[发明专利]下肢康复训练机器人及其训练方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种下肢康复训练机器人，属于医疗康复设备自动化领域。

背景技术

随着科技进步和生活水平的提高，人们平均寿命普遍延长，带来各种慢性病发病率的进一步升高。常见慢病脑中风已成为患者永久性肢体功能障碍的首要原因，脑卒中后遗留的肢体瘫痪严重影响患者的日常生活，甚至最基本的行走和进食功能都会受到严重影响。另一方面，随着交通业的迅速发展，因交通事故造成肢体瘫痪的人数也在不断增加。上述患者除了特定的药物治疗和早期必要的手术等治疗措施外，早期正确、科学的康复训练对于病人肢体运动功能的恢复有重要意义。

目前，传统康复训练一般为劳动密集型模式，特别是步态康复，需要至少3名以上治疗师人工协助患者完成腿部及躯干的练习。医护人员不仅劳动强度大，而且很难保证稳定持续性运动训练。康复机器人是一个新兴的领域，是自动化训练的一种有效解决方案，可以解决康复训练劳动强度大、康复技术人员少、费用负担重等问题。下肢康复训练机器人主要针对下肢有运动功能障碍的患者，主要作用是帮助有下肢运动功能障碍的患者完成各种运动功能康复训练过程。其原理是根据康复医学理论和人机合作机器人原理，通过一套计算机控制下的步姿模拟控制系统，使患者模拟正常人的步伐规律进行康复训练运动。目前下肢康复机器人已有产品进入临床投入使用。但目前的康复器械远远不能满足患者康复所需的智能化、人机工程化的要求。申请号为CN201310370758的下肢康复训练机器人专利申请公开了一种下肢康复训练机器人，但其系统支架同大地固定在一起，使患者在做康复训练是只能固定在一个位置，本发明克服了上述发明的不足，使患者可以在一定空间范围内完成训练，使训练不再单调，并且可以通过不同的训练模式实现不同的康复训练要求，达到更好的训练效果。

发明内容

为了提高和改善患者下肢各关节康复训练的效果，提高患者康复训练的积极性，本发明提供一种下肢康复训练机器人，可在一定空间范围内，使患者完成两条腿的协调步态运动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述下肢康复训练机器人包括下肢康复训练机构和行走车机构，所述下肢康复训练机构包括腰部固定座，髋关节电机，大腿连杆，大腿固定带，膝关节电机，小腿连杆，小腿固定带，踝关节电机，脚掌支承座；其中腰部固定座与大腿连杆、大腿连杆与小腿连杆、小腿连杆与脚掌支承座均通过转动副连接；所述大腿连杆包括大腿上连杆与大腿下连杆，之间通过移动副连接，所述小腿连杆包括小腿上连杆和小腿下连杆，之间通过移动副连接，两个移动副均可由锁紧旋钮锁紧，用于不同身高的康复者训练时调整大腿连杆和小腿连杆的长度；所述髋关节电机固定在腰部固定座上，髋关节电机输出轴与大腿连杆连接，髋关节电机带动大腿连杆相对于腰部固定座转动；膝关节电机固定在大腿连杆上，膝关节电机输出轴与小腿连杆连接，膝关节电机带动小腿连杆相对于大腿连杆转动；踝关节电机固定在小腿连杆上，踝关节电机输出轴与脚掌支承座连接，踝关节电机带动脚掌支承座相对于小腿连杆转动；所述髋关节电机，膝关节电机和踝关节电机上均有用于测量其轴向转角的传感器，所述传感器安装在髋关节电机、膝关节电机和踝关节电机输出轴的另一端，用于检测人体的运动趋势和三个转动处的转角值以作为电机伺服控制的位置检测反馈信号；所述行走车机构包括车架、车轮、扶手、吊带，车架底部安装四个车轮，中部安装有扶手，上部安装有吊带，用于吊起康复者，使其不会摔倒。

进一步的所述的下肢康复训练机器人的髋关节电机的转角范围为0度～40度；膝关节电机转角范围为0度～60度；踝关节电机的转角范围为0度～40度。

进一步的所述下肢康复训练机器人的车架底部的四个车轮为减震万向脚轮。

所述康复训练机器人的康复训练方法包括下述三种模式：训练初期，训练中期和训练后期。训练初期模式中由机器人腿部三个关节电机带动人体完成正常步态运动，训练中期模式中由传感器检测人体运动趋势，再由机器人腿带动人体完成步态运动，训练后期模式中由人体主动运动，机器人腿对人体施加一定阻尼，来促进人体机能进一步的恢复与提高。

本发明具有如下优点：易于穿戴和操作，控制原理简便，适用场合广泛，可根据不同康复阶段选择不同模式进行训练。

附图说明

图1是下肢康复训练机器人结构示意图；

图2是髋关节电机连接示意图。