[发明专利]一种柔索驱动可穿戴式腰下肢康复机器人

摘要

本发明公开了一种柔索驱动可穿戴式腰下肢康复机器人，包括外框架，以及位于外框接内的上肢穿戴式可调固定装置、可调式腰部及髋关节康复装置、膝盖康复装置、滑槽柔索牵引机构、柔索驱动机构、凸轮式脚踝康复机构、升降驱动机构，上肢穿戴式可调固定装置穿戴于人体腰部以上部位，可调式腰部及髋关节康复装置穿戴于人体腰部，膝盖康复装置可套于人体大腿和小腿处，膝盖康复装置连接可调式腰部及髋关节康复装置和滑槽柔索牵引机构，柔索驱动机构驱动滑槽柔索牵引机构运动，凸轮式脚踝康复机构可实现滑槽柔索牵引机构的俯仰，升降驱动机构实现凸轮式脚踝康复机构的升降。

主权项

1.一种柔索驱动可穿戴式腰下肢康复机器人，其特征在于：包括外框架，以及位于外框接内的上肢穿戴式可调固定装置、可调式腰部及髋关节康复装置、膝盖康复装置、滑槽柔索牵引机构、柔索驱动机构、凸轮式脚踝康复机构、升降驱动机构，其中：所述外框架由底板、顶框及连接底板和顶框的多个立柱构成；所述上肢穿戴式可调固定装置包括可调式弹性上肢外衣，所述可调式弹性上肢外衣位于外框架内，可调式弹性上肢外衣穿戴于人体腰部以上部位，可调式弹性上肢外衣的周向长度和肩高可调，可调式弹性上肢外衣周向侧面与外框架的顶框之间连接有多个上肢承载柔索，由此实现可调式弹性上肢外衣吊挂在外框架内；所述可调式腰部及髋关节康复装置包括弹性腰带，所述弹性腰带位于可调式弹性上肢外衣正下方，弹性腰带穿戴于人体腰部，弹性腰带的周向长度可调，弹性腰带的左、右端分别连接有腰部支撑元件，每个腰部支撑元件中分别转动安装有轴向沿左右水平方向的转轴，还包括数量对应于腰部支撑元件的大腿调节元件，每个大腿调节元件上端分别固连于腰部支撑元件的转轴，由此实现大腿调节元件的转动；所述膝盖康复装置包括一对大腿板、一对膝盖调节元件、一对小腿板，其中两大腿板分别为框架结构，每个大腿板上、下端分别设有卡槽，可调式腰部及髋关节康复装置中的大腿调节元件下端一一对应插接于两大腿板上端的卡槽中，每个大腿板内分别设有人工肌肉，人工肌肉的下端与大腿板内下端固连，人工肌肉的上端连接有绳索，绳索向上穿入至大腿板上端卡槽并固连于大腿调节元件下端，每个大腿板上端卡槽内还设有弹簧，弹簧套在绳索外，且弹簧上、下端分别对应支撑连接于大腿调节元件下端、大腿板上端卡槽内底部，两个大腿板彼此相对的内侧面分别连接有大腿卡爪，大腿卡爪穿戴于人体大腿部位；两个膝盖调节元件上端一一对应通过轴向沿左右水平的转轴转动连接于两个大腿板下端卡槽，两个膝盖调节元件上端一一对应通过轴向沿左右水平的转轴转动连接于两个大腿板的下端，两个小腿板彼此相对的内侧面分别连接有小腿卡爪，小腿卡爪穿戴于人体小腿部位；所述滑槽柔索牵引机构包括一对分别为半圆形的磁吸式可分离运动平台，两个磁吸式可分离运动平台左右对称并对合为整圆平台，整圆平台水平位于膝盖康复装置正下方，且两磁吸式可分离运动平台与膝盖康复装置中两个小腿板一一对应，每个磁吸式可分离运动平台上靠近对合处分别设有电磁铁，两个磁吸式可分离运动平台对合时电磁铁能够相互吸合，以实现对两个磁吸式可分离运动平台分离及结合的控制