下肢康复训练装置及其交互训练方法与流程

本发明涉及外骨骼机器人康复领域，尤其涉及一种下肢康复训练装置及其交互训练方法。

背景技术：

1、机器人在康复及疗养领域上有着巨大的潜力，这类系统不仅能够对行动障碍进行治疗(如由中风、创伤性脑损伤及其它损伤引起的行动障碍)，也能够作为社会与行为障碍的干预与治疗工具，包括孤独症类群、多动症等，未来，康复机器人需求前景较大。

2、康复机器人行业产业链可分为三个部分。其中，产业链上游市场参与者主要为康复机器人核心部件供应商，主要包括硬件生产商和软件供应商。产业链中游环节主体为康复机器人研发、制造和生产商，是康复机器人设备的技术所有者。下游涉及终端消费群体，包括医疗机构、养老院、疗养院和个人消费者。

3、康复机器人属于医疗机器人领域的分支，是机器人技术与康复医学结合的产物，中枢神经系统的高度可塑性是康复医学和机器人技术结合的最重要的医学依据。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。

4、中国康复机器人存在巨大供需缺口，市场规模将高速增长。

5、根据frost&sullivan报告，中国康复机器人市场自2017年起步，2018年市场规模达到2.1亿元，预计未来几年将以57.5％的年复合增长率增长，2023年约达20.4亿元。

6、欧美品牌占据中高端市场，国内厂商蓄势待发。目前，我国康复机器人中高端市场被欧美品牌垄断，例如：hocoma公司的lokomat，woodway公司的lokohelp。国内康复机器人目前还处于初级发展阶段，还未出现规模较大的康复机器人企业，国内从事康复机器人的企业主要包括埃斯顿、璟和机器人、大艾机器人、傅利叶智能、睿瀚医疗、安阳神方、迈康信、尖叫科技、迈步机器人、程天科技等企业。

7、中国智能康复迎来新风口，康复机器人将成投资热点。

8、目前，我国康复机器人行业处于导入期，行业内各企业纷纷跑马圈地，产业格局还没有形成。那些具备技术和制造先发优势，同时积极搭建民营销售渠道，合作模式灵活的公司将率先受益行业爆发，成为国产化进程中的龙头企业。

9、国内外的传统康复多采用大型固定设备，或者下肢外骨骼等价格昂贵且功能单一，康复训练多是被动训练，痛苦枯燥无味，难以坚持，且难以走向家庭终端，服务广大患者，现有技术中还没有找到能够集成坐蹲、行走、站立、步行为一体的康复训练装置，

10、为此，本发明应运而生。

技术实现思路

1、本发明目的是解决现有技术中还没有找到能够集成坐蹲、行走、站立、步行为一体的康复训练装置的问题。

2、为此，本发明提供了一种下肢康复训练装置，其特征在于，包括：

3、辅助行走轮椅，所述辅助行走轮椅包括升降支架、座椅组件和轮椅驱动组件，所述座椅组件和轮椅驱动组件设于所述升降支架上；

4、膝关节康复机器人，所述膝关节康复机器人包括膝关节外骨骼、感应传感器和膝关节动力组件，所述膝关节动力组件设于所述膝关节外骨骼，所述膝关节动力组件为所述膝关节外骨骼提供关节动力/阻尼，所述感应传感器设于所述膝关节外骨骼检测膝关节动作；

5、控制系统，所述控制系统至少控制连接于所述轮椅驱动组件、所述膝关节动力组件和所述感应传感器。

6、较佳的，所述升降支架包括轮椅底座组件、连接弯头、背部椅架和伸缩支撑杆；所述连接弯头两端分别枢接于所述轮椅底座组件和所述背部椅架，所述伸缩支撑杆调节支撑于所述轮椅底座组件和所述背部椅架之间。

7、较佳的，所述轮椅驱动组件包括轮椅驱动电机和驱动轮，所述驱动轮安装于所述轮椅座组件底部并通过所述轮椅驱动电机驱动，所述轮椅驱动电机被控制于所述控制系统。

8、较佳的，所述座椅组件包括翻转支架和座椅，所述座椅通过所述翻转支架安装于所述升降支架上。

9、较佳的，所述膝关节外骨骼包括大腿外骨骼支架和小腿外骨骼支架，所述大腿外骨骼支架和所述小腿外骨骼支架于患者膝关节处枢接，枢接节点处安装有所述膝关节动力组件，驱动/阻尼所述大腿外骨骼支架和所述小腿外骨骼的转动动作。

