[发明专利]外骨骼式机器人的人机佩戴装置

说明书

本发明提供一种外骨骼式机器人的人机佩戴装置，由于具有半包围机构，且半包围机构具有两个钢性支撑部，因此能够为患者的肢体提供钢性支撑，保障肢体在运动训练中与康复训练设备保持稳定的相对位置，从而保障训练动作的精准度；由于具有长度可调节的柔性固定组件，其两端分别安装在两个钢性支撑部的端部上，因此能够形成尺寸可调节的全包围结构，从而绑定肢体，为肢体提供全方位的支撑，使得肢体可承受康复训练设备通过该人机佩戴装置传递来的各方向的训练力，并且不产生非预期的晃动；还由于具有安装在全包围结构内表面的柔性内衬，因此患者的肢体被绑定时，该柔性内衬能够贴合地包裹住患者的肢体，从而保障患者在长时间训练过程中的舒适性。

技术领域

本发明属于康复训练设备技术领域，具体涉及一种外骨骼式机器人的人机佩戴装置。

背景技术

绝大多数用于肢体或关节的运动康复训练设备都具有肢体绑定定位的人机佩戴装置，运动康复训练设备通过驱动人机佩戴装置带动人体的上肢或下肢执行预设的康复训练动作。因而，高强刚性、高包裹度、柔性贴合和稳定绑定力是运动康复训练设备人机佩戴装置的四个关键要素。高强刚性保障肢体在运动训练中与设备保持稳定的相对位置，保障训练动作的精准度；高包裹度使人机佩戴装置与人体肢体可良好贴合，以使肢体可承受运动康复训练设备通过人机佩戴装置传递过来的各种方向的训练力，而不产生非预期的晃动；柔性贴合保障用户在长时间训练过程中的舒适性；稳定绑定力使人体肢体与运动康复训练设备稳定固定，保障训练的安全性和避免在训练过程中因脱落松动造成代偿运动或损伤。

市面上已有产品或研究，如瑞士Hocoma公司的外骨骼式上肢康复训练机器人Armeo Power和外骨骼式下肢康复训练机器人lokomat均采用硬质布料和魔术贴组合为人机佩戴装置，由于缺少刚性支撑，在康复训练过程中肢体与设备会出现明显错位晃动，造成代偿运动，达不到预期的训练动作和训练强度，国内外骨骼式康复机器人如广州一康、北京大艾、安阳神方均采用此种人机佩戴装置(详见CN201610147488.X《可互换上肢康复机器人》)，在实际使用中具有明显的缺陷。广州一康下肢智能反馈训练系统采用铰链式金属外骨架、硬质布料和魔术贴组合成大腿处的人机佩戴装置(详见CN201920142173.5《一种可左右调节位置的腿部训练装置》)。该设计改善了刚性支撑的问题，但铰链结构也导致在大腿绑定佩戴时，因大腿粗细不同，大腿与此类人机佩戴装置的中心位置有偏差，导致训练动作异常。另外，如美国施乐辉、傅利叶手托的关节持续被动训练设备采用硬质材料作为肢体托和魔术贴绑定组合，此种组合是运动康复训练设备最常见的人机佩戴装置(详见CN201620684420.0《上肢康复训练机及其手托》)，佩戴后肢体不能与装置良好贴合固定，仅适用水平支撑。

综上所述，大多数现有的运动康复训练设备均存在注重设备本体结构的功能设计，而忽略人机佩戴装置的设计的情况，出现与用户有直接交互的功能装置存有明显缺陷而影响康复治疗效果和进度。

发明内容

为解决上述问题，提供一种具有高强刚性、高包裹度、柔性贴合以及稳定绑定力这四个关键性能的外骨骼式机器人的人机佩戴装置，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种外骨骼式机器人的人机佩戴装置，用于在康复训练过程中绑定患者的肢体，其特征在于，包括：半包围机构，具有两个钢性支撑部；柔性固定组件，两端分别安装在两个钢性支撑部的端部上，用于与半包围机构配合形成全包围结构；以及柔性内衬，设置在全包围结构的内表面，用于包裹患者的肢体，其中，柔性固定组件的长度可调节，通过调节柔性固定组件的长度，能够调节两个钢性支撑部之间的距离，从而使患者的肢体被支撑以及被包裹。

本发明提供的外骨骼式机器人的人机佩戴装置，还可以具有这样的技术特征，其中，两个钢性支撑部为呈U形的一体成型件，由热塑板材制成，通过调节柔性固定组件的长度，使一体成型件产生弹性形变，从而调节两个钢性支撑部之间的距离。