臂式下肢运动康复训练机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及康复医疗器械，特别涉及一种臂式下肢运动康复训练机器人，具体是一种新型多自由度机械臂智能提拉式下肢运动康复训练机器人。适用于脑卒中或外伤等导致的下肢运动功能障碍康复训练。
【背景技术】
[0002]随着我国老龄化社会问题的日益加剧，因脑卒中造成脑血管和神经系统疾病所导致的下肢运动功能障碍患者日益增多。同时，因交通、工伤或老年人跌倒等意外伤害导致下肢运动功能障碍人数也很庞大。传统下肢康复训练方法会使理疗师承受巨大的工作负担，而且往往效率低、不规范，易给患者带来二次伤害。为使康复治疗更加科学化、规范化并减轻理疗师的工作负担，研宄更加方便、智能的下肢康复训练机器人具有重要意义。
[0003]目前，下肢康复训练机器人主要分为基于悬吊装置的减重式结构和基于外骨骼支撑带动的穿戴式结构。在国外研宄方面，Mobility Research公司开发的Lite Gait，由悬吊减重系统和四轮移动支架两部分组成，可用于患者坐站过程的平衡训练。德国弗朗霍费尔研宄所基于吊线木偶原理，研制了一种绳驱动式下肢康复训练机器人String man，由自动减重绳驱动机构和姿态控制机构两部分组成，共六个自由度。日本研制了一种旋转式下肢康复训练机器人，采用回转臂与患者的躯干连接减轻部分体重，实现圆周路线行走。国内在该方面的研宄起步较晚，关于辅助训练机械机构的研宄成果较多，但关于康复训练机器人的研宄成果相对较少。哈尔滨工程大学研制的一种下肢康复训练机器人，该机器人由三自由度步态机构、姿态机构和重心平衡机构等组成。清华大学的康复训练机器人GRTS已做了大量临床实验，取得了一些患者的临床数据，起到了良好效果。
[0004]现有康复训练机器人技术往往只能适用于下肢运动康复训练的某个阶段，功能单一。减重悬吊式机构仅适用于已有平衡能力的患者，对康复早期的患者未给予足够重视，而科学证明在患病初、中期进行康复训练的效果远远好于患病后期。并且悬吊式结构训练站起过程，人体重心运动轨迹并不能完全按照健康人体站起过程的曲线轨迹进行，从而导致训练过程肌群的功能恢复偏离健康人体的肌肉功能，而且系统体积庞大，对于复杂的临床情况适应性差，难以推广。外骨骼训练机器人往往需要将患者下肢固定在外骨骼机械结构上，使其处于被动的拖动式运动训练，往往易使患者产生恐惧感。
[0005]因此，如何提供一种多自由度的、多功能的康复训练机器人，适合不同患者在下肢康复运动训练各阶段使用，并且在站起康复训练阶段，能使患者更加准确的按照健康人体肌肉施力状态和骨骼康复特性的站起轨迹进行站起训练，是亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种臂式下肢运动康复训练机器人，对患者卧床、从卧到坐、从坐到站、站起后步行等康复过程中各阶段提供提拉保护式的运动训练，以解决现有下肢康复训练机器人对患者的康复训练阶段适用性少和适应性差、整体结构复杂、不能实现按照健康人体站起轨迹曲线进行站起训练的问题。
[0007]本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:
[0008]臂式下肢运动康复训练机器人，包括固定底座、旋转底盘8、机械臂、人体柔性固连终端、销锁平衡脚踏9和控制系统，所述旋转底盘8、销锁平衡脚踏9分别安装在固定底座上，所述机械臂一端与旋转底盘8相连，另一端与人体柔性固连终端15相连。
[0009]所述的固定底座由井字框架11和自锁脚轮10组成，四个自锁脚轮10安装在井字框架11四角位置，保证康复机器人整体的稳定性；井字框架11呈梯形，在站起训练阶段，患者在较宽端的区域内背向机械臂落座，保证了复训练患者有足够的训练空间；较窄端为机械臂安装位置。