，每个磁吸式可分离运动平台上还分别固定有脚踏板，脚踏板穿戴于人体脚部，每个磁吸式可分离运动平台底部分别设有旋转式卡扣；每个磁吸式可分离运动平台上分别各自固定有一对在前后水平方向一字排列的下运动轨道，每个下运动轨道分别各自配置有竖直的上运动轨道，设两个下运动轨道彼此相对的一端为内端，每个上运动轨道下端分别通过柔性开槽弯管与对应的下运动轨道内端连接，由柔性开槽弯管连通上、下运动轨道构成完整的L形滑道，由此在每个磁吸式可分离运动平台上分别构成两个L形滑道，每个L形滑道内分别滑动安装有牵引球，每个L形滑道中上运动轨道上端、下运动轨道外端分别安装有电机驱动的牵引绕线轮，牵引绕线轮的轴向均为左右水平，牵引绕线轮上分别缠绕有柔索，且柔索分别穿入对应的L形滑道中并固定于牵引球对应端；设左、右侧由两个上运动轨道分别构成的上运动轨道对彼此相对的一面为内侧面，所述膝盖康复装置中小腿板的外侧面分别固定连接于对应的磁吸式可分离运动平台上两上运动轨道的内侧面，每个磁吸式可分离运动平台上的脚踏板位于对应的小腿板内侧，通过脚踏板一侧伸出的左右方向转轴安装轴承连接于小腿板下端的安装孔中；所述柔索驱动机构包括数量对应于牵引球的多个柔索牵引电机，多个柔索牵引电机分别固定于外框架的底板上，外框架的顶框上对应每个柔索牵引电机位置分别转动安装有滑轮机构，每个柔索牵引电机的输出轴分别同轴固定连接有绕线轮，绕线轮上分别缠绕有下肢驱动柔索，下肢驱动柔索分别向上绕过对应的滑轮机构后，再一一对应向下固定连接至滑槽柔索牵引机构中的牵引球上；所述凸轮式脚踝康复机构整体位于滑槽柔索牵引机构正下方，凸轮式脚踝康复机构包括凸轮机构底板、一对左右对称并分别位于凸轮机构底板上方的脚踝运动推板，两个脚踝运动推板位置与两个磁吸式可分离运动平台一一对应，凸轮机构底板上对应于每个脚踝运动推板后侧下方位置分别固定有转轴，转轴轴向分别沿左右水平，每个脚踝运动推板底部后侧分别连接有连接块，且连接块通过轴孔转动安装于对应的转轴上，由此提供脚踝运动推板俯仰转动的自由度；凸轮机构底板上还固定有电机驱动的丝杠螺母机构，丝杠螺母机构中螺母的运动方向为前后水平方向，螺母固定连接有凸轮机构直线运动平台，凸轮机构直线运动平台上固定有双向输出电机，双向输出电机的轴向沿左右水平方向，双向输出电机每个输出轴分别偏心固定有凸轮，凸轮一一对应位于脚踝运动推板前侧下方，每个脚踝运动推板前侧底部对应凸轮位置分别转动安装有轴向沿左右水平的滚轮，滚轮分别与对应的凸轮紧密抵触，由丝杠螺母机构带动凸轮机构直线运动平台整体直线运动，并由双向输出电机带动凸轮转动，再通过滚轮使对应的脚踝运动推板俯仰运动，每个脚踝运动推板的顶部分别设有扣槽，扣槽位置与脚踝运动推板对应的磁吸式可分离运动平台底部旋转式卡扣位置对应；所述升降驱动机构固定于凸轮式脚踝康复机构下方的外框架底板上，升降驱动机构中的升降运动部件连接于凸轮式脚踝康复机构中的凸轮机构底板底部，由升降驱动机构驱动凸轮式脚踝康复机构整体升降，且凸轮式脚踝康复机构上升至脚踝运动推板与对应的磁吸式可分离运动平台贴合时，磁吸式可分离运动平台底部的旋转式卡扣能够扣入脚踝运动推板的扣槽中。