部驱动机构及智能可调松紧腰带；背部支撑机构自上而下设置有两个滑动槽，背部脊椎牵引机构滑动安装于背部支撑机构的上滑动槽中，脊椎腰部驱动机构的上端滑动安装于背部支撑机构的下滑动槽中，脊椎腰部驱动机构的下端固定在背部支撑机构上；

智能可调松紧腰带固定在背部支撑机构上，脊椎腰部仿生机构顶端轴与脊椎腰部驱动机构铰接，脊椎腰部驱动机构在驱动控制盒的控制下，沿背部支撑机构运动，引起脊椎腰部仿生机构仿生变形，带动穿戴者实现腰椎前后屈伸牵引运动训练；

腹部固定支撑机构与背部支撑机构固连，脊椎康复外骨骼腿固定机构对称铰接于腹部固定支撑机构的左右两侧，脊椎外骨骼手持终端挂在腹部固定支撑机构的一侧，驱动控制盒安装于腹部固定支撑机构的背部；