[发明专利]一种基于索驱动腿部康复机构装置

说明书

本发明提供了一种基于索驱动腿部康复装置，该装置由传速运动系统、索驱动系统和腿部连接结构组成。所述传速运动系统可以由跑步机组成，安装铝制型材组装，支撑索驱动系统，并提供安全运动范围；索驱动系统由电动机、联轴器、减速装置、绳索卷筒、绳索、导向滑轮和力传感器组成；腿部连接系统将驱动绳索通过两个可以相对转动的运动环连接到腿部。本发明可以实现辅助腿部运动功能，为腿部康复训练应用要求提供一种新型、安全、低惯量的装置类型。

技术领域

本发明属于康复医疗技术领域，特别涉及一种基于绳索驱动腿部康复机构装置。

背景技术

据统计资料，中国2017年脑血管病患者死亡率约23％，位于农村主要疾病死亡率首位，城市第三位。脑卒中指因为急性脑血管循环障碍导致的局限性或者弥散性脑功能缺损综合症。我国每年脑卒中新发病患者约200万人，75％～80％患者留有残疾。由于高死亡率和高致残率影响，脑卒中已经成为导致成人死亡和残疾的主要病因。针对脑卒中患者的运动功能障碍，存在一些康复疗法。将日常活动的动作分解成一系列基本动作模式，分别刺激机体不同部位的肌肉群，提高肌肉力量，保持关节的灵活性。为了恢复正确的运动反应，患者需要集中进行大量重复的简单动作训练，逐步增加训练难度直至恢复正常的运动功能。目前，传统康复训练需要在康复医生的辅助下完成一系列的康复运动。这种训练方式效率低且劳动强度大。随着人口老龄化和脑血管病年轻化趋势的发展，日益增长的治疗需求与专业康复医生的短缺成为急需解决的医疗服务矛盾之一。

为了解决上述矛盾，许多研究人员针对不同的运动部位，研发了对应的康复医疗辅助设备。总体分为两类，即刚性驱动机构和索驱动机构。刚性驱动康复机构需要增加主动或被动自由度，解决旋转轴线变化的情况。这种增加自由度的设计方法使康复机械结构更加复杂。腰部康复柔索机器人将上肢固定，完成患者腰椎三自由度转动康复训练。基于混合驱动的上肢康复机器人设计，采用了绳索作为驱动件控制机器人的运动。比较两种驱动方案，由于绳索具有质量小和柔性驱动等特点，在患者与康复设备交互过程中，能够提高患者的主动性，减少刚性杆件导致的约束感和不适性。从安全角度出发，绳索驱动方式可以有效降低运动构件的质量，提高训练过程中人机交互的安全性能。

针对现有的问题予以研究改良，提供一种基于绳索驱动腿部康复机构装置，旨在通过该机构，为腿部康复训练应用要求提供一种新型、安全、低惯量的装置类型。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于绳索驱动腿部康复机构装置，以解决现有技术中惯量大、机构复杂和重构性能差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于绳索驱动腿部康复机构装置，采用柔性绳索代替刚性杆件作为执行部件，绳索连接点可以根据身高和腿部受伤位置进行布置。柔性绳索质量小、惯量小，增强了在人机交互过程中机构的安全性能，适合于空间人机交互要求的康复训练运动结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于索驱动腿部康复训练装置，包括传速运动系统和用于安装在腿部的腿部连接结构，所述腿部连接结构通过绳索连接有索驱动系统；所述索驱动系统包括前索驱动系统和后索驱动系统；腿部连接结构处于前索驱动系统和后索驱动系统之间；所述腿部连接结构包括安装到小腿上的小腿部连接结构和安装到大腿上的大腿部连接结构。

进一步的改进，与大腿部连接结构连接的绳索和与小腿部连接结构连接的绳索相互平行布置或者交叉布置。

进一步的改进，所述传速运动系统处于腿部连接结构正下方；前索驱动系统和后索驱动系统分别安装在传速运动系统两端。

进一步的改进，所述传速运动系统为跑步机。

进一步的改进，所述索驱动系统包括电动机，电动机通过联轴器连接有减速器，减速器连接有绳索卷筒，绳索缠绕在绳索卷筒上；绳索卷筒轴接在传速运动系统两端。

进一步的改进，所述腿部连接结构由外环和内环组成，其中外环连接绳索，内环固定在腿部。