外骨骼康复机器人的制作方法

本实用新型涉及医疗机器人技术领域，具体为外骨骼康复机器人。

背景技术：

目前，机器人技术在医疗领域得到了飞速的发展，医用机器人已经成为国际机器人领域的一个前沿研究热点。医用机器人主要包括康复机器人、外科手术机器人和医用服务机器人等。其中机器人用于康复领域主要包括康复训练、助残和病人看护等。康复机器人是近年出现的一种新型机器人，它属于医疗机器人范畴。它分为康复训练机器人和辅助型康复机器人，康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练，如行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练、颈部运动训练等；辅助型康复机器人主要用来帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，如机器人轮椅、导盲手杖、机器人假肢、机器人护士等。康复机器人技术是集康复医学、生物学、机械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人学等诸多学科为一体的新型交叉研究领域，己成为国际机器人领域一个研究热点。先进机器人技术在康复方面的广泛应用，带动了新技术、新理论的发展。由于现有的康复机器人体积较大、质量较重不易进行使用，同时难以对机器人的下肢外骨骼进行灵活的操作，给使用带来了不便，因此需要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供外骨骼康复机器人，具备该外骨骼机器人的下肢具有轻巧、坚固、便携、耐用的特点，同时下肢在使用过程中，其机械结构不仅能够承受其自身负载的重量，还能够承受在行走过程中来自地面的反作用力，以便使患者穿戴舒适、操作灵活，安全的优点，解决了现有的康复机器人体积较大、质量较重不易进行使用，同时难以对机器人的下肢外骨骼进行灵活的操作，给使用带来了不便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：外骨骼康复机器人，包括脚掌和踝关节，且踝关节的底部与脚掌的上表面固定连接，所述踝关节的顶部转动连接有小腿机械臂，所述小腿机械臂上靠近其顶部的左侧通过销轴转动连接有脚掌动力件，所述脚掌动力件的底部通过销轴与踝关节的左侧转动连接，所述小腿机械臂的顶部转动连接有大腿驱动机构。

优选的，所述大腿驱动机构包括膝关节，所述膝关节的底部与小腿机械臂的顶部转动连接，所述膝关节的顶部转动连接有大腿机械臂，所述大腿机械臂上靠近其顶部的右侧通过销轴转动连接有小腿液压缸，所述小腿液压缸的输出端与膝关节的右侧通过销轴转动连接，所述大腿机械臂上靠近其中部的左侧通过铰接座铰接有大腿动力件，所述大腿机械臂的顶部转动连接有髋关节，所述髋关节的顶部转动连接有基座，所述大腿动力件的输出端与基座的左侧通过销轴转动连接。

优选的，所述大腿动力件为大腿液压缸，所述大腿液压缸的底部通过铰接座与大腿机械臂上靠近其中部的左侧铰接，且大腿液压缸的输出端与基座的左侧通过销轴转动连接。

优选的，所述脚掌动力件为脚掌液压缸，所述脚掌液压缸的顶部通过销轴与小腿机械臂上靠近其顶部的左侧转动连接，且脚掌液压缸的输出端与踝关节的左侧通过销轴转动连接。

优选的，所述脚掌上靠近其前侧的底部固定连接有承重座。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过小腿机械臂、大腿机械臂、踝关节、膝关节、小腿液压缸和大腿液压缸的设置，使得外骨骼机器人的下肢具有轻巧、坚固、便携、耐用的特点，通过脚掌和承重座的设置使得下肢在使用过程中，其机械结构不仅能够承受其自身负载的重量，还能够承受在行走过程中来自地面的反作用力，以便使患者穿戴舒适、操作灵活，安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型膝关节的结构示意图；

图3为本实用新型脚掌的结构示意图。

图中：1-脚掌、2-踝关节、3-小腿机械臂、4-脚掌动力件、5-大腿驱动机构、6-膝关节、7-大腿机械臂、8-小腿液压缸、9-大腿动力件、10-髋关节、11-基座、12-大腿液压缸、13-脚掌液压缸、14-承重座、15-装饰圆头、16-电位计保护盖、17-内圈端盖、18-电位计、19-外圈端盖、20-轴承。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：外骨骼康复机器人，包括脚掌1和踝关节2。

