[发明专利]一种五自由度混联下肢康复机器人

说明书

技术领域

本发明属于医疗康复机械技术领域，描述了一种适用于下肢康复治疗的五自由度混联康复机器人，可模拟下肢行走、脚踝活动等实际康复运动，能有效实现下肢偏瘫及下肢运动机能损伤等类似病症患的康复训练功能。

背景技术

目前，我国和世界许多国家一样，正逐步步入老龄化社会，在老龄人群中脑血管、神经系统疾病多发，多数有偏瘫的症状。同时，因为交通事故而造成的神经损伤或肢体损伤的人数也越来越多。特别是下肢运动技能损伤，严重影响了患者的日常生活。这类患者除了早期手术、药物治疗外，后期的科学康复训练对下肢恢复治疗起着非常重要的作用。传统的康复训练依赖于治疗师的一对一徒手操作，不仅浪费时间，而且效率低下。在这种背景下，康复训练机器人应运而生，它的主要功能是代替治疗师帮助患者完成运动机能的恢复训练，如行走训练。

    对于中风、下肢机能损伤患者来说，下肢康复训练机器人能达到很好的治疗效果。目前现有的下肢康复机器人基本均为主动式机器人，例如：申请号为201120422008.9的中国专利申请公开一种下肢康复踏步机，添加了阻尼滑轮等，结构复杂，控制麻烦，需要患者本身较高的活动机能，但对患者的前期恢复未给予足够重视，这样对于处在前期康复的患者不仅很难达到预期的康复效果，甚至会对病人的病情产生不良影响。

本发明提出的混联式空间五自由度下肢康复机器人可以实现脚踝关节前后、左右、上下转动，以及下肢上下、前后移动的5个动作，真实模拟人体下肢及足的行走的多自由度复杂运动。相比传统的下肢康复机器人，该机器人结构简单，运行平稳，容易控制，患者不仅在康复后期可进行主动下肢康复训练，而且在康复前期可进行被动的下肢关节康复活动，使康复训练具有延续性，更好的达到下肢康复训练效果。

发明内容

本发明提出了一种混联式空间五自由度下肢康复机器人，康复前期可使患者被动进行脚踝运动、行走的康复训练，康复后期患者主动进行下肢运动恢复训练，有效实现针对患者恢复前、后期的不同状况下的复合下肢康复训练治疗。

本发明是通过以下技术方案实现的：设计一种适应于脚踝及下肢关节康复训练的混联式空间五自由度康复机器人，它能实现绕X、Y、Z轴的姿态转动及沿Y、Z轴的移动，真实模拟人体下肢及足行走的多自由度复杂运动，帮助患者更好的进行下肢康复训练。

本发明一种五自由度混联下肢康复机器人，其特征是：包括机架和两个运动平台；所述机架由底座和支架串联而成，底座前后方向设置两根平行的移动导轨；支架包括四条支链，分别为支撑链A、支撑链B、扶手链A、扶手链B；所述支撑链A和支撑链B结构相同，由三根杆件由下至上依次通过移动副P1和转动副R1串联组成，所述支撑链A和支撑链B的下端垂直连接在底座的左右两侧；所述扶手链A和扶手链B结构相同，由四根杆件由下至上依次通过移动副P2、转动副R2和移动副P3串联组成，所述扶手链A和扶手链B的下端垂直连接在底座前端，所述扶手链A和扶手链B的上端通过一根杆件固定连接；所述两个运动平台结构相同，运动平台由下平台、运动链A、运动链B、支撑链C、上平台组成，所述运动链A由移动副P6、转动副R3、圆柱副C1组成，所述移动副P6的下端与下平台固定连接，移动副P6的下端的上端通过转动副R3与圆柱副C1连接，圆柱副C1的侧面与上平台固定连接；运动链B由圆柱副C2、转动副R4、圆柱副C3、转动副R5组成，圆柱副C2的下端与下平台固定连接，圆柱副C2的上端通过转动副R4与圆柱副C3连接，圆柱副C3的侧面与上平台固定连接；支撑链C由支撑杆和万向节U组成，支撑杆的下端与下平台固定连接，支撑杆的上端通过万向节U与上平台连接；所述下平台的底部通过转动驱动R与移动副P5连接，移动副P5通过移动副P4连接移动导轨上。所述运动平台的运动链A、运动链B、支撑链C与下平台垂直，支撑链C通过下平台中心，初始位置当动平台与下平台保持水平时，运动链A的圆柱副C1的轴线和运动链B的圆柱副C3的轴线分别与万向节U的两个转动轴线相重合。支撑链A、支撑链B、扶手链A、扶手链B的角度长短根据患者的训练位置调节。。