[发明专利]一种基于具有力感知并联机构的骨盆支撑助行器

说明书

本发明公开了一种基于具有力感知并联机构的骨盆支撑助行器。本发明采用通过多条支链连接静平台和动平台力的感知六自由度并联机构，在支链目标连杆上设置连杆力传感器，感受受力的大小，作为控制支链驱动电机的反馈信息，控制各条支链的传递力，从而实现保持平衡和减重，达到辅助行走的作用；本发明平台结构紧凑，使用时通过骨盆固定绷带与训练患者的骨盆部位固定连接，能够保证实现训练患者骨盆的六个自由度运动；并联机构运用于骨盆支撑，能够发挥并联机构惯量小的优点，增强与患者之间的柔顺性；能够通过骨盆运动的干预，实现训练患者在行走过程中的站立减重支撑、行走平衡控制、下肢异常步态干预，提高行走康复训练的效率。

技术领域

本发明涉及辅助行走助行器领域，具体涉及一种基于具有力感知并联机构的骨盆支撑助行器。

背景技术

由于神经损伤、肌肉骨骼损伤、残障、年龄增长等因素，有很大一部分患者在行走功能上存在一定的功能障碍。为了恢复这部分患者的行走能力，促进下肢肢体运动功能的康复，可以使用助行器辅助患者行走。

助行器的种类和形态类型较多，从动力驱动分类，可以分有动力与无动力两种类型；从支撑形式分类，可以分扶手支撑、悬吊支撑、骨盆支撑、外骨骼支撑等四种类型。其中，行走能力受损较轻的患者可以使用扶手支撑助行器，而行走能力受损较严重的患者则需要借助于悬吊支撑、骨盆支撑、外骨骼支撑等类型的助行器。针对行走能力受损较严重的患者，相对于仅连接上躯干的悬吊支撑类型，骨盆支撑和外骨骼支撑等两种类型助行器由于和骨盆/下肢直接连接，在强化对患者下肢的行走辅助和功能干预方面更具有优势。

本发明主要针对的是骨盆支撑类型助行器。骨盆支撑类型助行器的原理是在助行器和患者的骨盆之间的中间连接系统，采用主动辅助机械系统，辅助患者站立支撑和行走。目前的中间连接系统所采用的主动辅助机械系统(如CN103315876A、CN108392782A、CN110975227A)，多采用的是串联结构，其虽然能够实现人体骨盆在行走中的主要运动，然而，大部分发明中的机构无法实现骨盆三维空间的所有自由度运动，同时由于串联机构惯量较大，其最终应用于人体骨盆时缺乏柔顺性。此外，现有助行器主要在中间连接系统与训练患者之间安装六维力传感器来感知训练患者的运动意图，这种方式的优势是六维力传感器所提供的力感知较为灵敏，不足之处主要体现在一是六维力传感器安装于中间连接系统与训练患者中间，需要额外占一定的空间体积，二是由于六维力传感器安装于中间连接系统与训练患者中间，六维力传感器需要承担感知交互力和传递辅助力两个功能，然而一般六维力传感器负载设计有限，难于兼顾力传递和力感知两个功能。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于具有力感知并联机构的骨盆支撑助行器及其实现方法，采用并联机构能够在训练患者骨盆的各个自由度运动方向上实现更好的辅助柔顺性，提高助行器的舒适性和应用效果。同时，在并联机构内部的连杆上设计并安装了连杆力传感器，能够满足沿连杆方向的力传递和力感知两个功能，进一步提升了助行器的实用性和紧凑性。

本发明的基于具有力感知并联机构的骨盆支撑助行器包括：左侧前轮、右侧前轮、后轮、底座、高度调节下支撑架、高度调节上滑动架、力感知六自由度并联机构、左侧扶手、骨盆固定绷带、右侧扶手和可折叠坐垫；其中，在底座的下表面的前端的左右两侧分别安装左侧前轮和右侧前轮，与地面直接滚动接触，在底座的下表面的后端的中心安装一个或多个后轮，与地面直接滚动接触；在底座后端中心上方安装高度调节下支撑架；在高度调节下支撑架上安装高度调节上滑动架，高度调节上滑动架能够沿高度调节下支撑架上下滑动，实现位置调节和固定，以适应不同身高的训练患者；在高度调节上滑动架上安装力感知六自由度并联机构；在力感知六自由度并联机构的前表面安装骨盆固定绷带，骨盆固定绷带与训练患者的骨盆部位固定连接；在底座的上表面的前部的左右两侧分别安装左侧扶手和右侧扶手，辅助训练患者控制上躯干姿势；在高度调节下支撑架上固定可折叠坐垫，便于训练患者在训练休息过程中辅助训练患者采用坐姿休息；