本實(shí)用新型涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械，尤其涉及一種足踝助力機(jī)器人。

背景技術(shù)：

腦卒中、腦外傷和脊髓損傷等中樞神經(jīng)損傷會(huì)造成足下垂，主要表現(xiàn)為患側(cè)踝關(guān)節(jié)不能背屈，并常與足內(nèi)翻、足外翻同時(shí)存在。這些運(yùn)動(dòng)功能性障礙使患者在步行時(shí)出現(xiàn)異常步態(tài)，表現(xiàn)為步行時(shí)平衡控制能力較弱，穩(wěn)定性和靈活性較差，嚴(yán)重影響著患者的日常生活能力。

目前解決屈肌力量不足的主要方法為康復(fù)訓(xùn)練，通過訓(xùn)練刺激患者的肌肉與神經(jīng)，以促進(jìn)相應(yīng)功能的恢復(fù)與代償。但由于神經(jīng)細(xì)胞難以再生，訓(xùn)練對(duì)患者下肢屈肌群收縮力量的促進(jìn)作用有限。

針對(duì)足下垂的相關(guān)產(chǎn)品主要分為兩種：一種為足下垂矯形器，另一種為足下垂助行儀。矯形器一般采用熱塑板壓制而成，將足部與腳固定成垂直角度，通過機(jī)械的方法避免足部下垂。這類機(jī)械裝置雖有一定的作用，但穿戴不方便，而且長時(shí)間佩戴，患者普遍有不適感，并且對(duì)患者的助行效果不明顯。助行儀一般為電子產(chǎn)品，需專業(yè)人員為患者量身設(shè)定數(shù)據(jù)，過程較為復(fù)雜，而且當(dāng)患者病情較重時(shí)，無法保證步行能力。

正常情況下，步行擺動(dòng)相時(shí)，要求擺動(dòng)腿的踝關(guān)節(jié)背屈，并達(dá)到足夠的離地間隙。助行儀可幫助患者在一定程度提高踝關(guān)節(jié)背屈角度，但對(duì)于病情較嚴(yán)重的患者，仍不能達(dá)到足夠的離地間隙，一旦出現(xiàn)拖地等情況，會(huì)使病人步態(tài)不穩(wěn)定，出現(xiàn)摔倒的風(fēng)險(xiǎn)。

功能性電刺激是當(dāng)前偏癱治療的一種常用手段，其在上肢康復(fù)中效果尤為顯著，而在下肢康復(fù)中，由于對(duì)下肢關(guān)節(jié)與肌肉的力要求相對(duì)更大，且要考慮步態(tài)的穩(wěn)定性，F(xiàn)ES的應(yīng)用受到一定程度的限制。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的結(jié)合電刺激的足踝助力機(jī)器人，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)合電刺激的足踝助力機(jī)器人，當(dāng)患者自身無法完成行走運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)觸發(fā)電刺激與助力機(jī)構(gòu)，一方面促使患者肌肉收縮抬足，另一方面同時(shí)通過助力機(jī)器人拉動(dòng)足部抬起，以達(dá)到足夠的離地間隙，改善行走能力，降低摔倒的風(fēng)險(xiǎn)。

本實(shí)用新型的足踝助力機(jī)器人，包括

-功能電刺激系統(tǒng)，用于安裝于腿部上，包括至少一個(gè)能夠與小腿皮膚接觸的FES電極；

-步態(tài)相位判斷系統(tǒng)，包括姿態(tài)傳感器和/或足底壓力傳感器，所述姿態(tài)傳感器用于安裝于腿部上，所述壓力傳感器用于安裝于足底上；

-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過升降牽引帶以牽引足部抬起或落下；

-控制器，與所述功能電刺激系統(tǒng)、步態(tài)相位判斷系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接，用于接收步態(tài)相位判斷系統(tǒng)的信號(hào)輸入，進(jìn)行步態(tài)判斷，產(chǎn)生或關(guān)閉FES刺激信號(hào)，并輸出信號(hào)給FES電極，同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述牽引帶端部連接有彈簧。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、與電機(jī)輸出軸連接的蝸桿、與蝸桿連接的蝸輪、與蝸輪同軸連接的卷繞軸，所述牽引帶一端卷繞在所述卷繞軸上。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)安裝在背板上，所述背板連接有固定板，所述固定板上連接有兩平行的支撐座，兩支撐座之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接有滑輪，所述牽引帶跨過所述滑輪以牽引足部。

進(jìn)一步的，所述固定板通過綁帶或醫(yī)用熱塑板安裝于腿部上。

進(jìn)一步的，所述FES電極安裝在所述背板上。

進(jìn)一步的，所述壓力傳感器為兩個(gè)。

借由上述方案，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、將FES電極與助力機(jī)器人聯(lián)合，輔助足下垂患者進(jìn)行行走，或進(jìn)行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練，相比于基于FES的助行儀，步態(tài)穩(wěn)定性加強(qiáng)，而且可適用于不同肌力的患者，適用性提高；

