一种基于套索传动的髋关节助力康复装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于下肢助力康复器械领域，具体来说，涉及一种基于套索传动的髋关节助力康复装置，主要适用于下肢髋关节康复训练、助力等医疗领域。
【背景技术】
[0002]下肢助力康复器械是一种可穿戴于患者外侧的机械系统，它通过安装在各关节的驱动器，辅以角位移传感器以及关节力矩传感器，辅助患者与下肢助力康复器械进行协调运动，实现助力、助行和辅助康复治疗的功能。
[0003]随着年龄的增长，人的骨骼和关节往往会因为退化或者长期使用而磨损，而骨骼的退化和磨损会导致他们的行动不便；或者由于脑血管疾病等会导致偏瘫症状；现代社会交通工具的增多，由于交通事故造成的肢体损伤的人数也在逐渐增加。医学理论和临床医学证明，这类患者除了早期的手术治疗和药物治疗外，正确、科学的康复训练对于肢体运动的恢复和提高起到了非常重要的作用，所以肢体康复器械逐渐成了研宄的热点，国内外学者对于肢体康复器械特别是下肢康复器械的研发做了大量的工作，并且取得了很大的进展。
[0004]髋关节作为人体负重和运动的重要部位，支撑着整个躯干的重量，其所承受的生理压力要比其它关节大得多，一旦髋关节出现问题，大部分患者在出现髋关节疼痛的同时，还将逐渐丧失关节活动及行走功能，最终丧失劳动与生活能力，而髋关节助力康复装置可以帮助患者抬起准备向前迈出的腿，同时加大蹬地力量，从而扩大他们行走时的步幅，帮助他们扩大活动范围。此类装置多采用直流电机、液压缸和气动人工肌肉作为驱动装置，能够提供一定的柔顺性和较大的驱动能力，而且安全性相对较高。但是由于液压缸和气动人工肌肉的行程较短的原因，目前的髋关节助力康复装置能够实现的康复角度相对较小，不能够满足患者对于大角度康复训练的要求，而且采用液压缸和气动人工肌肉作为驱动装置的髋关节助力康复装置的结构复杂，体积较大，重量大，穿戴麻烦，不适合民用。迫切需要结构简单轻巧，训练康复角度范围大，控制安全简单，便于工业生产和大范围推广的髋关节助力康复装置，本发明即是为此目的而设计。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于套索传动的髋关节助力康复装置，该装置康复训练角度相对较大，结构简单轻巧，控制安全简单，便于工业生产和大范围推广。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是:
[0007]—种基于套索传动的髋关节助力康复装置，该助力康复装置包括腰部支撑组件和两套执行组件，每套执行组件包括套索驱动子组件、套索传动子组件、髋关节执行子组件和传感器子组件，套索驱动子组件连接在腰部支撑组件上；套索传动子组件分别与套索驱动子组件和髋关节执行子组件连接，传感器子组件和髋关节执行子组件连接。
[0008]作为一种实施例，所述的腰部支撑组件包括腰部支撑板、右腰部宽度调整板、左腰部宽度调整板和绑带，腰部支撑板的两端分别与右腰部宽度调整板的一端和左腰部宽度调整板的一端连接，绑带的两端分别与右腰部宽度调整板的另一端和左腰部宽度调整板的另一端固定连接。
[0009]作为一种实施例，所述的套索驱动子组件包括直流无刷电机、减速器、电机固定块、电机安装板、套索主动轮和轴端端盖，直流无刷电机的动力输出轴与减速器的动力输入轴相配合，直流无刷电机和减速器通过电机固定块固定连接在腰部支撑板上，电机安装板固定连接在电机固定块上，套索主动轮固定连接在减速器的动力输出轴上；轴端端盖固定连接在减速器的动力输出轴的末端，与套索主动轮相抵。
