CN110664586B - 一种腰部康复机器人 - Google Patents

一种腰部康复机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN110664586B
CN110664586B CN201910916866.XA CN201910916866A CN110664586B CN 110664586 B CN110664586 B CN 110664586B CN 201910916866 A CN201910916866 A CN 201910916866A CN 110664586 B CN110664586 B CN 110664586B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connecting rod
shaft
rope
waist
adjusting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910916866.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110664586A (zh
Inventor
秦涛
邱金星
靳财
魏超
温景阳
孟欣
李若诗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei University of Arts and Science
Original Assignee
Hubei University of Arts and Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei University of Arts and Science filed Critical Hubei University of Arts and Science
Priority to CN201910916866.XA priority Critical patent/CN110664586B/zh
Publication of CN110664586A publication Critical patent/CN110664586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110664586B publication Critical patent/CN110664586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0292—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the spinal column
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1623—Back
    • A61H2201/1626—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5061—Force sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明公开了一种腰部康复机器人：包括行走支架及可上下滑动连接于行走支架腰部控制机构，行走支架下方设有若干脚轮，腰部控制机构通过调节支架连接设置于腰部控制机构上方的测力扶手，腰部控制机构还通过绳索连接于排绳装置，绳索还连接变刚度测力装置；腰部控制机构包括U型支架及用于驱动U型支架运动的腰部驱动机构。本发明的排绳装置、变刚度测力装置能够向整个腰部控制机构及测力扶手提供具备一定弹性的拉力，实现对患者减重大小的调整，柔顺驱动机构能够通过调节弹簧调节轴销相对于腰形孔的位置能够实现对滑动块不同弹性的调节，并使驱动固定板始终处于支架的中间位置，即为训练时腰部绕垂直轴转动提供不同程度的柔顺性。

Description

一种腰部康复机器人
技术领域
本发明涉及腰部运动、康复技术领域，具体涉及一种腰部康复机器人。
背景技术
