专利名称：一种轮椅式截瘫患者行走训练机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮椅式截瘫患者行走训练机器人，属于康复医疗器械领域。适用截瘫患者的不同康复阶段下肢康复训练以及实现行走的功能。
背景技术：
随着现代社会中的交通、工伤事故的增加，自然灾害的突发以及社会的老龄化，截瘫病人已逐步成为现代社会的一种常见群体，这类患者除了药物治疗或者手术治疗外，科学的康复训练对于患肢运动功能改善非常重要。现有的轮椅主要由大轮子、小轮子、推手架、靠背、坐垫和扶手组成，这种轮椅只有代步功能。对于截瘫病人目前通常由医生、PT师、OT师手把手牵拉特定肌群，应用起立床逐渐进行站立训练。这种被动式的康复训练，工作强度大，且无法满足更多病人的需求。训练效果与医疗师的技术熟练程度密切相关，很难准确到位地针对不同病人保持康复训练动作的一致性。另外目前大多数通用的截瘫病人行走支具只能辅助病人作一些简单的行走训练，而无法根据病人不同阶段的情况，实施有针对性的康复训练。缺少一种能够把康复训练以及日常助行结合起来的康复训练助行器。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮椅式截瘫患者行走训练机器人。
本发明的轮椅式截瘫行走训练机器人包括具有大轮子、小轮子、推手架、靠背、坐垫和扶手的轮椅系统、其特征是还包括下肢外骨骼系统、阻尼支撑系统和控制器；下肢外骨骼系统包括髋部杆、大腿杆和小腿杆，髋部杆的末端与轮椅系统的靠背固联，髋部杆的另一端与大腿杆铰接构成髋关节，大腿杆与小腿杆铰接构成膝关节，小腿杆的末端固定有踏脚板，第一滚珠丝杠的两端分别与髋部杆的末端及大腿杆的上端铰接，第一电机的转轴通过同步带轮与第一滚珠丝杠的螺母相连，第二滚珠丝杠的两端分别与大腿杆及小腿杆的上端铰接，第二电机的转轴通过同步带轮与第二滚珠丝杠的螺母相连，在大腿杆上固定有第一腿部支撑，小腿杆上固定有第二腿部支撑；阻尼支撑系统包括平行四边形连接杆、阻尼器和直线驱动器，平行四边形连接杆的一条竖直边与座椅靠背固定，另一条竖直边与竖直支架固定，支架的下端安装轮子，阻尼器的一端与平行四边形连接杆的上连杆铰接，阻尼器的另一端与支架铰接，直线驱动器的一端与轮椅系统的坐垫铰接，另一端与底架铰接，底架与支架固联成一体；控制器安装在轮椅的扶手上；为了确保患者在站立步行训练时保持身体的平衡，通常可在轮椅的靠背固定吊绳架。
本发明的轮椅式截瘫患者行走训练机器人，通过调节座椅坐垫下面的直线驱动器，可以在“坐、立”两个训练状态之间切换。
本发明的有益效果在于本发明的轮椅式截瘫患者行走训练机器人以柔性下肢外骨骼系统作为病人康复训练的行走支具，根据病人的情况，通过调整对外骨骼系统上各个关节电机的控制，可实现主动步态、被动力控制步态、被动阻尼可调步态以及平衡训练等训练功能，达到帮助截瘫患者行走的目的。由于轮椅式截瘫患者行走训练机器人有坐姿训练和步行训练两种训练方式，因此可以帮助处于不同康复阶段的截瘫患者进行康复训练以及实现行走的功能。
图1是轮椅式截瘫患者行走训练机器人结构示意图，(图示为用于坐姿训练状态)；图2是下肢外骨骼系统的结构示意图；图3是平行四边形机构图；图4是轮椅式截瘫患者行走训练机器人为用于站姿训练状态示意图；图5是轮椅式截瘫患者行走训练机器人配上跑步机的训练示意图。
具体实施例方式
以下结合
本发明。
参见图1，图2，图3，轮椅式截瘫行走训练机器人包括具有大轮子10、小轮子13、推手架5、靠背7、坐垫11和扶手8的轮椅系统、下肢外骨骼系统、阻尼支撑系统和控制器。
下肢外骨骼系统包括髋部杆15、大腿杆20和小腿杆23，髋部杆的末端与轮椅系统的靠背7固联，髋部杆15的另一端与大腿杆20铰接构成髋关节，大腿杆20与小腿杆23铰接构成膝关节，小腿杆的末端固定有踏脚板24，第一滚珠丝杠19的两端分别与髋部杆15的末端及大腿杆的上端铰接，第一电机16的转轴通过同步带轮与第一滚珠丝杠19的螺母相连，第二滚珠丝杠22的两端分别与大腿杆20及小腿杆的上端铰接，第二电机21的转轴通过同步带轮与第二滚珠丝杠22的螺母相连，在大腿杆上固定有第一腿部支撑17，小腿杆上固定有第二腿部支撑18。
