[发明专利]一种连杆式下肢外骨骼康复机器人

说明书

本发明公开了一种连杆式下肢外骨骼康复机器人，包括跑步机(4)、气动肌肉框架(1)、传动装置(2)和下肢外骨骼(3)；所述气动肌肉框架(1)包括大腿转轴(1‑2)、小腿转轴(1‑3)、髋关节轴(1‑4)、气动肌肉(1‑5)和支撑架(1‑6)；所述传动装置(2)包括大腿传动机构和小腿传动机构，所述大腿传动机构由大腿转臂(2‑1)、大腿连杆(2‑2)和大腿骨架(2‑7)构成平行四连杆机构；所述小腿传动机构包括两个四连杆机构；所述下肢外骨骼(3)通过所述传动装置(2)与所述气动肌肉框架(1)实现连接。本发明的康复机器人，将气动肌肉全部集中于气动肌肉框架内，相较于其他气动肌肉驱动的外骨骼发明，其结构简单紧凑，安全性高，易于操作。

技术领域

本发明属于气动技术和外骨骼机器人领域，更具体地，涉及一种连杆式下肢外骨骼康复机器人。

背景技术

目前我国已进入人口老龄化社会，老年人群体日益庞大，据统计，截至2015年底，60岁以上老年人口已达到2.22亿，而中风是老年人群体面临主要危险之一。同时，截至2016年底我国机动车保有量为2.9亿辆，由此引发的各种交通事故也日益增多。据统计，目前我国由于中风和各种事故造成的肢体功能障碍患者人数已超过800万。而多数肢体障碍患者可通过康复训练改善或恢复其运动功能。目前我国的康复训练主要由专业医生指导，在护士或家属的帮助下完成康复训练，这个过程耗时耗力。随着机器人技术的发展，越来越多的科研机构开始将机器人技术应用于康复训练，由此产生了外骨骼康复机器人。

目前国内外大多数外骨骼机器人多采用电机或液压驱动，电机驱动具有响应快、控制方便、精度高和结构简单等优点，但其功率质量比较小，需要配合减速器使用，由此引发电机驱动式外骨骼体积较大，难以承受较大负载等问题；而液压驱动具有较高的功率质量比，但因为其工作介质为液压油，易发生泄漏，因此不适合用于康复外骨骼机器人。

气动肌肉是根据仿生学原理，模拟人体肌肉设计的一种驱动原件。与电机和液压驱动相比，因为其采用仿生学设计，其力-位移关系特性与人类肌肉相似，因此更加适合应用于外骨骼康复机器人。且气动肌肉工作介质为空气，无色无味，不会对病人有任何影响。除此之外气动肌肉还有功率质量比高、安全舒适等优点。

由于国内外骨骼研究起步较晚，多数外骨骼并未考虑人类行走过程中重心的上下浮动、膝关节的瞬心变化大腿前屈时的内收，由此导致外骨骼穿戴舒适性较差。

专利CN101810533A公开了一种助行外骨骼康复机器人，包括移动式辅助机构、控制机构和外骨骼假肢机构，移动式辅助机构和外骨骼假肢机构相连，控制机构分别与移动式辅助机构和外骨骼假肢机构相连。该外骨骼假肢机构设计结构紧凑、各关节转动范围大，能满足人体实际运动要求。但专利CN101810533A公开的助行外骨骼康复机器人也存在不足：

(1)该发明未考虑膝关节的瞬心变化和大腿前屈时的内收，穿戴舒适性较差，对于腿型不正的患者，可能会出现无法穿戴的情况；

(2)其整体结构较大，使用时需要需要宽阔的场地；

(3)该发明采用电机驱动，且为移动平台，需要蓄电池供电，因此续航能力有限。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种连杆式下肢外骨骼康复机器人，其目的在于将气动肌肉全部集中于气动肌肉框架内，相较于其他气动肌肉驱动的外骨骼发明，其结构简单紧凑，安全性高，易于操作。

为实现上述目的，本发明提供一种连杆式下肢外骨骼康复机器人，包括跑步机，还包括气动肌肉框架、传动装置和下肢外骨骼；