[发明专利]可平衡自重的下肢康复机器人及其使用方法

说明书

本发明涉及一种可平衡自重的下肢康复机器人，主要包括依次连接的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以及手动调长组件和绑腿装置。本发明设计了平衡下肢康复机器人自重的装置，减小了所需的输出扭矩，从而缩小驱动系统的尺寸；本发明设计的下肢康复机器人绑腿装置，可进行工作过程中沿腿方向的调节、垂直于腿方向的横向调节以及快速拆装；通过大小腿处的绑腿装置与患者连接，能够实现患者髋关节屈曲伸缩运动、膝关节屈曲伸展运动和踝关节趾屈背伸运动的康复训练，且大腿和小腿可调节长度；此外，本发明结构简单，操作方便，尺寸小重量轻且安全防护性好，符合医疗设备的行业标准。

技术领域

本发明涉及一种康复机器人，具体的，特别涉及一种可平衡自重的下肢康复机器人。

背景技术

下肢康复机器人是为了应对患者的下肢部分的损伤，提供给脊髓损伤、脑瘫患者或肢体损伤患者手术后，为患者进行有效的下肢康复训练。在患者进行步态行动时，由机器人的关节活动带动患者的运动，从而激活患者的损伤部分，起到康复治疗的作用。

现有的下肢康复机器人种类繁多，大部分采用外骨骼机器人的机构，外骨骼机器人由于驱动系统和机械结构的复杂性，使得机器人的尺寸、重量和安全性往往较差，且机器人自重较大，驱动系统需要驱动自身重量，导致对驱动系统的要求升高，进而使得机器人的尺寸增大；此外，现有的下肢康复机器人的绑腿大多只能进行绑带长度方向的调节，很少有能够在工作中进行沿腿方向的纵向调节，以缓解由于运动中绑带对患者拉扯所造成的不适感；且没有能够绑腿装置相对于机械腿的横向位置，使得下肢康复机器人不能适用于腿直线度差的患者，例如X型腿或O型腿患者。此外，大部分的绑腿都是固定在机械腿上，不可快速拆装，医务人员进行操作存在有一定的不便。

综上所述，设计一种尺寸小、安全性高、具有平衡自重装置，且其绑腿装置可进行工作过程中沿腿方向的调节、垂直于腿方向的横向调节以及快速拆装的下肢康复机器人是非常重要的，具有一定的实用价值和研究意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可平衡自重的下肢康复机器人，能够对下肢康复有需求的患者，进行髋、膝和踝关节的康复训练，且适应腿长度不同的患者，更为重要的是，本发明的下肢康复机器人能够平衡自身的重量、尺寸小、安全性高；此外，本发明的绑腿装置可进行工作过程中沿腿方向的调节、垂直于腿方向的横向调节以及快速拆装。

具体地，本发明提供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，

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；