[发明专利]一种实现减重和重心转移的机器人

说明书

本发明提供的一种实现减重和重心转移的机器人，包括减重机架、视觉检测模块、主动减重模块、被动减重模块、重心偏移和旋转模块和控制器模块，视觉检测模块用于采集人体的图像及深度信息；主动减重模块包括主动减重电机和由主动减重电机驱动的减重拉绳力；被动减重模块包括被动弹簧和减重往复滑块，减重往复滑块能在竖直方向上运动，被动弹簧的顶端位置可调，且底端与减重往复滑块可拆卸连接；重心偏移和旋转模块与被动减重模块连接；视觉检测模块、主动减重模块、被动减重模块、偏移和旋转模块均与控制器模块连接。本发明采用主动减重和被动减重结合的方式来实现，控制精度高，能有效地辅助康复患者进行步态康复训练，提升康复训练效果。

技术领域

本发明属于康复医疗器械领域，尤其涉及一种实现辅助下肢康复训练的减重及偏移偏转的机器人。

背景技术

据统计，我国2018年末，60周岁以上的老人人口达24949万人，占总人口数的17.3％。庞大的老龄化人口基数也带来了一系列人口老龄化问题，据有关数据显示，中国有近600万的脑血管病患者，这么多患者需要康复治疗，因此产生了巨大的康复需求。

目前我国国内的康复医疗水平还相对比较落后，大部分的康复科室还是采用人工物理治疗方案，即使采用器械也是十分简单的康复器材。同时，面对我国广大的人口基数及其康复人群，康复治疗师的还远远不能满足需求，而且，康复治疗也不得不承担繁重康复训练任务。

培养一名合格的康复治疗师需要花费大量的精力和经济成本。而且康复治疗师的治疗水平与其实际的经验很相关。康复的过程往往缺少直观的可视化的数据和量化标准。对于重心转移的过程，往往由于其运动幅度不是特别明显而被忽略，但是确实对自然步态的形成、身体的平衡控制和行走代谢能量的节约是十分重要的。

当前虽然已有不少针对下肢康复的康复机器人产品，包括基于平台的产品和便携式的可穿戴产品。但是，大部分的产品未考虑到如何减轻上半身的重力对下肢的康复运动的影响，即使考虑了，也只考虑较少的自由度，而其他的自由多是被限制了，从而极大的影响了自然步态的形成，效果往往有限。

刘遥峰等在中国实用新型专利“一种用于患者下肢康复训练的减重支撑系统”提出的系统，主要包括减重支撑机构、下肢康复机器人固定装置和动态减重系统。主要是通过被动的弹簧或固定质量的重物拉伸来实现减重，减重的分级有限，同时主要依靠拉力传感器来感知或许减重的状态，信息相对有限，减重状态的真实感知有限，并且未考虑对相应减重训练的结果评估。张瀚桥等在中国实用新型专利“一种康复机器人悬吊系统的双弹簧减重机构”提出的机构，主要由两个弹簧拉着滑块沿竖直光轴运动来实现连续均匀的减重运动。但是该减重系统仅考虑竖直方向的运动，对于由减重引起的其他的运动没有考虑，而且，该系统为无源的系统，系统只能以固定的运动模态进行运动，缺乏可以调节的变量以适应不同的人体参数和减重需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的下肢康复运动中的问题，本发明提供一种实现减重和重心转移的机器人，能够减轻康复训练患者的重力负担，延长肌肉训练疲劳时间，使得使用者可以更加高效、自然地进行步态康复训练。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种实现减重和重心转移的机器人，包括减重机架、视觉检测模块、主动减重模块、被动减重模块、重心偏移和旋转模块和控制器模块，

视觉检测模块用于采集人体的图像及相对相机的深度信息；

主动减重模块和被动减重模块均设置在减重机架上；

主动减重模块包括主动减重电机和由主动减重电机驱动的减重拉绳，用于对人体产生竖直方向上的拉力，来平衡部分重力；

被动减重模块包括被动弹簧和减重往复滑块，减重往复滑块能在竖直方向上往复运动，被动弹簧的顶端位置可调，且底端与减重往复滑块可拆卸连接；

重心偏移和旋转模块与被动减重模块连接，重心偏移和旋转模块用于实现人体重心的偏移和旋转；