[0010]作为一种实施例，所述的套索传动子组件包括套索预紧调整支架、套索预紧固定板、紧固螺母、调节螺钉、套索固定板、套索固定支架和两个传动单元，套索预紧调整支架与电机安装板的U型槽固定连接，套索预紧固定板固定连接在套索预紧调整支架上，套索固定支架固定连接在髋关节固定板上，套索固定板固定连接在套索固定支架上；调节螺钉位于套索预紧调整支架的螺纹孔内，且调节螺钉的末端与电机安装板的侧端面相抵，紧固螺母旋在调节螺钉上；每个传动单元包括套管、穿过套管的绳索，套管的顶端嵌套在套索预紧调整支架和套索预紧固定板之间的沉头孔中，套管的底端嵌套在套索固定支架和套索固定板之间的沉头孔中；绳索的一端通过第一锡块固定连接在套索主动轮上，绳索的另一端通过第二锡块固定连接在套索从动轮上。
[0011]作为一种实施例，所述的髋关节执行子组件包括髋关节固定板、前屈后伸旋转轴、第一前屈后伸旋转转动板、深沟球轴承、套索从动轮、尼龙套、带座轴承、外摆内收旋转轴、第二前屈后伸旋转转动板、角度传感器和股骨杆；髋关节固定板通过带座轴承和外摆内收旋转轴固定连接在左腰部宽度调整板上，前屈后伸旋转轴固定连接在髋关节固定板上，第一前屈后伸旋转转动板和第二前屈后伸旋转转动板通过深沟球轴承套在前屈后伸旋转轴两端，股骨杆的顶端分别与第一前屈后伸旋转转动板的下部和第二前屈后伸旋转转动板的下部固定连接，股骨杆的底端与传感器子组件固定连接；套索从动轮固定连接在第一前屈后伸旋转转动板的侧面，尼龙套固定连接在套索从动轮的侧面；角度传感器的固定端通过锁紧螺母固定连接在前屈后伸旋转轴的内孔中，角度传感器的旋转端与尼龙套的内孔过盈配合连接。
[0012]作为一种实施例，所述的传感器子组件包括股骨杆前挡板、魔术贴钩面、魔术贴毛面、气囊传感器和腿部绷带；气囊传感器封装在魔术贴毛面内，魔术贴毛面两端固定连接腿部绷带，魔术贴毛面粘贴在魔术贴钩面上，魔术贴钩面固定连接在股骨杆前挡板上；股骨杆的底端与股骨杆前挡板固定连接。
[0013]作为一种实施例，所述的套索驱动子组件还包括第一套索主动轮绳索固定块和第二套索主动轮绳索固定块，套索主动轮设有两个U型阶梯槽，第一套索主动轮绳索固定块固定连接在套索主动轮的一个U型阶梯槽内，第二套索主动轮绳索固定块固定连接在套索主动轮的另一个U型阶梯槽内，绳索的一端穿过第一套索主动轮绳索固定块上的通孔或者第二套索主动轮绳索固定块上的通孔，通过第一锡块固定连接在套索主动轮上。
[0014]作为一种实施例，所述的髋关节执行子组件还包括第一套索从动轮绳索固定块和第二套索从动轮绳索固定块，套索从动轮设有两个U型阶梯槽，第一套索从动轮绳索固定块和第二套索从动轮绳索固定块固定连接在套索从动轮的U型阶梯槽内，绳索的另一端穿过第一套索从动轮绳索固定块上的通孔或者第二套索从动轮绳索固定块上的通孔，通过第二锡块固定在套索从动轮上。
[0015]作为一种实施例，所述的髋关节助力康复装置的每套执行组件包括两个自由度:前屈后伸自由度和外摆内收自由度，其中前屈后伸自由度的摆动角度范围为:前屈90°?后伸30° ;外摆内收自由度的摆动角度范围为:外摆10°?内收5°。
[0016]作为一种实施例，所述的套管的轴线分别与套索主动轮的槽口和套索从动轮的槽口相切。
[0017]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0018](I)装置髋关节处的质量和惯量小。目前外骨骼机器人及肢体康复装置直接将驱动组件安装于运动关节处，装置整体笨重，功耗大。本发明能够实现驱动组件与髋关节执行子组件的分离，有效减小髋关节的质量和惯量，降低功耗，有利于改善整个系统的控制性能和安全性能。
[0019](2)结构简单轻巧。本发明的套索主动轮和套索从动轮可以通过合理设置U型阶梯槽的位置来实现髋关节的有效限位，避免出现装置的关节