用于康复训练的多自由度扶持机器人及其操作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于康复训练的多自由度扶持机器人及其操作方法，该装置包括底座、履带式步行机、配重机构和运动部分；运动部分包括上下运动平台、左右运动平台、后移运动平台、提胯运动平台和平行四杆式运动平台。各运动平台均由电机、平台固定板、齿轮组和输出端构成。本发明可实现在步态训练过程中对人体髋部三个直线自由度和两个回转自由度的康复训练；可高度模拟髋部在步态训练中的生理运动，有效增强康复训练效果。
【专利说明】
用于康复训练的多自由度扶持机器人及其操作方法
技术领域
[0001]本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种用于康复训练的多自由度扶持机器人及其操作方法。
【背景技术】
[0002]我国老龄化问题日益严重，而中风偏瘫又是老年人中的高发病，因此针对老年人偏瘫后的康复治疗显得尤为重要。偏瘫患者步态正常是康复的标志，因此步态训练在康复训练中的地位尤为显著。
[0003]对于偏瘫患者的传统康复手段需理疗师手扶患者髋部进行步态训练，消耗了大量的时间与体力，并且无法保证充足的训练时间和足够的训练强度。现有的步态训练康复设备往往注重步行训练，而忽略了髋部的生理结构，不能针对髋部的运动学分析设计符合人机工程学的设备，从而限制了步态训练装置的效果。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的传统步态康复训练工作量大、效率低下和普通康复设备训练不全面、训练模式单一等问题，本发明通过分析髋部生理结构，提供一种用于康复训练的多自由度扶持机器人及其操作方法，为患者训练提供一个高效的训练平台。
[0005]其技术方案为
[0006]—种用于康复训练的多自由度扶持机器人，包括底座1、履带式步行机2、配重机构和运动部分。运动部分包括上下运动平台、左右运动平台、后移运动平台、提胯运动平台和平行四杆式运动平台。
[0007]配重机构包括配重块25和钢丝绳24;上下运动平台包括第一电机4，第一齿轮组7、第一丝杠滑块结构3、支撑杆26和上下运动平台固定板6;左右运动平台包括第二电机21，第二齿轮组22和第二丝杠滑块结构23;后移运动平台包括第三电机5，第三齿轮组8和第三丝杠滑块结构9;提胯运动固定平台10包括第四电机17、第四齿轮组18、提胯运动固2丝杠滑块结构12、平行杆13、铰链结构11、第一运动输出杆16和第二运动输出杆20。
[0008]进一步，履带式步行机2固定在底座I上;运动部分通过支撑杆26与底座I相连;配重机构通过配重块25与底座相连，通过钢丝绳24与运动平台相连。
[0009]进一步，第一电机4固定在上下运动平台固定板6上，通过第一齿轮组7带动第一丝杠滑块结构3上下运动，第一丝杠滑块结构3固定在上下运动平台固定板6上，从而带动整个上下运动平台上下运动；
[0010]第二电机21固定在提胯运动固定平台10上，通过第二齿轮组22带动第二丝杠滑块结构23左右运动，第二丝杠滑块23固定在上下运动平台固定板6上，从而使得左右运动平台左右运动；
[0011 ] 第三电机5固定在上下运动平台固定板6上，通过第三齿轮组8带动第三丝杠滑块结构9前后运动，第三丝杠滑块结构9固定在提胯运动固定平台1上，从而使得前后运动平台前后运动；
[0012]第四电机17固定在提胯运动固定平台10上，通过第四齿轮组18直接带动提胯输出杆19在额状面上绕矢状轴小幅度回转，完成提胯运动；
[0013]第五电机14固定在胯运动固定平台10上，通过第五齿轮组15带动第三丝杠滑块结构12和第一运动输出杆16前后运动、第一运动输出杆16再通过铰链结构11和平行杆13带动对称方向第二运动输出杆20在水平面完成旋转运动，形成平行四杆机构。
[0014]进一步，配重机构通过钢丝绳24与运动平台相连，并通过配重块25提供拉力，作用于整个运动平台，有效的达到了免重的效果。
[0015]进一步，该装置可实现在步态训练过程中对人体髋部三个直线自由度和两个回转自由度的康复训练，高度模拟髋部在步态训练中的生理运动，有效增强康复训练效果。
[0016]—种用于康复训练的多自由度扶持机器人的操作方法，包括以下步骤:
[0017]被训者首先用绑带固定髋部，连接到第一运动输出杆16和第二运动输出杆20上；