进一步地，脚掌1上靠近其前侧的底部固定连接有承重座14，承重座14内设有三轴角度测量传感器和地面力反馈传感器(图中均未示出)，使得下肢在使用过程中，其机械结构不仅能够承受其自身负载的重量，还能够承受在行走过程中来自地面的反作用力，以便使患者穿戴舒适、操作灵活，安全。

且踝关节2的底部与脚掌1的上表面固定连接，踝关节2的顶部转动连接有小腿机械臂3，下腿机械臂3和大腿机械臂7均为可调式机械臂，且通过紧固螺旋进行缩进固定，小腿机械臂3上靠近其顶部的左侧通过销轴转动连接有脚掌动力件4。

进一步地，脚掌动力件4为脚掌液压缸13，脚掌液压缸13的顶部通过销轴与小腿机械臂3上靠近其顶部的左侧转动连接，且脚掌液压缸13的输出端与踝关节2的左侧通过销轴转动连接，启动脚掌液压缸13同时在踝关节2的作用下，使得脚掌1能够进行弯曲和伸张。

脚掌动力件4的底部通过销轴与踝关节2的左侧转动连接，小腿机械臂3的顶部转动连接有大腿驱动机构5。

具体地，大腿驱动机构5包括膝关节6，膝关节6由装饰圆头15、电位计保护盖16、内圈端盖17、电位计18、外圈端盖19和轴承20等零部件组成，且上述零部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，膝关节6的底部与小腿机械臂3的顶部转动连接，膝关节6的顶部转动连接有大腿机械臂7，大腿机械臂7上靠近其顶部的右侧通过销轴转动连接有小腿液压缸8，通过髋关节10、膝关节6和踝关节2，三个关节分别由三个液压缸一体化作动器驱动，包括两段机械臂：大腿机械臂7和小腿机械臂3的长度都是在一定范围内可调节，这样的设计，大腿液压缸12和小腿液压缸8的布局是很合理的，这样既可以满足髋关节10、膝关节6角度分别大于35度、75度的角度范围的要求，还可以尽量减小与外骨骼及其他零件的干涉，并且有利于降低小腿外骨骼的质量，小腿液压缸8的输出端与膝关节6的右侧通过销轴转动连接，大腿机械臂7上靠近其中部的左侧通过铰接座铰接有大腿动力件9。

进一步地，大腿动力件9为大腿液压缸12，大腿液压缸12的底部通过铰接座与大腿机械臂7上靠近其中部的左侧铰接，且大腿液压缸12的输出端与基座11的左侧通过销轴转动连接，通过髋关节10和大腿液压缸12的配合，使得大腿机械臂7也能进行屈伸运动，从而能够为使用者提供运动助力，进而能够帮助使用者者完成各种运动功能的恢复训练，加快了使用者的康复效率。

大腿机械臂7的顶部转动连接有髋关节10，髋关节10的顶部转动连接有基座11，大腿动力件9的输出端与基座11的左侧通过销轴转动连接。

工作原理：该外骨骼康复机器人在使用时，需要使用外骨骼机器人时，使用者根据自身需要进行调节大腿机械臂7和小腿机械臂3的长度，然后下肢穿上该下肢外骨骼，脚掌1和承重座14对人体起到了支撑固定的作用，启动脚掌液压缸13同时在踝关节2的作用下，使得脚掌1能够进行弯曲和伸张，而通过膝关节6和小腿液压缸8的设置，使得小腿机械臂3能够进行屈伸运动，且屈伸运动更加的平顺柔和，通过髋关节10和大腿液压缸12的配合，使得大腿机械臂7也能进行屈伸运动，从而能够为使用者提供运动助力，进而能够帮助使用者者完成各种运动功能的恢复训练，加快了使用者的康复效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。