[发明专利]气动肌肉驱动下肢康复外骨骼及其康复工作控制方法

说明书

本发明公开了气动肌肉驱动下肢康复外骨骼及其康复工作控制方法，该外骨骼包括臀部组件，臀部组件的内侧面设有腰部组件，臀部组件两端对称设有腿部组件，腿部组件包括大腿杆和小腿杆，腿部组件还包括腿部绑缚机构，小腿杆远离其连接大腿杆的一端还转动连接有脚部组件；在大腿杆的前侧设有第一气动肌肉，第一气动肌肉的两端分别连接在对应位置的臀部组件和大腿绑缚机构上；在大腿杆的后侧设有第二气动肌肉，第二气动肌肉的两端分别连接在对应位置的臀部组件和大腿绑缚机构上；在小腿杆的后侧设有第三气动肌肉，第三气动肌肉的两端分别连接在对应位置的大腿杆和小腿绑缚机构上。本方案能有效提高穿戴的舒适性，柔性较大，保证人体运动安全性。

技术领域

本发明涉及可穿戴康复设备技术领域，具体涉及气动肌肉驱动下肢康复外骨骼及其康复工作控制方法。

背景技术

据相关调查显示，我国每年有近十万新增肢体残疾脊髓损伤患者，对肢体残障者的康复训练是我国康复医疗的一项艰巨任务。

针对这些患者除了进行手术治疗或者药物治疗外，科学合理的康复训练对于患者肢体运动功能的改善起着至关重要的作用。目前，在中国和全世界对肢体康复设备都有巨大的需求，特别是高技术含量的机电一体化康复设备严重短缺；随着科技发展，越来越多的研究者开始利用其它领域研究成果，结合康复医学设计新的医疗训练方法。这些学科包括机械学、力学、电磁学、计算机学、机器人学以及材料学等多种学科；目前对这方面的研究统称为康复工程，康复外骨骼作为一种穿戴在人体上并用于辅助人体进行康复训练的设备越来越广泛的应用在康复工程领域。

在公开号为CN107411939B的发明专利中就公开了一种单侧下肢残疾人士专用助力康复机器人，所述助力康复机器人具有被动模式、主动模式和阻抗模式三种操控模式；所述助力康复机器人由固定部件和连杆部件组成；所述固定部件包括腰带部件、大腿套环、小腿套环和脚板部件，所述连杆部件包括大腿部件、小腿部件、膝关节电机装置、踝关节电机装置、手柄部件、手柄连杆、手柄电机装置、第一腿部连杆和第二腿部连杆；核心部分是由连杆部件和固定部件中的手柄部件、大腿部件、小腿部件、腰带部件、脚板部件、第一腿部连杆和第二腿部连杆共同构成的一多连杆机构。该康复机器人在进行康复训练时，由手柄电机装置带动人体的髋部位置进行康复运行，由膝关节电机装置带动人体的膝关节位置进行康复运动，由踝关节电机装置带动人体的踝关节位置进行康复运动，这种采用电机带动对应位置关节进行康复运动的方式存在下面的问题：1、电机的驱动结构使得整个装置的结构复杂，造价昂贵，同时会使得整个康复机器人的整体重量变大，大大降低穿戴的舒适性；2、电机驱动的系统刚性大，柔性差，电机驱动系统吸收外部冲击的能力差，当该系统受到外部突然的冲击干扰时，容易引起系统位移的突变，从而容易造成患者下肢肌肉组织的撕裂、肌肉痉挛及组织损伤等。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能有效提高穿戴的舒适性，同时柔性较大的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼。

另外，本发明还提供一种气动肌肉驱动下肢康复外骨骼的康复工作控制方法，以实现对患者的康复训练。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

气动肌肉驱动下肢康复外骨骼，包括开口向前且整体呈U型结构的臀部组件，所述臀部组件用于与人体的臀部位置相适应，所述臀部组件的内侧面设有腰部组件，所述腰部组件用于缠绕在人体的腰部位置，所述臀部组件U型结构的开口两端对称设有腿部组件，所述臀部组件与对应位置的腿部组件转动连接，以与人体髋关节的前屈和后伸运动相适应，所述腿部组件包括转动连接的大腿杆和小腿杆，以与人体膝关节的前屈和后伸运动相适应，所述腿部组件还包括腿部绑缚机构，所述腿部绑缚机构分别与所述大腿杆和所述小腿杆连接，以将该外骨骼穿戴在人体腿部，所述小腿杆远离其连接所述大腿杆的一端还转动连接有脚部组件，所述脚部组件用于与人体的脚部进行连接并与人体脚部的趾曲和背伸运动相适应；