[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

说明书

本发明提供一种辅助脑卒中患者恢复步态的柔性下肢康复机器人，包括：柔性外骨骼套装和驱动执行模块；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；驱动执行模块包括驱动控制模块和柔性鞘套式传动模块；驱动控制模块控制柔性鞘套式传动模块，实现髋关节‑腰部模块和踝关节固定模块上固定锚点间距离的调整，以辅助患者踝关节跖屈和髋关节屈曲；被动弹性模块无任何动力系统支持，仅依靠步行时人体动作变换而被动改变长度，实现补充辅助踝关节的旋转。本发明利用柔性套装设计、驱动机构设计及控制和传感模块搭建，实现能够多关节辅助下肢异常步态人群康复，保证安全性，具有轻便、高自由度、易携带优势。

技术领域

本发明涉及医疗机器人技术领域，具体地，涉及一种辅助脑卒中患者恢复步态的柔性下肢康复机器人。

背景技术

随着我国人口老龄化加剧以及人们生活方式的改变，脑卒中疾病已经超过肿瘤、冠心病等成为全国死亡人数、致残人数第一的疾病，且该病每年发病率平均增幅高达9％。在全世界超过3300万的脑卒中患者中80％的患者在接受相关治疗后仍然会存有步态障碍后遗症。脑卒中或偏瘫等多致上运动神经元受损，往往易出现步进过程中的足内翻、足下垂、步幅减小、步速缓慢、双腿姿态不对称等问题。相关研究数据表明，早期50％的脑卒中患者不能完成步行动作，仅37％可独立步行。通过亚急性期及之后系统科学的康复训练，具有异常步态的患者中能独立步行的人数可减少50％左右。这意味着及时的步态康复训练对于患者病况缓解具有较为突出的作用。步态康复是运动神经系统康复的主要核心目标之一，恢复自然且健康的步态是患者重返正常生活和工作的有力保证。

传统康复训练以康复医师为主，需程序化一对一康复治疗。长时间的训练不但会引起康复医师的疲劳感，也会使康复训练过程低效低质，并且缺乏有效监测数据和反馈数据，最终难以评估康复的效果。为减少康复医师的劳动量，增加康复训练的科学性、高效性和准确性，下肢康复机器人成为一种科学的新趋势，也是未来康复治疗的必然发展方向。对于轻瘫或腿部轻度肌无力的患者，下肢外骨骼无需对肢体起支撑作用，只需提供适量大小辅助力矩即可。此时，柔性康复机器人相对于传统刚性下肢康复机器人，能够体现巨大优势和潜力。首先适用于更多生活场景的扩展物理治疗，改善行走速度慢、易疲劳或髋关节伸屈受限的人群行走能力；其次，因其柔性套装可提供更高舒适度、安全性和适应性，具有更高的自由度以及重量轻等优点。

其中，现有线驱动的柔性外骨骼的功能较单一，存在只能对某一单关节进行运动辅助或需牺牲自重以多电极协同控制多关节，以及控制方法较简单等问题。经过对现有技术的检索发现，公开号CN108992313A的中国专利公开了“一款软性下肢助力外骨骼”，主要以两个传动部分别辅助踝关节背屈和跖屈，通过主动轮机构设计可同时收进第一传动部的同时放出第二传动部，实现交替控制，并且通过辅助力阈值限制控制操作安全。但该机构只对踝关节进行了辅助，而对于髋关节屈曲受限的患者步态康复而言，对髋关节的适度辅助也同样重要。

进一步检索发现，公开号为CN108670195A的中国专利公开了“用于辅助人体运动的软机器护甲”，该装置通过柔性元件布置，利用力的传递关系使得恢复力矩能够抵达髋部，实现辅助行走，减少步行代谢和关节负载的作用。但该机构的设计更多是针对普通人群，没有考虑患有步态异常人群的需求，并且忽略了步行中踝关节的背伸。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种辅助脑卒中患者恢复步态的柔性下肢康复机器人。

为解决上述难题，本发明提供一种辅助脑卒中患者恢复步态的柔性下肢康复机器人，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；