目前针对下肢康复机器人的设计大部分都通过修正腿部步行动作来完成步态训练，部分通过外骨骼的方式强行对下肢进行约束以及驱动，而对人体训练过程的减重基本都采用上悬吊的方案，在这种方案下人体上半身收到向上的拉力以及下半身自身的重力，从而腰部附近将会形成僵直状态，而在这几种前提下训练的病人在训练过程中对于身体的掌控以及上身与下身的协调性都大大降低，只通过机器强硬的使人体完成标准的步态，训练过程中病人腰部的运动控制及辅助缺失，这恰恰与康复训练对于诱发病人身体主动恢复的治疗原理不符。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种腰部康复机器人，解决了现有技术中步态康复训练过程中病人腰部运动控制及辅助的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种腰部康复机器人，其特征在于：包括行走支架及可上下滑动连接于行走支架腰部控制机构，所述行走支架下方设有若干脚轮，所述腰部控制机构通过调节支架连接设置于腰部控制机构上方的测力扶手，所述腰部控制机构还通过绳索连接于排绳装置，所述绳索还连接变刚度测力装置；
所述腰部控制机构包括U型支架及用于驱动U型支架运动的腰部驱动机构。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述测力扶手包括支板及通过压力传感器、扭转座连接于支板的U型测量架，所述U型测量架还设有手握把、关节护垫，所述支板连接于调节支架。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述调节支架是并联六杆机构，所述并联六杆机构包括第一上连杆、上支架梁、第二上连杆、第三上连杆、下支架梁、第一连接轴、第二连接轴、第一下连杆、第二下连杆、第三下连杆及第三连接轴，所述第一上连杆、第二上连杆、第三上连杆的一端均铰接于上支架梁，另一端分别铰接于第三下连杆、第二下连杆、第一下连杆，所述第三下连杆、第二下连杆、第一下连杆还铰接于下支架梁，所述第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴的平行设置且分别铰接于第三上连杆与第一下连杆的铰接点、第二上连杆与第二下连杆的铰接点、第一上连杆与第三下连杆的铰接点，所述第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴之间还设有用于调节第三连接轴与第一连接轴、第二连接轴之间距离的调节装置。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述调节装置包括调节丝杠及连接于第三连接轴的调节螺母，所述调节丝杠可转动连接于第一连接轴、第二连接轴，所述调节螺母通过螺纹连接于调节丝杠。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述第二上连杆平行于第三上连杆，所述第一下连杆平行于第二下连杆，所述第三上连杆与第一下连杆的铰接点、第二上连杆与第二下连杆的铰接点之间还设有连轴锁扣件。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述排绳装置包括驱动装置、导绳组件及连接于驱动装置动力输出端的绕绳卷筒，所述导绳组件包括往复丝杠、导向轴及可沿往复丝杠和导向轴滑动的导向块和导绳轮组，所述往复丝杠通过第二变速机构连接于绕绳卷筒，所述绳索穿过导绳轮组连接于绕绳卷筒，所述往复丝杠对导绳轮组的驱动速度等于绳索在绕绳卷筒的爬行速度。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述变刚度测力装置包括导向柱、套接于导向柱的弹簧，所述导向柱端部固定连接于底座，所述导向柱还连接于柔性支架，所述柔性支架可滑动连接于导向柱，所述弹簧的两端分别连接于底座、柔性支架，所述柔性支架还连接拉力传感器，所述拉力传感器、底座均设有用于连接绳索的滑轮。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述腰部控制机构通过升降架上下滑动连接于行走支架，所述腰部驱动机构包括输出轴设置于升降架上方的支撑板，所述支撑板设有弧形滑轨组，所述弧形滑轨组连接于弧形滑块，所述U型支架穿过弧形滑块、通过万向联轴器连接于输出轴，所述输出轴通过扭矩传感器连接于驱动电机的动力输出端。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述驱动电机、扭矩传感器及输出轴均连接于驱动固定板，所述驱动固定板可滑动连接于升降架，所述驱动固定板还连接柔顺驱动机构，所述柔顺驱动机构包括两组弹性调节装置，所述弹性调节装置包括弹簧调节角架、两连杆机构、滑动块、拉伸弹簧，所述弹簧调节角架设有腰形孔，所述拉伸弹簧的一端通过弹簧调节轴销连接于腰形孔，另一端连接于两连杆机构的中间铰接点，所述弹簧调节轴销可滑动连接于腰形孔；
