[发明专利]可平衡自重的下肢康复机器人及其使用方法

权利要求书

1.一种可平衡自重的下肢康复机器人，其包括带平衡自重装置的髋关节组件、可自锁保护的膝关节组件、可自锁保护的踝关节组件、绑腿装置和手动调长组件，其特征在于：

所述带平衡自重装置的髋关节组件包括髋关节安装板、髋关节旋转驱动装置、大腿上段和平衡自重装置，所述髋关节旋转驱动装置安装于髋关节安装板上，且其输出端与所述大腿上段固连，所述大腿上段与所述髋关节安装板构成转动副，所述平衡自重装置包括大压缩弹簧、小压缩弹簧、导向筒、大压缩滑块、小压缩滑块、钢丝绳、导向轮、导向弧槽和密封鱼嘴，所述导向弧槽固定安装于所述大腿上段的关节圆周处，所述密封鱼嘴安装于所述导向弧槽内，所述大压缩弹簧的第一端固定安装于所述髋关节安装板上，其第二端与所述大压缩滑块固连，所述小压缩弹簧的第一端固定安装于导向筒内，其第二端与所述小压缩滑块固连，所述导向筒固定连接在所述大腿上段，所述钢丝绳的第一端与大压缩滑块固连，经过大压缩弹簧内部，通过导向弧槽和导向轮进行导向，经过小压缩弹簧内部后，其第二端与小压缩滑块相固连；

所述可自锁保护的膝关节组件包括大腿下段、小腿上段和膝关节旋转驱动装置，所述大腿下段与所述大腿上段构成移动副，所述膝关节旋转驱动装置固定于所述大腿下段，且其输出端与所述小腿上段连接；

所述可自锁保护的踝关节组件包括小腿下段、踝关节旋转驱动装置和L型脚踏板，所述小腿下段与所述小腿上段构成移动副，所述踝关节旋转驱动装置安装于所述小腿下段，其输出端与所述L型脚踏板连接；

所述绑腿装置包括相互连接在一起的调节机构和快装绑带，所述调节机构包括直线运动单元、剪叉机构和锁紧机构，所述剪叉机构与所述直线运动单元连接并借助于所述锁紧机构进行锁紧，所述直线运动单元安装在下肢康复机器人上从而使绑腿装置能够沿腿方向移动，所述直线运动单元包括直线导轨、滑块和限位装置；所述剪叉机构包括底座、第一连杆、第二连杆、支撑平台和外壳；所述底座与所述直线运动单元滑动连接，所述底座与所述直线运动单元接触的侧面设置有滑槽，所述底座借助于滑槽安装成在所述直线运动单元的滑块上；所述底座的两侧分别设置有一个第一连杆和一个第二连杆，每一侧的第一连杆和第二连杆交叉且所述第一连杆的中心轴与所述第二连杆的中心轴重合；

两个第一连杆的第一端与所述底座铰接，两个第一连杆的第二端与所述支撑平台连接；所述两个第二连杆的第一端与所述支撑平台铰接，所述两个第二连杆的第二端与所述底座的滑槽连接；所述锁紧机构包括双向螺杆、螺母和手动旋钮；所述双向螺杆安装在所述底座的滑槽处，所述双向螺杆的两端分别与所述螺母连接，所述手动旋钮与所述双向螺杆的一端连接，用于手动驱动所述双向螺杆转动，使所述螺母在双向螺杆上移动，从而压紧两个第一连杆起到锁紧剪叉机构的作用；

通过所述手动调长组件调节所述小腿下段与所述小腿上段间的位移量，能改变小腿的长度，通过所述手动调长组件调节所述大腿下段与所述大腿上段间的位移量，能改变大腿的长度。

2.根据权利要求1所述的可平衡自重的下肢康复机器人，其特征在于：所述手动调长组件包括折叠手轮、支座、圆锥齿轮组、输入轴、梯形丝杠、加高丝母、直线导轨、滑块和导轨锁，所述支座、所述直线导轨均安装于所述大腿下段，所述手动调长组件的滑块与所述导轨锁均安装于所述大腿上段，所述梯形丝杠和所述加高丝母安装于所述支座上，所述圆锥齿轮组分别安装于所述梯形丝杠和所述输入轴上，所述折叠手轮与所述输入轴相连，并通过所述圆锥齿轮组将驱动力传递至所述梯形丝杠；

所述手动调长组件安装有位移传感器，用于实时测量大腿和小腿的长度，位移传感器包括滑块式电阻尺、拉杆式电阻尺或拉绳式电阻尺;

所述手动调长组件安装有小型拖链，以便于在往复直线运动的过程保护电缆。

3.根据权利要求1所述的可平衡自重的下肢康复机器人，其特征在于：所述髋关节旋转驱动装置包括髋关节驱动电机、髋关节减速器、髋关节制动器、髋关节一级同步带传动和髋关节二级同步带传动，所述髋关节制动器的轴线与所述髋关节二级同步带传动的轴线重合，所述髋关节减速器的轴线与所述髋关节一级同步带传动的轴线重合，所述髋关节驱动电机通过两级同步带传动装置将运动分别传递至所述髋关节减速器和所述髋关节制动器。