[0018]实施被训者步态训练时，配合履带式步行机2，电机工作在力矩模式下:第一电机4通过第一齿轮组7带动第一丝杠滑块结构3带动髋部上下运动;第二电机21通过第二齿轮组22带动第二丝杠滑块结构23髋部左右运动;第三电机5通过第三齿轮组8带动第三丝杠滑块结构9带动髋部前后运动;第四电机17通过第四齿轮组18直接带动提胯输出杆19在额状面上绕矢状轴小幅度回转，完成提胯运动;第五电机14通过第五齿轮组15带动平行四杆机构带动髋部在水平面完成旋转运动。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0020]其一，拥有三个直线自由度和两个回转自由度的康复训练，高度模拟髋部在步态训练中的生理运动;其二，对称式免重机构，以减轻患者步态训练时的负担;其三，装置的旋转中心和人体髋关节的旋转中心重合，可以高度模拟人体步态训练的康复训练过程。
【附图说明】
[0021]图1为本发明一种用于康复训练的多自由度扶持机器人的结构示意图；其中，1、底座;2、履带式步行机;3、第一丝杠滑块结构;4、第一电机;5、第三电机;6、上下运动平台固定板;7、第一齿轮组;8、第三齿轮组;9、第三丝杠滑块结构；1、提胯运动固定平台；11、铰链结构；12、第五丝杠滑块结构；13、平行杆；14、第五电机；15、第五齿轮组；16、第一运动输出杆；
17、第四电机;18、第四齿轮组；19、提胯输出杆;20、第二运动输出杆;21、第二电机;22、第二齿轮组;23、第二丝杠滑块结构;24、钢丝绳;25、配重块;26、支撑杆。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细地说明。
[0023]参照图1，本发明实施例的一种用于康复训练的多自由度扶持机器人，包括底座1、履带式步行机2、配重机构和运动部分。运动部分包括上下运动平台、左右运动平台、后移运动平台、提胯运动平台和平行四杆式运动平台。
[0024]配重机构包括配重块25和钢丝绳24;上下运动平台包括第一电机4，第一齿轮组7、第一丝杠滑块结构3、支撑杆26和上下运动平台固定板6;左右运动平台包括第二电机21，第二齿轮组22和第二丝杠滑块结构23;后移运动平台包括第三电机5，第三齿轮组8和第三丝杠滑块结构9;提胯运动平台运动平台包括第四电机17、第四齿轮组18、提胯运动固定平台10和提胯输出杆19;平行四杆式运动平台包括第五电机14，第五齿轮组15、第五丝杠滑块结构12、平行杆13、铰链结构11、第一运动输出杆16和第二运动输出杆20。
[0025]作为进一步改进，履带式步行机2固定在底座I上;运动部分通过支撑杆26与底座I相连;配重机构通过配重块25与底座相连，通过钢丝绳24与运动平台相连。
[0026]作为进一步改进，第一电机4固定在上下运动平台固定板6上，通过第一齿轮组7带动第一丝杠滑块结构3上下运动，第一丝杠滑块结构3固定在上下运动平台固定板6上，从而带动整个上下运动平台上下运动；
[0027]第二电机21固定在提胯运动固定平台10上，通过第二齿轮组22带动第二丝杠滑块结构23左右运动，第二丝杠滑块23固定在上下运动平台固定板6上，从而使得左右运动平台左右运动；
[0028]第三电机5固定在上下运动平台固定板6上，通过第三齿轮组8带动第三丝杠滑块结构9前后运动，第三丝杠滑块结构9固定在提胯运动固定平台1上，从而使得前后运动平台前后运动；
[0029]第四电机17固定在提胯运动固定平台10上，通过第四齿轮组18直接带动提胯输出杆19在额状面上绕矢状轴小幅度回转，完成提胯运动；
[0030]第五电机14固定在提胯运动固定平台10上，通过第五齿轮组15带动第三丝杠滑块结构12和第一运动输出杆16前后运动、第一运动输出杆16再通过铰链结构11和平行杆13带动对称方向第二运动输出杆20在水平面完成旋转运动，形成平行四杆机构。
[0031]作为进一步改进，配重机构通过钢丝绳24与运动平台相连，并通过配重块25提供拉力，作用于整个运动平台，有效的达到了免重的效果。
[0032]作为进一步改进，该装置可实现在步态训练过程中对人体髋部三个直线自由度和两个回转自由度的康复训练，高度模拟髋部在步态训练中的生理运动，有效增强康复训练效果。
[0033]使用本发明时，被训者首先用绑带固定髋部，连接到第一运动输出杆16和第二运动输出杆20上；