所述两连杆机构的两端分别铰接于滑动块、L型固定块，所述滑动块可平行于弹簧调节角架滑动，两个滑动块用于限制固定板在升降架的滑动位置。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述柔顺驱动机构还包括两个L型固定块、平行于弹簧调节角架的滑动轴、平行于弹簧调节角架的导向轴，所述弹簧调节角架、滑动轴、导向轴的两端分别连接于两个L型固定块，所述滑动块可滑动连接于滑动轴、导向轴。
本发明所达到的有益效果：本发明的排绳装置、变刚度测力装置能够向整个腰部控制机构及测力扶手提供具备一定弹性的拉力，一方面提供减重***的被动柔顺性，另一方面为主动减重训练提供力闭环反馈，实现对患者减重力大小的实时调整，从而实现***的主/被动柔顺控制。腰部控制机构、测力扶手的整体高度可通过排绳装置收放卷的形式调节，主要满足患者下肢高度调整和人体重心上下运动调节的需求；再者，测力扶手相对于腰部控制机构之间的相对高度可通过调节支架进行调节，能够满足患者上身长度不同或对扶手高度有不同要求的使用需求。
本发明的柔顺驱动机构能够通过调节弹簧调节轴销相对于腰形孔的位置能够实现对滑动块不同弹性的调节，并使驱动固定板始终处于支架的中间位置，即为训练时腰部左右摆动提供不同程度的柔顺性。
本发明通过U型支架挂接训练裤的方式对患者的腰部进行支撑、运动控制和辅助训练，通过腰部控制机构为患者步态训练时提供辅助支撑，U型支架绕垂直轴的被动旋转实现对患者步行时腰部的扭转运动控制；U型支架绕矢状轴的转动由驱动电机控制，实现对患者腰部绕矢状轴转动的主动控制，可以在患者摔倒时对患者实现反向“搀扶”，有效防止患者摔倒；同时，通过柔顺驱动机构对U型支架驱动机构进行横向限制，并且该横向限制的刚性大小可通过柔顺驱动机构进行调节。
附图说明
图1是本发明整体结构图一；
图2是本发明整体结构图二；
图3是本发明行走支架立体结构图；
图4是本发明腰部控制***结构图；
图5是本发明弧形滑轨组结构图；
图6是本发明腰部控制机构结构图；
图7是本发明柔顺驱动机构结构图；
图8是本发明调节支架结构图；
图9是本发明测力扶手装置结构图；
图10是本发明变刚度测力装置结构图；
图11是本发明排绳装置结构图。
附图标记的含义：1-行走支架；2-测力扶手；3-腰部控制机构；4-控制箱；5-排绳装置；6-变刚度测力装置；7-调节支架；8-柔顺驱动机构；9-绳索；10-人机交互显示屏；1-1-限位块；1-2-滑块；1-3-滑轨；1-5-万向轮；1-6-第一滑轮；1-8-第二滑轮；1-41-底部横杆；1-44-上横杆；1-431-前立柱；2-1手握把；2-2-关节护垫；2-3-压力传感器；2-4-支板；2-5-扭转座；2-6-U型测量架；3-1-升降架；3-2-U型支架；3-3-弧形滑轨组；3-4-万向联轴器；3-5-第三和第四滑轮；3-6-横向滑轨；3-7-第三带传动组；3-8-输出轴；3-9-第四带传动组；3-10-驱动模块；3-11横向滑动组；3-12-扭矩传感器；3-31-支撑板；3-32-弧形滑轨；3-33-弧形滑块；3-101-驱动固定板；3-102-驱动电机；3-331-弧形滑块固定架；3-332-滚动轮；3-7-第三带传动组；3-71-第五带轮；3-72-第六带轮；3-73-第三传动带；5-1-驱动装置；5-2-第一变速机构；5-5-导向轴；5-6-导绳轮组；5-8-绕绳卷筒；5-9-往复丝杠；5-11-电机；5-103-第二变速机构；6-1-柔性支架；6-2-弹簧；6-3-底座；6-4-滑轮；6-5-导向柱；6-6-拉力传感器；6-7-调节螺钉；7-1-第一上连杆；7-2-上支架梁；7-3-第二上连杆；7-4-第三上连杆；7-5-下支架梁；7-6-第一连接轴；7-7-第二连接轴；7-8-第一下连杆；7-9-第二下连杆；7-10-第三下连杆；7-11-连轴锁扣件；7-12-第三连接轴；7-13-调节丝杠；7-14-调节螺母；8-1-L型固定块；8-2-弹簧调节角架；8-3-弹簧调节轴销；8-31-拉伸弹簧；8-4-连杆机构；8-5-滑动块；8-6-滑动轴；8-7-导向轴；8-41-转动销；8-42-短连杆；8-43-长连杆；8-44-连杆铰接轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图3所示：本实施例公开了一种腰部康复机器人：包括行走支架1及可上下滑动连接于行走支架1的腰部控制机构3，行走支架1下方设有若干脚轮，腰部控制机构3通过调节支架7连接设置于腰部控制机构3上方的测力扶手2，腰部控制机构3还通过绳索9连接于排绳装置5，绳索还连接变刚度测力装置6；腰部控制机构3包括U型支架3-2及用于驱动U型支架3-2运动的腰部驱动机构。若干脚轮中至少包括两个万向轮1-5。