2、牽引帶通過彈簧連接足部連接件，將電機(jī)的位移輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈傻牧敵觯怪Υ笮】烧{(diào)；

3、控制器集成了步態(tài)相位判斷方法、刺激參數(shù)調(diào)整程序、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制程序，其可安裝于小腿上，亦可通過無線傳輸放置于人體之外，使用方面；

4、電刺激參數(shù)(電流或電壓以及頻率)，可根據(jù)傳感器檢測到的步幅、步頻等實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，可適應(yīng)不同患者完成各種步速的輔助行走或步態(tài)訓(xùn)練，適應(yīng)性強(qiáng)。

上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的原理框架圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。

參見圖1，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例所述的一種足踝助力機(jī)器人，包括功能電刺激系統(tǒng)、步態(tài)相位判斷系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制器，其中，功能電刺激系統(tǒng)用于安裝于腿部上，包括至少一個(gè)能夠與小腿皮膚接觸的FES電極40；步態(tài)相位判斷系統(tǒng)包括姿態(tài)傳感器50和/或足底壓力傳感器60，姿態(tài)傳感器50用于安裝于腿部上，壓力傳感器60用于安裝于足底上；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過升降牽引帶30以牽引足部抬起或落下；控制器80與功能電刺激系統(tǒng)、步態(tài)相位判斷系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接，用于接收步態(tài)相位判斷系統(tǒng)的信號(hào)輸入，進(jìn)行步態(tài)判斷，產(chǎn)生或關(guān)閉FES刺激信號(hào)，并輸出信號(hào)給FES電極，同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，輔助患者抬腿。

為使不同患者的足部在擺動(dòng)時(shí)踝關(guān)節(jié)都能達(dá)到足夠的背屈角度，本實(shí)用新型的牽引帶30端部連接有彈簧90，將牽引帶30通過彈簧90與足部連接，利用彈簧90的彈性形變，來調(diào)節(jié)牽引帶30的牽引力，從而可調(diào)節(jié)足踝助力機(jī)器人提供的助力。

具體的，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)70，電機(jī)70的輸出軸通過聯(lián)軸器71連接有蝸桿72，蝸桿72嚙合連接有蝸輪73，蝸輪73通過聯(lián)軸器74同軸連接有卷繞軸75。將牽引帶30卷繞在卷繞軸75上，電機(jī)70旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)卷繞軸75轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)牽引帶30升降。值得一提的是，本實(shí)用新型中是采用蝸輪蝸桿減速，也可采用其它類型減速器實(shí)現(xiàn)，比如諧波齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)等。

其中，電機(jī)70安裝在背板77上，背板77連接有固定板78，固定板78上連接有兩平行的支撐座79，兩支撐座79之間通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有滑輪76，將牽引帶30跨過滑輪76與彈簧90連接。通過滑輪76改變卷繞軸75的施力方向，使電機(jī)70以最小的功率驅(qū)動(dòng)牽引帶30牽引足部抬起，實(shí)現(xiàn)足夠的離地間隙。

本實(shí)用新型中固定板78通過綁帶或醫(yī)用熱塑板等與人體小腿相連，固定在人體小腿上。

具體的，姿態(tài)傳感器50與FES電極40安裝在背板77上，壓力傳感器60為兩個(gè)，使用時(shí)安裝在足底上即可。

使用時(shí)，將綁帶綁在小腿上，以將固定板78固定在小腿上，使FES電極40、姿態(tài)傳感器50與小腿接觸，壓力傳感器安裝在足底上；患者足部上套一套環(huán)，將彈簧90的端部勾在套環(huán)上，上電即可工作。

如圖2所示，本實(shí)用新型的工作原理如下：

當(dāng)步態(tài)相位判斷系統(tǒng)(通過姿態(tài)傳感器、足底壓力傳感器采集信號(hào)，根據(jù)傳感器信號(hào)進(jìn)行患者的步態(tài)判斷，包括步態(tài)相位、步速、步幅、步頻等)檢測到患者自身無法實(shí)現(xiàn)正常的步態(tài)時(shí)，如擺動(dòng)時(shí)踝關(guān)節(jié)無法達(dá)到足夠的背屈角度，通過控制器觸發(fā)FES電極(可以為一個(gè)，也可以為多個(gè))，刺激相關(guān)肌肉(如脛骨前肌)，促使肌肉收縮，同時(shí)啟動(dòng)機(jī)器人的電機(jī)進(jìn)行助力，幫助患者踝關(guān)節(jié)達(dá)到足夠的背曲角度，產(chǎn)生足夠的離地間隙，提高步行的穩(wěn)定性。另外，步態(tài)相位判斷系統(tǒng)中，可采用單一的壓力傳感器或姿態(tài)傳感器，或者多個(gè)傳感器組合來實(shí)現(xiàn)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。