[发明专利]一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人

权利要求书

1.一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其特征在于：包括康复装置和减重装置，

所述康复装置包括髋关节连接装置、膝关节连接装置和踝关节连接装置，髋关节连接装置、膝关节连接装置和踝关节连接装置依次连接穿戴于人体下肢，减重装置的配置用于将人体上半身和康复装置悬吊以减轻施加于人体的康复装置的重量；

所述髋关节连接装置包括腰部连接装置和髋膝连接杆，所述腰部连接装置包括第一腰部套件、第二腰部套件和四组调节装置，所述第一腰部套件为两个半环形构件，两个半环形构件相连构成一个椭圆形结构，第二腰部套件的结构与第一腰部套件的结构相同，所述四组调节装置设置在所述第一腰部套件和第二腰部套件之间，每一组调节装置均包括上接头、调节杆和下接头，所述调节杆的两端分别连接所述上接头和下接头的第一端，所述上接头的第二端与所述第一腰部套件固定连接，所述下接头的第二端与所述第二腰部套件固定连接，所述髋膝连接杆的第一端与膝关节连接装置固定连接，所述髋膝连接杆的第二端与髋关节连接装置通过第一转动副铰接，

所述膝关节连接装置包括大腿夹具、小腿夹具、膝关节的伺服电机和两条运动支链，两条运动支链设置在大腿夹具和小腿夹具之间并与人体膝关节并联设置，

第一运动支链包括第一运动支链上连杆和长度能够调节的第一运动支链下连杆，所述第一运动支链上连杆的第一端套设在丝杆上，所述丝杆通过连接架与所述大腿夹具固定连接，所述第一运动支链上连杆能够相对所述丝杆绕丝杆轴线转动并能够沿丝杆轴线滑动，所述第一运动支链上连杆的第二端通过第二转动副与所述第一运动支链下连杆的第一端铰接，所述第一运动支链下连杆的第二端通过虎克铰与支撑板连接，所述支撑板的一个端部与所述小腿夹具固定连接；

第二运动支链包括第二运动支链上连杆和长度能够调节的第二运动支链下连杆，所述第二运动支链上连杆的第一端通过第三转动副与所述大腿夹具铰接，所述第二运动支链上连杆的第二端通过第四转动副与所述第二运动支链下连杆的第一端铰接，所述第二运动支链下连杆的第二端通过第五转动副与所述小腿夹具铰接；

所述踝关节连接装置包括脚踏板和膝踝连接杆，脚踏板穿戴于人体脚部，膝踝连接杆的第一端与膝关节连接装置的小腿夹具固定连接，膝踝连接杆的第二端与脚踏板通过第六转动副铰接；

所述第一转动副的轴线、所述丝杆及所述虎克铰远离所述小腿夹具的转动副的轴线相互平行；

所述第三转动副、所述第四转动副及所述第五转动副的轴线相互平行且均与所述第二转动副的轴线垂直；

初始位置下，股骨关节面中心分别和大腿夹具、小腿夹具中心对齐，由椭圆的几何关系可得，膝关节关节面上点的位置坐标表示为

其中，a表示人体膝关节数学模型的短轴半径，b表示人体膝关节数学模型的长轴半径，表示膝关节的转角，H表示初始位置股骨关节面中心和大腿夹具中心之间的距离，

不同的人使a和b具有不同的值，通过膝关节的伺服电机转角控制膝关节的转角，能够实现膝关节变轴线的转动运动，和人体膝关节的运动贴合，自动实现运动补偿。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其特征在于：所述大腿夹具和小腿夹具的结构相同且尺寸不同，分别穿戴于人体的大腿和小腿处。

3.根据权利要求1所述的可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其特征在于：所述减重装置包括减重吊带和减重吊架，所述减重吊架的底部设置有转向轮和驱动轮，所述减重吊架连接有控制器和操控杆，通过减重吊架把手上的所述操控杆，能够控制减重吊架的移动、停止以及速度。

4.根据权利要求1所述的可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其特征在于：所述第一运动支链下连杆包括第一运动支链下连杆和第一运动支链下连杆，第一运动支链下连杆和第一运动支链下连杆通过螺栓连接，其能够调节第一运动支链下连杆的长度。

5.根据权利要求4所述的可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其特征在于：所述第二运动支链下连杆包括第二运动支链下连杆和第二运动支链下连杆，第二运动支链下连杆和第二运动支链下连杆通过螺栓连接，其能够调节第二运动支链下连杆的长度。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其特征在于：髋关节的伺服电机设置于第一转动副处，踝关节的伺服电机设置于第六转动副处。