测力扶手2包括支板2-4及通过压力传感器2-3、扭转座2-5连接于支板2-4的U型测量架2-6，U型测量架2-6还设有手握把2-1、关节护垫2-2（用于护肘），支板2-4连接于调节支架7。
压力传感器2-3既能为U型测量架2-6提供固定支点，也能实时检测人体双臂作用在U型测量架2-6上的力，一方面可以通过对比周期性和对称性对下肢左右支反力进行快速判断，进而可以初步诊断患者病况，***通过分析病况可以迅速调整各个驱动硬件针对性完成辅助训练；另一方面可以监测人体摔倒趋势，例如摔倒时，作用在U型测量架2-6上的压力会突变，重心突然偏移，从而迅速调整驱动电机3-102的转向，对患者实现反向“搀扶”，有效防止患者摔倒。
如图8所示：本实施例的调节支架7是并联六杆机构，并联六杆机构包括第一上连杆7-1、上支架梁7-2、第二上连杆7-3、第三上连杆7-4、下支架梁7-5、第一连接轴7-6、第二连接轴7-7、第一下连杆7-8、第二下连杆7-9、第三下连杆7-10及第三连接轴7-12，第一上连杆7-1、第二上连杆7-3、第三上连杆7-4的一端均铰接于上支架梁7-2，另一端分别铰接于第三下连杆7-10、第二下连杆7-9、第一下连杆7-8，第三下连杆7-10、第二下连杆7-9、第一下连杆7-8还铰接于下支架梁7-5，第一连接轴7-6、第二连接轴7-7、第三连接轴7-12的平行设置且分别铰接于第三上连杆7-4与第一下连杆7-8的铰接点、第二上连杆7-3与第二下连杆7-9的铰接点、第一上连杆7-1与第三下连杆7-10的铰接点，第一连接轴7-6、第二连接轴7-7、第三连接轴7-12之间还设有用于调节第三连接轴7-12与第一连接轴7-6、第二连接轴7-7之间距离的调节装置。在实际使用时，上支架梁7-2、下支架梁7-5分别用于连接测力扶手2、腰部控制机构3，通过调节装置实现对测力扶手2、腰部控制机构3之间距离的调整。
调节装置具体包括调节丝杠7-13及连接于第三连接轴7-12的调节螺母7-14，调节丝杠7-13可转动连接于第一连接轴7-6、第二连接轴7-7（但不能与第一连接轴7-6、第二连接轴7-7发生轴向滑动），调节螺母7-14通过螺纹连接于调节丝杠7-13。当旋转调节丝杠7-13进行调高操作时，两个第一连接轴7-6、第二连接轴7-7之间的距离不发生变化，当第一连接轴7-6、第二连接轴7-7与第三连接轴7-12之间的距离是变化的。
本实施例的第二上连杆7-3平行于第三上连杆7-4，第一下连杆7-8平行于第二下连杆7-9，第三上连杆7-4与第一下连杆7-8的铰接点、第二上连杆7-3与第二下连杆7-9的铰接点之间还设有连轴锁扣件7-11。连轴锁扣件7-11与第二上连杆7-3、第三上连杆7-4、上支架梁7-2形成平行四边形，也能够与第一下连杆7-8、第二下连杆7-9、下支架梁7-5形成平行四边形，
使整个调节支架7强度更好，同时能够使第一连接轴7-6、第二连接轴7-7一直处于平行状态。
如图11所示：排绳装置5包括驱动装置5-1、导绳组件及连接于驱动装置5-1动力输出端的绕绳卷筒5-8，驱动装置5-1包括电机5-11及与电机5-11相连的减速机，减速机通过第一变速机构5-2连接于绕绳卷筒5-8。导绳组件包括往复丝杠5-9、导向轴5-5及可沿导向轴5-5滑动的导绳轮组5-6，往复丝杠5-9通过第二变速机构5-103连接于绕绳卷筒5-8，绳索9穿过导绳轮组5-6连接于绕绳卷筒5-8，往复丝杠5-9对导绳轮组5-6的驱动速度等于绳索9在绕绳卷筒5-8的爬行速度，所谓爬行速度是指绳索9沿着绕绳卷筒5-8收卷或放卷时，依次单层排列是所产生的轴向（绕绳卷筒轴）进给速度。由于导绳轮组5-6的移动速度（移动方向平行于绕绳卷筒的轴线）等于绳索9在绕绳卷筒5-8的爬行速度，因此能够保证绳索9在绕绳卷筒5-8上做收卷或放卷运动时，依次有序单层排列，不发生错乱。这样的好处就是降低堆积式绕绳方式中绳索直径及绳索不规则叠加对绳索升降长度的精度的影响，同时提升绳索的使用寿命。本实施例中往复丝杠5-9对导绳轮组5-6的驱动速度等于绳索9在绕绳卷筒5-8的爬行速度由多方面因素决定，如绕绳卷筒5-8的直径、往复丝杠5-9的导程及第二变速机构5-103的传动比，当然与绳索9的外径也有一定的关系，其具体参数的选取属于现有技术。
如图10所示：本实施例的变刚度测力装置6包括导向柱6-5、套接于导向柱6-5的弹簧6-2，导向柱6-5端部固定连接于底座6-3，导向柱6-5还连接于柔性支架6-1，柔性支架6-1可滑动连接于导向柱6-5，弹簧6-2的两端分别连接于底座6-3、柔性支架6-1，柔性支架6-1还连接拉力传感器6-6，拉力传感器6-6、底座6-3均设有用于连接绳索9的滑轮6-4。在导向柱6-5的端部设有调节螺钉6-7，用于对柔性支架6-1进行限位。当绳索9穿过连接于拉力传感器6-6、底座6-3的滑轮6-4时，能够压缩弹簧6-2，通过弹簧6-2的弹性对绳索9的两端产生一定弹力。
