[发明专利]一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人

说明书

本发明公开了一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人，其包括髋关节连接装置、膝关节连接装置、踝关节连接装置和减重装置，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机器人悬吊以减轻施加于人体的康复装置的重量；本发明的一种可穿戴式生物融合的下肢康复机器人提高了下肢康复效果，本发明膝关节处的康复装置采用生物融合的理念把膝关节作为机构的一部分进行分析，更贴合人体膝关节的运动规律，仿生性好。并且膝关节处的康复装置属于完全解耦的并联机构，与耦合并联机构相比控制简单方便。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人。

背景技术

康复机器人主要辅助老人和运动功能障碍患者实现基本运动，还能增强人体的运动能力。可穿戴外骨骼式康复机器人就是典型的代表，主要用于辅助残疾人、老年人以及下肢运动功能障碍的患者等实现康复训练，或辅助残疾人正常行走。康复机器人极大地影响着康复医学的发展，为患者的日常生活提供了方便，从根本上提高了生活质量，减轻了社会负担。膝关节是人体下肢最复杂，极易损伤又很难恢复的关节之一，所以，研究下肢康复机器人的膝关节康复变得尤为重要。

目前出现的多种下肢康复机器人虽然各具特色且一定程度上提高了下肢康复治疗的效率和效果，但也存在着一些不足：由膝关节解剖学可知，股骨和胫骨之间的相对运动，是滚动和滑动的复合运动。因此，膝关节的主要运动是人体矢状面内的屈曲运动。布拉格查尔斯大学的研究人员利用磁共振成像研究了膝关节的形状和相对运动，关节面处的运动不仅仅是围绕一个点旋转，而且有旋转中心的移动。但由于转动中心位于机械机构内部、空间上不能够与膝关节中心重合，使得下肢康复运动过程中膝关节的位置不断改变而导致转动中心的错位。下肢膝关节的运动完全由机械确定，人体不能从机构层面影响康复运动，安全性差。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人，以解决上述现有技术存在的问题，在康复过程中能实现自动补偿人体膝关节与外骨骼膝关节转动中心的错位，使其与人体膝关节的运动达到协调统一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

具体的，本发明提供一种可穿戴式生物融合下肢康复机器人，包括髋关节连接装置、膝关节连接装置、踝关节连接装置和减重装置，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机器人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。

所述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轴线转动并能够沿轴线滑动，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；