[发明专利]用于下肢康复训练的髋关节结构和被动步态协调控制方法

权利要求书

1.一种用于下肢康复训练的髋关节结构，用于安装在下肢康复训练助行机器人上，所述下肢康复训练助行机器人包括底盘移动机构、支撑机构、骨盆辅助运动机构、人机交互单元和控制单元，所述骨盆辅助运动机构具有压力传感器，所述压力传感器用于感应使用者腰部的前后运动；其特征在于，所述骨盆辅助运动机构上还安装有力矩传感器，所述力矩传感器用于感应使用者腰部的上下运动，所述用于下肢康复训练的髋关节结构包括：

髋关节延伸板，所述髋关节延伸板用于固定在所述骨盆辅助运动机构上；

马达，所述马达固定于所述髋关节延伸板的第一侧，所述马达的输出轴穿过所述髋关节延伸板；

第一转动轮，所述第一转动轮位于所述髋关节延伸板的第二侧且固定于所述马达的输出轴上；

第二转动轮，所述第二转动轮位于所述髋关节延伸板的第二侧；

第二转动轮轴，所述第二转动轮固定于所述第二转动轮轴上，所述第二转动轮轴穿过所述髋关节延伸板，所述第一转动轮与所述第二转动轮传动连接；

减速机，所述减速机固定于所述髋关节延伸板的第一侧，所述第二转动轮轴与所述减速机的输入端固定连接；

固定板，所述马达的输出轴以及所述第二转动轮轴均与所述固定板转动连接，所述第一转动轮和所述第二转动轮位于所述固定板与所述髋关节延伸板之间；

腿部支撑，所述腿部支撑用于和使用者的大腿绑定；

髋腿连接板，所述髋腿连接板的一端与所述减速机的输出端固定相连，所述髋腿连接板的另一端与所述腿部支撑固定相连。

2.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的髋关节结构，其特征在于，所述第一转动轮为小带轮，所述第二转动轮为大带轮，所述小带轮和所述大带轮通过所述传动带传动连接。

3.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的髋关节结构，其特征在于，所述髋关节延伸板通过髋关节连接板与所述下肢康复训练助行机器人连接，所述髋关节连接板同时与所述髋关节延伸板和所述下肢康复训练助行机器人固定相连。

4.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的髋关节结构，其特征在于，所述马达的输出轴通过第一深沟球轴承与所述固定板转动连接，所述第二转动轮轴通过第二深沟球轴承与所述固定板转动连接。

5.根据权利要求1所述的用于下肢康复训练的髋关节结构，其特征在于，还包括安全限位销，所述安全限位销固定于所述髋关节延伸板上，所述髋腿连接板的正、反两个转动方向上各设有至少一个所述安全限位销，所述安全限位销用以限制所述髋腿连接板的正向或反向的转角。

6.一种被动步态协调控制方法，使用如权利要求1-5任意一项所述的用于下肢康复训练的髋关节结构，其特征在于，包括如下步骤：

S1、使用者通过人机交互单元选择行走训练模式，控制单元接收到电信号后控制马达转动，使安装于第一条腿上的髋关节结构向前摆动，带动使用者对应的大腿抬起；

S2、使用者身体前倾，压力传感器检测到向前的力，经过信号处理，由控制单元驱动底盘移动机构向前移动；

S3、随着身体的前移，使用者第二条腿的脚尖踮起，力矩传感器检测到腰部向上所产生的力矩，经过信号处理，由控制单元控制支撑机构带动骨盆辅助运动机构向上运动，同时，骨盆辅助运动机构根据使用者的骨盆侧倾进行适应运动；

S4、当力矩传感器检测到腰部向上所产生的力矩减小至零时，使用者的第一条腿抬起到最高点，此时支撑机构停止动作，控制单元控制马达转动，使安装于第一条腿上的髋关节结构向后摆动；使用者身体保持前倾，压力传感器检测到向前的力，经过信号处理，由控制单元驱动底盘移动机构向前移动；

S5、随着身体的前移，使用者的腰部逐渐下沉，力矩传感器检测到腰部向下所产生的力矩，经过信号处理，由控制单元控制支撑机构带动骨盆辅助运动机构向下运动，同时，骨盆辅助运动机构根据使用者的骨盆侧倾进行适应运动；

S6、使用者的第一条腿伸直且接触地面，此时力矩传感器检测到腰部向下所产生的力矩减小至零，支撑机构停止动作，底盘移动机构停止动作，此时第一条腿迈步完成；

S7、使用者的第二条腿进行与第一条腿相同的迈步动作，两条腿交替迈步实现被动步态协调训练。

7.根据权利要求6所述的被动步态协调控制方法，其特征在于，所述控制单元内预设有所述髋关节结构的摆动速度、所述底盘移动机构的移动速度以及所述支撑机构的升降速度阈值。