[0034]实施被训者步态训练时，配合履带式步行机2，电机工作在力矩模式下:第一电机4通过第一齿轮组7带动第一丝杠滑块结构3带动髋部上下运动;第二电机21通过第二齿轮组22带动第二丝杠滑块结构23髋部左右运动;第三电机5通过第三齿轮组8带动第三丝杠滑块结构9带动髋部前后运动;第四电机17通过第四齿轮组18直接带动提胯输出杆19在额状面上绕矢状轴小幅度回转，完成提胯运动;第五电机14通过第五齿轮组15带动平行四杆机构带动髋部在水平面完成旋转运动。
[0035]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于康复训练的多自由度扶持机器人，其特征在于:包括底座(I)、履带式步行机(2)、配重机构和运动部分； 所述配重机构包括配重块(25)和钢丝绳(24); 所述运动部分包括上下运动平台、左右运动平台、后移运动平台、提胯运动平台和平行四杆式运动平台； 所述上下运动平台包括第一电机(4)，第一齿轮组(7)、第一丝杠滑块结构(3)、支撑杆(26)和上下运动平台固定板(6);所述左右运动平台包括第二电机(21)，第二齿轮组(22)和第二丝杠滑块结构(23);所述后移运动平台包括第三电机(5)，第三齿轮组(8)和第三丝杠滑块结构(9);所述提胯运动平台运动平台包括第四电机(17)、第四齿轮组(18)、提胯运动固定平台(10)和提胯输出杆(19);所述平行四杆式运动平台包括第五电机(14)，第五齿轮组(15)、第五丝杠滑块结构(12)、平行杆(13)、铰链结构(11)、第一运动输出杆(16)和第二运动输出杆(20)。2.根据权利要求1所述的用于康复训练的多自由度扶持机器人，其特征在于:所述履带式步行机(2)固定在底座(I)上;运动部分通过支撑杆(26)与底座(I)相连;配重机构通过配重块(25)与底座相连，通过钢丝绳(24)与运动平台相连。3.根据权利要求1所述的用于康复训练的多自由度扶持机器人，其特征在于:所述第一电机(4)固定在上下运动平台固定板(6)上，通过第一齿轮组(7)带动第一丝杠滑块结构(3)上下运动，第一丝杠滑块结构(3)固定在上下运动平台固定板(6)上，从而带动整个上下运动平台上下运动； 所述第二电机(21)固定在提胯运动固定平台(10)上，通过第二齿轮组(22)带动第二丝杠滑块结构(23)左右运动，第二丝杠滑块(23)固定在上下运动平台固定板(6)上，从而使得左右运动平台左右运动； 所述第三电机(5)固定在上下运动平台固定板(6)上，通过第三齿轮组(8)带动第三丝杠滑块结构(9)前后运动，第三丝杠滑块结构(9)固定在提胯运动固定平台(10)上，从而使得前后运动平台前后运动； 所述第四电机(17)固定在提胯运动固定平台(10)上，通过第四齿轮组(18)直接带动提胯输出杆(19)在额状面上绕矢状轴小幅度回转，完成提胯运动； 所述第五电机(14)固定在胯运动固定平台(10)上，通过第五齿轮组(15)带动第五丝杠滑块结构(12)和第一运动输出杆(16)前后运动、第一运动输出杆(16)再通过铰链结构(11)和平行杆(13)带动对称方向第二运动输出杆(20)在水平面完成旋转运动，形成平行四杆机构。4.根据权利要求1所述的用于康复训练的多自由度扶持机器人，其特征在于:所述配重机构通过钢丝绳(24)与运动平台相连，并通过配重块(25)提供拉力。5.—种权利要求1所述的用于康复训练的多自由度扶持机器人的操作方法，其特征在于，包括以下步骤: 被训者首先用绑带固定髋部，连接到第一运动输出杆(16)和第二运动输出杆(20)上； 实施被训者步态训练时，配合履带式步行机(2)，电机工作在力矩模式下:第一电机(4)通过第一齿轮组(7)带动第一丝杠滑块结构(3)带动髋部上下运动;第二电机(21)通过第二齿轮组(22)带动第二丝杠滑块结构(23)髋部左右运动;第三电机(5)通过第三齿轮组(8)带动第三丝杠滑块结构(9)带动髋部前后运动;第四电机(I 7)通过第四齿轮组(18)直接带动提胯输出杆(19)在额状面上绕矢状轴小幅度回转，完成提胯运动;第五电机(14)通过第五齿轮组(15)带动平行四杆机构带动髋部在水平面完成旋转运动。
【文档编号】A61H1/02GK106074091SQ201610565460
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】王春宝, 段丽红, 张力心, 韦建军, 李伟光, 王玉龙, 龙建军, 孙同阳, 韦成栋, 陆志祥, 侯安新, 陈朋方, 陈浩秋, 申亚京
【申请人】广西盈锐智能机械有限公司