结合图4至图6：腰部控制机构3通过升降架3-1上下滑动连接于行走支架1，腰部驱动机构包括输出轴3-8设置于升降架3-1上方的支撑板3-31，支撑板3-31设有弧形滑轨组3-3，弧形滑轨组3-3连接于弧形滑块3-33，U型支架3-2穿过弧形滑块3-33、通过万向联轴器3-4连接于输出轴3-8，输出轴3-8通过第四带传动组3-9连接于第三带传动组3-7，具体的，第三带传动组3-7包括第五带轮3-71、第六带轮3-72和第三传动带3-73；第四带传动组3-9包括第七带轮3-91、第八带轮3-92和第四传动带3-93，扭矩传感器3-12的一端输出轴固定第六带轮3-72，另一端输出轴固定第七带轮3-91，驱动电机3-102通过第三带传动组3-7、扭矩传感器3-12和第四带传动组3-9带动输出轴3-8转动，使得U型支架3-2可绕输出轴3-8转动；优选的，扭矩传感器3-12采用动态扭矩传感器，可实时测量输出轴3-8的转矩。由于U型支架3-2的运动时是沿着弧形滑轨组3-3进行的，因此为了补偿弧度带来的距离变化，本实施例的输出轴3-8可沿第八带轮3-92轴向滑动，其具体结构可采用现有技术中的任意一种，如花键连接，或直接将输出轴3-8的截面设计成矩形。
驱动电机3-102、扭矩传感器3-12及输出轴3-8均连接于驱动固定板3-101，驱动固定板3-101可滑动连接于升降架3-1，具体是：升降架3-1设有横向滑轨3-6，驱动固定板3-101可滑动连接于横向滑轨3-6，驱动固定板3-101还连接柔顺驱动机构8。结合图4及图7：本实施例的柔顺驱动机构8包括两组弹性调节装置，弹性调节装置包括弹簧调节角架8-2、两连杆机构8-4、滑动块8-5、拉伸弹簧8-31，弹簧调节角架8-2设有腰形孔，拉伸弹簧8-31的一端通过弹簧调节轴销8-3连接于腰形孔，另一端连接于两连杆机构8-4的中间铰接点，弹簧调节轴销8-3可滑动连接于腰形孔；两连杆机构8-4的两端分别铰接于滑动块8-5、弹簧调节角架8-2，滑动块8-5可平行于弹簧调节角架8-2滑动，两个滑动块8-5分别设置在驱动固定板3-101的两侧，用于限制固定板3-101在升降架3-1的滑动位置。
具体的，柔顺驱动机构8还包括两个L型固定块8-1、平行于弹簧调节角架8-2的滑动轴8-6、平行于弹簧调节角架8-2的导向轴8-7，弹簧调节角架8-2、滑动轴8-6、导向轴8-7的两端分别连接于两个L型固定块8-1，也就是说通过两个L型固定块8-1将弹簧调节角架8-2、滑动轴8-6、导向轴8-7三者平行连接，两连杆机构8-4也可铰接于L型固定块8-1，滑动块8-5可滑动连接于滑动轴8-6、导向轴8-7。
通过上述对柔顺驱动机构8描述可知：柔顺驱动机构8的两组弹性调节装置以支撑板3-31为中心对称设置于支撑板3-31的两侧，其中滑动块8-5用于对支撑板3-31形成在其滑动方向的柔性限位，通过调节弹簧调节轴销8-3相对于腰形孔的位置能够实现对滑动块8-5不同弹性的调节，并使驱动固定板101始终处于支架1的中间位置，即为训练时腰部绕垂直轴转动提供不同程度的柔顺性。
本实施例的绳索9依次经过排绳装置5、变刚度测力装置6绕至行走支架1较高端的第二滑轮1-8，然后再绕过升降架3-1两端的第三和第四滑轮3-5连接至行走支架1的较高端。通过绳索9的缠绕路径可知，绳索9能够通过变刚度测力装置6向整个腰部控制机构3及测力扶手2提供具备一定弹性的拉力，实现对患者减重力大小的调整，并能够调整整个腰部控制机构3及测力扶手2的高度。调节支架7能够调整测力扶手2相对于腰部控制机构3的高度，满足不同身高患者的使用需求。
使用时，将训练裤挂在U型支架3-2上，患者穿着训练裤进行康复运动，腰部控制机构为患者训练时提供运动辅助与支撑，患者腰部绕垂直轴的扭转运动由U型支架3-2沿着弧形滑轨32滑动控制，在滑动过程中，整个U型支架驱动机构还可以沿着横向滑轨3-6滑动，U型支架驱动机构中的驱动固定板3-101在两个滑动块8-5之间运动，控制患者腰部的左右摆动，柔顺驱动机构8向U型支架驱动机构提供不同弹性的阻力。
当需要调整测力扶手2与腰部控制机构3之间的相对高度时，通过旋转调节装置中的调节丝杠7-13即可调节第一连接轴7-6、第二连接轴7-7之间的距离，实现上支架梁7-2与下支架梁7-5之间有效高度的调整，最终实现调整测力扶手2与腰部控制机构3相对高度的调整，两者之间相对高度的调整是为了满足不同患者身高（主要是上身长度不同、或上肢在扶手2上支撑点与腰部之间的实际距离不同）的使用需求。
