[发明专利]一种辅助脑卒中患者恢复步态的柔性下肢康复机器人

权利要求书

1.一种辅助脑卒中患者恢复步态的柔性下肢康复机器人，其特征在于，包括：

柔性外骨骼套装；所述柔性外骨骼套装包括髋关节-腰部固定模块、踝关节固定模块和被动弹性模块；其中，

所述髋关节-腰部固定模块包括用于包裹于腰部的腰部束带和用于包裹大腿部位的大腿部位柔性套装，且所述大腿部位柔性套装与所述腰部束带连接；所述腰部束带设有位于患者侧腿正中面的髋关节前侧的第一固定锚点；所述大腿部位柔性套装设有位于患者侧大腿正中面前侧的第二固定锚点；

所述踝关节固定模块包括用于包裹小腿部位的小腿部位柔性套装和用于包裹足部的足套；所述小腿部位柔性套装设有位于患者小腿正中面后侧的第三固定锚点；所述足套设有位于患者跟骨位置正中面后侧的第四固定锚点；

所述被动弹性模块设置于所述踝关节固定模块上，所述被动弹性模块依靠步行时人体动作变换而被动改变长度，并在被动拉长阶段储能以及在无驱动阶段释放势能恢复原长，实现辅助患者踝关节的背屈；

驱动执行模块，所述驱动执行模块包括驱动控制模块和第一柔性鞘套式传动模块、第二柔性鞘套式传动模块；所述第一柔性鞘套式传动模块与所述第一固定锚点、所述第二固定锚点连接；所述第二柔性鞘套式传动模块分别与所述第三固定锚点、所述第四固定锚点连接；所述驱动控制模块控制所述第一柔性鞘套式传动模块和所述第二柔性鞘套式传动模块，调整所述第一固定锚点与所述第二固定锚点之间的间距，以及所述第三固定锚点与所述第四固定锚点之间的间距，以辅助患者实现髋关节屈曲和踝关节跖屈；

所述驱动控制模块包括：

具有容置空间的驱动控制盒外壳；

设置于所述容置空间内的驱动执行机构；所述驱动执行机构的输入端与驱动控制机构连接，所述驱动执行机构的输出端与所述第一柔性鞘套式传动模块和所述第二柔性鞘套式传动模块连接；

设置于所述容置空间内的驱动控制机构，所述驱动控制机构的第一输入端与远程PC主机连接并进行通讯，所述驱动控制机构的输出端与所述驱动执行机构的输入端连接，接收外部指令并根据所接收的外部指令驱动所述驱动执行机构执行控制动作，带动所述第一柔性鞘套式传动模块和所述第二柔性鞘套式传动模块传动，并作用于所述髋关节-腰部固定模块和所述踝关节固定模块；

与所述驱动控制机构的第二输入端连接的传感采集装置，用于采集人体在运动过程中的力信息以及人体步行中踝关节的旋转角度信息并将采集的数据传递给所述驱动控制机构；

所述驱动控制机构包括：

AD采集卡，获取所述传感采集装置采集的数据信号；

微型计算机，用于将所述远程PC主机处理得到的数据进行处理并传递给电机控制器，并将所述AD采集卡获取的数据信号传递至所述远程PC主机；

电机控制器；所述电机控制器的输入端与所述微型计算机的输出端连接，所述电机控制器的输出端与所述驱动执行机构的电机连接，所述电机控制器将接收到的处理结果转换为电机运动参数传递给所述驱动执行机构的电机；

所述驱动执行机构包括：

从动机构；所述从动机构包括从动齿轮、旋转轴、第一轴承端盖、第一支撑机构、滑轮组、第二支撑机构和第二轴承端盖；

其中，所述从动齿轮、所述第一支撑机构、所述滑轮组及所述第二支撑机构依次轴向连接于所述旋转轴上，所述从动齿轮驱动所述旋转轴做旋转运动，带动所述滑轮组进行同步转动，使所述从动齿轮与所述滑轮组保持相对静止，且所述从动齿轮与所述滑轮组具有相同的角速度；所述滑轮组设有用于缠绕钢丝的两个不同半径的圆柱侧面区域；

所述第一支撑机构、所述第二支撑机构用于支撑所述旋转轴，并分别通过轴承与所述旋转轴连接，保证所述从动机构径向的稳定；所述第一轴承端盖设置于所述第一支撑机构的前方；所述第二轴承端盖设置于所述第二支撑机构的后方，保证所述从动机构轴向的稳定；

主动机构；所述主动机构包括主动齿轮、固定盖、电机、减速器和固定底座；

其中，电机轴向连接所述减速器，所述电机和所述减速器固定于所述固定盖与所述固定底座构成的空间内；所述电机与所述主动齿轮连接，所述电机在接受到驱动信号之后转动，驱动所述主动齿轮转动，从而啮合带动所述从动齿轮进行旋转；

所述传感采集装置包括：

用于读取所述髋关节-腰部固定模块上钢丝线的受力信号的第一张力传感机构；所述第一张力传感机构包括第一辅助滑轮、第一单滑轮张力传感器、第一张力传感基底和第二辅助滑轮；其中，所述第一 张力传感基底与水平方向呈夹角设置于所述驱动控制盒外壳的容置空间内，所述第一辅助滑轮、所述第一单滑轮张力传感器和所述第二辅助滑轮固定于所述第一张力传感基底上；所述第一单滑轮张力传感器会受到钢丝线垂直于所述第一张力传感基底方向的压力，并计算得到所述髋关节-腰部固定模块上钢丝线上的拉力；

用于读取所述踝关节固定模块上钢丝线的受力信号的第二张力传感机构；所述第二张力传感机构与所述第一张力传感机构的结构相同；

张力传感换能器；所述张力传感换能器将所述第一张力传感机构、所述第二张力传感机构读取的力信号转化为电信号，再传递给所述AD采集卡得到数字信号。