10、较佳的，所述升降支架上还设有用于绑定患者的安全绑带。

11、以上技术方案单独或者结合表现出以下有益效果：

12、本技术集成了辅助行走轮椅和膝关节康复机器人，实现了自主站立、坐蹲、行走等康复训练项目。可以减少人员陪护，而且更有成效地帮助病患实现康复。

13、本技术也是首创的一款集轮式出行、人体姿态辅助站立、步态辅助行走、智能交互体验于一体的下肢康复训练机器人系统。本技术灵活小巧，在康复医院、社区医院、家庭场景下均可使用，本技术主要功能是帮助下肢运动功能障碍患者进行自主站立、自主蹲起、站立和自主步行康复训练，可以大大的增加训练的趣味性，尤其适用于偏瘫、脊髓损伤患者。可在医院、家庭、社区中让患者自主使用，可协助医生完成病人康复工作，对患者有效减少关节挛缩、预防肌肉萎缩、增加骨密度、防止脊柱侧弯、减少褥疮、改善心肺功能、减少泌尿感染概率、增强神经系统协调性等功能，减少医院医师及护工劳动强度。

14、在日常生活中，升降支架收缩，可以当电动轮椅使用，采取四轮电动驱动，由手控器来控制前进、倒退与转弯等动作；在需要站立时，升降支架由收缩状态变为展开状态，提供辅助站立支撑；需要步行训练时，膝关节康复机器人提供被动训练、助力训练、抗阻(阻尼)训练和人机交互步态训练四个模态。在做人机交互步态训练时，先由绑缚在患者患侧肢体上感应传感器，检测到患侧行走抬起意图感知，然后通过算法计算出肢体抬起所需的力矩大小，然后由电机提供辅助助力抬升，进而达成辅助偏瘫或者截瘫人群行走功能诉求。

15、本发明还提供了一种应用于所述的下肢康复训练装置的交互训练方法，其特征在于，实施下述任意一项操作：

16、患者坐在所述座椅组件上，通过控制系统操作所述辅助行走轮椅进行驱动工作；

17、收起所述座椅组件，操作所述控制系统升高所述升降支架辅助患者实现站立姿态，配合控制所述辅助行走轮椅辅助患者进行行走动作；

18、所述感应传感器检测膝关节有抬起动作反馈给所述控制系统，所述控制系统控制所述膝关节动力组件作用于膝关节，完成抬腿动作时，同时控制所述轮椅驱动组件驱动所述辅助行走轮椅前行。

19、较佳的，患者属于重患时，所述控制系统控制所述膝关节动力组件作用于膝关节，使膝关节被动完成抬腿动作，同时控制所述轮椅驱动组件驱动所述辅助行走轮椅前行。

20、较佳的，患者属于轻患时，所述感应传感器检测膝关节有抬起动作反馈给所述控制系统，所述控制系统控制所述膝关节动力组件助力于膝关节，完成抬腿动作时，同时控制所述轮椅驱动组件驱动所述辅助行走轮椅前行。

21、较佳的，患者属于康复后阶段时，所述感应传感器检测膝关节有抬起动作反馈给所述控制系统，所述控制系统控制所述膝关节动力组件阻尼于膝关节，完成抬腿动作时，同时控制所述轮椅驱动组件驱动所述辅助行走轮椅前行。

22、以上技术方案有益效果：

23、在日常生活中，升降支架收缩，可以当电动轮椅使用，采取四轮电动驱动，由手控器来控制前进、倒退与转弯等动作；在需要站立时，升降支架由收缩状态变为展开状态，提供辅助站立支撑；需要步行训练时，膝关节康复机器人提供被动训练、助力训练、抗阻(阻尼)训练和人机交互步态训练四个模态。在做人机交互步态训练时，先由绑缚在患者患侧肢体上感应传感器，检测到患侧行走抬起意图感知，然后通过算法计算出肢体抬起所需的力矩大小，然后由电机提供辅助助力抬升，进而达成辅助偏瘫或者截瘫人群行走功能诉求。

24、患者的康复过程是渐进的，患者属于重患时，膝关节处无力，不能够自主进行行走，于是控制系统控制膝关节动力组件作用于膝关节，使膝关节被动完成抬腿动作，同时控制轮椅驱动组件驱动辅助行走轮椅前行，此时患者通过动力辅助完成了被动训练。

25、患者属于轻患时，患者膝关节处具备行走能力，只是比较勉强，此时感应传感器检测膝关节有抬起动作反馈给控制系统，控制系统控制膝关节动力组件助力于膝关节，完成抬腿动作时，同时控制轮椅驱动组件驱动辅助行走轮椅前行，此时患者通过动力助力完成了助力训练。

26、患者属于康复后阶段时，患者膝关节已经几乎完成了康复，需要进行对抗性训练，感应传感器检测膝关节有抬起动作反馈给控制系统，控制系统控制膝关节动力组件阻尼于膝关节，完成抬腿动作时，同时控制轮椅驱动组件驱动辅助行走轮椅前行，此时患者通过阻尼作用完成了抗阻训练，有利于完全康复。