当需要对腰部控制机构3的高度进行调整时，由于腰部控制机构3是通过调节支架7安支撑测力扶手2的，因此调节腰部控制机构3的高度实际上就是调节腰部控制机构3与测力扶手2的整体高度。本实施例的腰部控制机构3通过升降架3-1上下滑动连接于行走支架1，而升降架3-1的高度是通过连接在其两端绳索的拉动实现的。绳索9依次穿过多个滑轮、变刚度测力装置6连接排绳装置5，排绳装置5中通过绕绳卷筒5-8的收卷与放卷实现对绳索9的拉动，继而实现对升降架3-1高度的调节。由于绳索9的两端均连接升降架3-1（通过设置在升降架3-1两端的第四滑轮3-5实现），因此绳索9对于升降架3-1两端的支撑力是相等的，有利于升降架3-1的平衡，避免与行走支架1之间发生扭动、卡滞。腰部控制机构3的高度调整是为了满足不同身高（尤其是下肢长度不同）患者的使用需求。
本实施例还可在配置人机交互显示屏10，采用触控技术对整机进行操作，通过人机交互显示屏10控制排绳装置5实现对减重大小的调节。压力传感器2-3、扭矩传感器3-12及拉力传感器6-6实时检测机器人相应部位的受力大小，实现闭环反馈。例如，压力传感器2-3的信号转换放大及处理后反馈给控制器，控制器通过控制排绳装置5中的电机5-11正反转即可调整绳索9的伸长与收缩，从而控制减重力大小恒定；扭矩传感器3-12的反馈信号经过控制器的处理之后，可根据控制驱动电机3-102扭矩的方式实现对患者腰部扭矩的合理输出。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种腰部康复机器人，其特征在于：包括行走支架（1）及可上下滑动连接于行走支架（1）腰部控制机构（3），所述行走支架（1）下方设有若干脚轮，所述腰部控制机构（3）通过调节支架（7）连接设置于腰部控制机构（3）上方的测力扶手（2），所述腰部控制机构（3）还通过绳索（9）连接于排绳装置（5），所述绳索还连接变刚度测力装置（6）；
所述腰部控制机构（3）包括U型支架（3-2）及用于驱动U型支架（3-2）运动的腰部驱动机构；
所述测力扶手（2）包括支板（2-4）及通过压力传感器（2-3）、扭转座（2-5）连接于支板（2-4）的U型测量架（2-6），所述U型测量架（2-6）还设有手握把（2-1）、关节护垫（2-2），所述支板（2-4）连接于调节支架（7）；
所述调节支架（7）是并联六杆机构，所述并联六杆机构包括第一上连杆（7-1）、上支架梁（7-2）、第二上连杆（7-3）、第三上连杆（7-4）、下支架梁（7-5）、第一连接轴（7-6）、第二连接轴（7-7）、第一下连杆（7-8）、第二下连杆（7-9）、第三下连杆（7-10）及第三连接轴（7-12），所述第一上连杆（7-1）、第二上连杆（7-3）、第三上连杆（7-4）的一端均铰接于上支架梁（7-2），另一端分别铰接于第三下连杆（7-10）、第二下连杆（7-9）、第一下连杆（7-8），所述第三下连杆（7-10）、第二下连杆（7-9）、第一下连杆（7-8）还铰接于下支架梁（7-5），所述第一连接轴（7-6）、第二连接轴（7-7）、第三连接轴（7-12）的平行设置且分别铰接于第三上连杆（7-4）与第一下连杆（7-8）的铰接点、第二上连杆（7-3）与第二下连杆（7-9）的铰接点、第一上连杆（7-1）与第三下连杆（7-10）的铰接点，所述第一连接轴（7-6）、第二连接轴（7-7）、第三连接轴（7-12）之间还设有用于调节第三连接轴（7-12）与第一连接轴（7-6）、第二连接轴（7-7）之间距离的调节装置；
所述调节装置包括调节丝杠（7-13）及连接于第三连接轴（7-12）的调节螺母（7-14），所述调节丝杠（7-13）可转动连接于第一连接轴（7-6）、第二连接轴（7-7），所述调节螺母（7-14）通过螺纹连接于调节丝杠（7-13）；
所述第二上连杆（7-3）平行于第三上连杆（7-4），所述第一下连杆（7-8）平行于第二下连杆（7-9），所述第三上连杆（7-4）与第一下连杆（7-8）的铰接点、第二上连杆（7-3）与第二下连杆（7-9）的铰接点之间还设有连轴锁扣件（7-11）；
所述腰部控制机构（3）通过升降架（3-1）上下滑动连接于行走支架（1），所述腰部驱动机构包括输出轴（3-8）设置于升降架（3-1）上方的支撑板（3-31），所述支撑板（3-31）设有弧形滑轨组（3-3），所述弧形滑轨组（3-3）连接于弧形滑块（3-33），所述U型支架（3-2）穿过弧形滑块（3-33）、通过万向联轴器（3-4）连接于输出轴（3-8），所述输出轴（3-8）通过扭矩传感器（3-12）连接于驱动电机（3-102）的动力输出端；