阻尼支撑系统包括平行四边形连接杆1、阻尼器2和直线驱动器14，平行四边形连接杆1的一条竖直边与座椅靠背7固定，另一条竖直边与竖直支架3固定，支架3的下端安装轮子4，阻尼器2的一端与平行四边形连接杆1的上连杆铰接，阻尼器的另一端与支架3铰接，直线驱动器14的一端与轮椅系统的坐垫11铰接，另一端与底架12铰接，底架12与支架3固联成一体。
控制器9安装在轮椅的扶手上。
图示实例中，在轮椅的靠背7上固定有吊绳架6。
在平常时，此轮椅系统像一般轮椅一样，患者可以坐在轮椅上行动自如。在截瘫患者初期训练阶段，可以采用坐姿进行训练，患者坐在轮椅上由下肢外骨骼系统带动患者小腿进行摆动。随着康复训练的深入，患者如果想进行站立姿势的步态训练，他可以通过扶手上的控制器9来控制固定于坐垫架下面的直线驱动器，来使轮椅处于直立状态(参见图4)，于是患者就可以进行站立状态下的步行训练。吊绳架用于悬吊患者，确保患者在站立步行训练时保持身体的平衡。由于在站立步行训练时，患者身体会随着步态的交替而上下波动，阻尼器可以起到缓冲的作用，同时也可以起到部分支撑身体的作用。
推手架5用于在轮椅状态时，其它人推轮椅前行。站立状态步行时，机器人相当于助行器，帮助截瘫病人，残疾人在地面上步行移动。实现训练器和助行器的结合。
控制器9安装在轮椅的扶手上，可以方便地控制电机速度，电机力矩大小以及训练姿态的切换。
当患者在家中进行康复训练时，为适应家中狭小的空间也可如图5所示，将跑步机25放在轮椅式截瘫行走训练机器人下面。
权利要求
1.一种轮椅式截瘫患者行走训练机器人，包括具有大轮子(10)、小轮子(13)、推手架(5)、靠背(7)、坐垫(11)和扶手(8)的轮椅系统、其特征是还包括下肢外骨骼系统、阻尼支撑系统和控制器；下肢外骨骼系统包括髋部杆(15)、大腿杆(20)和小腿杆(23)，髋部杆的末端与轮椅系统的靠背(7)固联，髋部杆(15)的另一端与大腿杆(20)铰接构成髋关节，大腿杆(20)与小腿杆(23)铰接构成膝关节，小腿杆的末端固定有踏脚板(24)，第一滚珠丝杠(19)的两端分别与髋部杆(15)的末端及大腿杆的上端铰接，第一电机(16)的转轴通过同步带轮与第一滚珠丝杠(19)的螺母相连，第二滚珠丝杠(22)的两端分别与大腿杆(20)及小腿杆的上端铰接，第二电机(21)的转轴通过同步带轮与第二滚珠丝杠(22)的螺母相连，在大腿杆上固定有第一腿部支撑(17)，小腿杆上固定有第二腿部支撑(18)；阻尼支撑系统包括平行四边形连接杆(1)、阻尼器(2)和直线驱动器(14)，平行四边形连接杆(1)的一条竖直边与座椅靠背(7)固定，另一条竖直边与竖直支架(3)固定，支架(3)的下端安装轮子(4)，阻尼器(2)的一端与平行四边形连接杆(1)的上连杆铰接，阻尼器的另一端与支架(3)铰接，直线驱动器(14)的一端与轮椅系统的坐垫(11)铰接，另一端与底架(12)铰接，底架(12)与支架(3)固联成一体；控制器(9)安装在轮椅的扶手上。
2.根据权利要求1所述的轮椅式截瘫患者行走训练机器人，其特征是在轮椅的靠背(7)固定有吊绳架(6)。
全文摘要
本发明公开的轮椅式截瘫患者行走训练机器人包括轮椅系统、下肢外骨骼系统、阻尼支撑系统和控制器。该机器人以柔性下肢外骨骼系统作为病人康复训练的行走支具，根据病人的情况，通过调整对外骨骼系统上各个关节电机的控制，可实现主动步态、被动力控制步态、被动阻尼可调步态以及平衡训练等训练功能。本发明的轮椅式截瘫患者行走训练机器人可满足患者坐姿和站立两种训练状态，适用截瘫患者的不同康复阶段下肢康复训练以及实现行走的功能。
文档编号A61G5/14GK1973805SQ20061015504
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月7日 优先权日2006年12月7日
发明者杨灿军, 张 杰, 邓美英, 张佳帆, 张欣, 耿昱 申请人:浙江大学