[0010]所述的旋转底盘8由上圆盘扣盖801、下圆盘托座803和回转支承轴承802组成，所述上圆盘扣盖801通过螺栓E805与回转支承轴承802的内环固定，下圆盘托座803通过螺栓D804与回转支承轴承802的外环固定；组装后的旋转底盘8再通过下圆盘托座803上的螺栓A12与固定底座固连。
[0011]所述的机械臂包括上机械臂1、下机械臂3、半圆扶手5、第一伺服电动缸14、第二伺服电动缸19和可更换吊臂18，所述上机械臂I是向下弯曲的矩形截面管梁，这样可以给第二伺服电动缸19提供较大的运动空间，以使整个系统适合更多不同身高的康复训练者使用。上机械臂I和下机械臂3通过第一销轴2铰接；第二伺服电动缸19的两端分别通过第六销轴21和第二销轴4与上机械臂I和下机械臂3铰接，提供上机械臂I与下机械臂3之间在矢状面内相对转动的驱动力；半圆扶手5固定于下机械臂3，当辅助训练人员操作机械臂绕竖直轴向转动时，为其提供扶握施力位置。半圆扶手5通过内部三根辐射支撑细管与下机械臂3三点固定，以防止其受扭转力时与机械臂发生转动失固。半圆弧形设计，能保证辅助训练人员在弧上各个握点方便舒适地抓握，并都能以最大力臂获得大转矩驱动机械臂转动。下机械臂3与旋转底盘8的上圆盘扣盖801通过第四销轴7铰接；第一伺服电动缸14的两端通过第三销轴6和第五销轴13分别与下机械臂3和旋转底盘8的上圆盘扣盖801铰接，提供下机械臂3与旋转圆盘的上圆盘扣盖801之间在矢状面内相对转动的驱动力；可更换吊臂18通过螺栓C20与上机械臂I固定连接。
[0012]所述的可更换吊臂18为U型吊臂或伞式吊臂，可根据不同工况需要更换不同的吊臂结构，实现在不同康复阶段的多功能化应用。
[0013]所述的人体柔性固连终端是指在不同康复训练阶段与患者身体直接接触并施力的设备，分为穿戴式连体束衣15或悬吊式承运束兜22，所述穿戴式连体束衣15包括两个上吊带15-1、胸带15-2、腰带15-3、两个下吊带15-4和四个卡扣15_5 ;患者在训练初、中期行动不便，所以设计了四个卡扣方便训练患者穿戴使用。左侧的下吊带15-4绕过左胯下后，在身前通过卡扣15-5与腰带15-3连接；右侧的下吊带15-4绕过右胯下后，在身前通过卡扣15-5与腰带15-3连接；身前的胸带15-2与腰带15_3分别通过卡扣连接；该穿戴式连体束衣15通过拉力传感器16、螺栓B17与U型吊臂连接配合使用，主要应用于患者在从卧到坐起、从坐到站起和站起后步态训练的康复阶段。两条下吊带15-4绕过胯下后通过卡扣与腰带15-3连接，使得该戴式连体束衣15-A在上提过程中可最大程度的承载患者体重。所述悬吊式承运束兜22由一块长方形涤纶布和其四角的绳带组成，与伞式吊臂配合使用，在康复早期患者无自我活动能力时，将束兜至于卧床患者身下缓慢吊起后，通过辅助训练者操作转动机械臂，对卧床患者进行移动。
[0014]所述的销锁平衡脚踏9是由弹簧902、柔性钢绳907、第一档板901、第二档板908、踏板906、两个连杆905、锁销903和外壳904组成，为了安装和限制弹簧902位置，第一档901板焊接于外壳904内，踏板906和第二档板908通过穿过外壳904的两个连杆905固定连接；当踏板906被踏下时，第二档板908与外壳904内面接触，力通过柔性钢绳907转向后传递给锁销903，锁销903收回，旋转底盘处于开锁状态，下圆盘托座803和上圆盘扣盖801可以通过内部回转支撑轴承802带动自由旋转，此时通过辅助训练人员操作，实现机械臂旋转掉头，用于转移卧床患者。当脚离开踏板906时，受到弹簧902弹力作用，踏板906上提，锁销903伸出，当下圆盘托座803和上圆盘扣盖801对位后，卡死旋转圆盘，使机械臂处于矢状面内正前方向位置，处于稳定状态用于坐起训练和步态训练阶段。
[0015]所述的臂式下肢运动康复训练机器人的整体尺寸为1700mmX 100mmX 2000mm。
[0016]本实用新型的有益效果在于:一、对患者卧床、从卧到坐、从坐到站、站起后步行等康复过程中各阶段提供提拉保护式的运动训练。二、