所述驱动电机（3-102）、扭矩传感器（3-12）及输出轴（3-8）均连接于驱动固定板（3-101），所述驱动固定板（3-101）可滑动连接于升降架（3-1），所述驱动固定板（3-101）还连接柔顺驱动机构（8），所述柔顺驱动机构（8）包括两组弹性调节装置，所述弹性调节装置包括弹簧调节角架（8-2）、两连杆机构（8-4）、滑动块（8-5）、拉伸弹簧（8-31），所述弹簧调节角架（8-2）设有腰形孔，所述拉伸弹簧（8-31）的一端通过弹簧调节轴销（8-3）连接于腰形孔，另一端连接于两连杆机构（8-4）的中间铰接点，所述弹簧调节轴销（8-3）可滑动连接于腰形孔；
所述两连杆机构（8-4）的两端分别铰接于滑动块（8-5）、L型固定块（8-1），所述滑动块（8-5）可平行于弹簧调节角架（8-2）滑动，两个滑动块（8-5）用于限制固定板（3-101）在升降架（3-1）的滑动位置。
2.根据权利要求1所述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述排绳装置（5）包括驱动装置（5-1）、导绳组件及连接于驱动装置（5-1）动力输出端的绕绳卷筒（5-8），所述导绳组件包括往复丝杠（5-9）、导向轴（5-5）及可沿往复丝杠（5-9）和导向轴（5-5）滑动的导向块（5-7）和导绳轮组（5-6），所述往复丝杠（5-9）通过第二变速机构（5-103）连接于绕绳卷筒（5-8），所述绳索（9）穿过导绳轮组（5-6）连接于绕绳卷筒（5-8），所述往复丝杠（5-9）对导绳轮组（5-6）的驱动速度等于绳索（9）在绕绳卷筒（5-8）的爬行速度。
3.根据权利要求1所述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述变刚度测力装置（6）包括导向柱（6-5）、套接于导向柱（6-5）的弹簧（6-2），所述导向柱（6-5）端部固定连接于底座（6-3），所述导向柱（6-5）还连接于柔性支架（6-1），所述柔性支架（6-1）可滑动连接于导向柱（6-5），所述弹簧（6-2）的两端分别连接于底座（6-3）、柔性支架（6-1），所述柔性支架（6-1）还连接拉力传感器（6-6），所述拉力传感器（6-6）、底座（6-3）均设有用于连接绳索（9）的滑轮（6-4）。
4.根据权利要求1所述的一种腰部康复机器人，其特征在于：所述柔顺驱动机构（8）还包括两个L型固定块（8-1）、平行于弹簧调节角架（8-2）的滑动轴（8-6）、平行于弹簧调节角架（8-2）的导向轴（8-7），所述弹簧调节角架（8-2）、滑动轴（8-6）、导向轴（8-7）的两端分别连接于两个L型固定块（8-1），所述滑动块（8-5）可滑动连接于滑动轴（8-6）、导向轴（8-7）。
CN201910916866.XA 2019-09-26 2019-09-26 一种腰部康复机器人 Active CN110664586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910916866.XA CN110664586B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种腰部康复机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910916866.XA CN110664586B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种腰部康复机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110664586A CN110664586A (zh) 2020-01-10
CN110664586B true CN110664586B (zh) 2023-05-16

Family

ID=69079270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910916866.XA Active CN110664586B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种腰部康复机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110664586B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112999031B (zh) * 2021-03-11 2022-07-01 国家康复辅具研究中心 一种基于具有力感知并联机构的骨盆支撑助行器
CN113143695B (zh) * 2021-04-15 2022-11-01 北航歌尔(潍坊)智能机器人有限公司 康复训练减重装置和肢体康复***
CN114949755A (zh) * 2022-05-06 2022-08-30 四川省八一康复中心（四川省康复医院） 一种腰力智能反馈训练装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121929B1 (ko) * 2011-03-31 2012-02-29 김정배 요추인상장치
CN106420267A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 江苏大学 一种可穿戴智能下肢康复装置及控制方法
CN106562869A (zh) * 2015-10-12 2017-04-19 现代自动车株式会社 穿戴式肌肉力量辅助装置
CN107126344A (zh) * 2017-07-05 2017-09-05 天津科技大学 下肢行走功能康复用外骨骼康复机器人与控制***及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121929B1 (ko) * 2011-03-31 2012-02-29 김정배 요추인상장치
CN106562869A (zh) * 2015-10-12 2017-04-19 现代自动车株式会社 穿戴式肌肉力量辅助装置
CN106420267A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 江苏大学 一种可穿戴智能下肢康复装置及控制方法
CN107126344A (zh) * 2017-07-05 2017-09-05 天津科技大学 下肢行走功能康复用外骨骼康复机器人与控制***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110664586A (zh) 2020-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110664586B (zh) 一种腰部康复机器人
CN107693301B (zh) 康复训练用的悬吊式自适应减重装置及康复训练机器人
CN110812130B (zh) 一种骨盆辅助步行康复训练机器人
CN107175652B (zh) 一种用于上肢康复外骨骼的重力平衡机构
CN107149539B (zh) 一种支持全向移动的下肢康复助行机器人及控制方法
CN106426149B (zh) 基于拮抗式变刚度驱动器的2-dof柔性机械臂
CN109091815B (zh) 一种悬吊减重训练装置
CN113367935B (zh) 柔性驱动膝关节康复机器人
EP1928562B1 (en) Training machine for strengthen training and rehabilitation
CN110450135B (zh) 一种动态悬吊式体重支持***
CN202751547U (zh) 一种外骨骼型台式下肢体康复练习机
CN205268510U (zh) 柔索驱动六自由度并联康复装置
CN110664585B (zh) 一种腰部控制机构及腰部康复机器人
CN114526934B (zh) 一种驱动绳自动张紧的柔性检测机器人及其控制方法
CN107929000B (zh) 一种用于下肢康复训练的悬吊减重装置
CN102631764B (zh) 一种腰部支撑减重装置
CN110179626B (zh) 一种上肢康复训练装置及方法
CN110559158A (zh) 可穿戴式上肢康复机器人
CN218784512U (zh) 机器人的动态重力补偿减重***
CN107336260A (zh) 自补偿关节与提升装置
JP2014221022A (ja) 犬の歩行訓練装置
CN207127911U (zh) 自补偿关节与提升装置
CN113855489A (zh) 一种刚柔耦合驱动卧式双下肢协同康复机器人
CN206499632U (zh) 一种面向步态和平衡康复训练的单绳悬吊主动减重***
CN112451320B (zh) 减重支撑机构及包含其的下肢康复机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant