本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領域，尤其涉及的是一種柔性末端牽引康復機器人。

背景技術：

康復機器人是工業(yè)機器人和醫(yī)用機器人的結合。20世紀80年代是康復機器人研究的起步階段,美國、英國和加拿大在康復機器人方面的研究處于世界的領先地位。990年以后康復機器人的研究進入到全面發(fā)展時期。目前,康復機器人的研究主要集中在康復機械手、醫(yī)院機器人系統(tǒng)、智能輪椅、假肢和康復治療機器人等幾個方面。

現(xiàn)有的康復訓練設備有以下幾個方面的不足：1)設備笨重，需要專門的康復訓練室；2)現(xiàn)有康復設備制造復雜，價格昂貴；3)現(xiàn)有康復設備不能靈活調節(jié)以適用不同的患者自身尺寸，不能很好的調整軌跡，已有的部分可調整設計亦調整十分困難，需要調整多個關節(jié)長度，調整長度不精確反而會對病人造成傷害；4)現(xiàn)有康復設備不適用于身體能力下降比較厲害的患者，反復搬運患者十分不方便；5)現(xiàn)有康復設備均為剛性結構，強行牽引患者做康復運動，容易造成二次傷害，增加病人的痛苦。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種安裝方式靈活，適用范圍廣泛，操作簡便，安全可靠的柔性末端牽引康復機器人。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種柔性末端牽引康復機器人,包括安裝支架、以及設置于安裝支架上的牽引機構，所述安裝支架底部夾持在病床上，所述牽引機構包括框架、以及設置于框架上的兩個牽引單元，所述兩個牽引單元呈左右排布，

每個所述牽引單元包括滑塊組件、導軌、電動葫蘆、腳固定架，所述導軌安裝在框架上且沿前后方向延伸，在所述滑塊組件設置在導軌上方且與導軌滑動連接，所述電動葫蘆安裝在滑塊組件上，所述電動葫蘆的牽引繩末端安裝有腳固定架，所述腳固定架用于固定病人的腳，所述牽引繩上安裝有拉力傳感器和角度傳感器，通過驅動機構驅動所述滑塊組件沿著對應的導軌前后滑動，從而帶動電動葫蘆及其上的牽引繩前后移動，所述腳固定架隨著牽引繩在前后方向上運動，同時所述腳固定架在牽引繩收放的作用下在豎直方向上運動，來模仿病人的腳的行走軌跡。

作為上述技術方案的優(yōu)選實施方式，所述安裝支架底部四個角均設置有夾持部件，所述夾持部件包括上夾板、下夾板、夾緊螺栓，所述上夾板和下夾板呈上下相對設置且留有間隙，所述夾緊螺栓安裝在下夾板上且與下夾板螺紋連接，通過旋轉夾緊螺栓實現(xiàn)夾緊螺栓上端與上夾板之間的間隙調整，所述病床的床沿夾持在夾緊螺栓與上夾板之間。

作為上述技術方案的優(yōu)選實施方式，所述安裝支架頂端設有上凸塊，所述牽引機構的框架底端設有與上凸塊相配合的滑槽，所述安裝支架頂部一側還設有頂緊螺栓，所述上凸塊與滑槽滑動連接，并通過旋轉頂緊螺栓使得頂緊螺栓的頂部頂緊框架底端面，實現(xiàn)牽引機構的框架與安裝支架的固定。

作為上述技術方案的優(yōu)選實施方式，所述驅動機構包括電機、同步帶、主動帶輪、從動帶輪，所述電機安裝在框架上，所述電機的輸出軸上固定安裝有主動帶輪，所述主動帶輪與從動帶輪之間通過同步帶傳動連接，所述滑塊組件固定在同步帶上，通過電機帶動同步帶運動，從而帶動滑塊組件沿著對應的導軌前后滑動。

作為上述技術方案的優(yōu)選實施方式，所述安裝支架包括左支架、右支架、以及橫跨設置在左支架和右支架之間的橫梁，所述橫梁左右兩端分別螺紋連接有調整螺栓，所述左支架和右支架內側分別設有插槽，兩個調整螺栓的頭部分別插入對應的插槽內，通過旋轉橫梁來調整左支架和右支架之間的間距以適應不同寬度的病床。

作為上述技術方案的優(yōu)選實施方式，所述滑塊組件包括左右并排設置的兩個直線軸承，相應的，所述導軌包括左右并排的兩個導向軸，所述兩個直線軸承分別與兩個導向軸一一對應的滑動連接。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人克服了傳統(tǒng)的康復設備笨重、不方便安裝的特點，提供了一種能夠簡單便捷的拆解為左支架、右支架、橫梁以及牽引機構的康復機器人，拆解后的設備占用空間小，方便儲放在病房，又能通過簡單的安裝即時為病人提供康復訓練的解決方案。使用時只需將安裝支架通過壓板、夾緊螺栓將左支架和右支架固定在病床上，然后將牽引機構滑入安裝支架頂部再固定即可完成安裝，這種滑入的設計以及橫梁上使用的調整設計使得本發(fā)明能適應不同寬度的病床，使得本發(fā)明的適用性增強。本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人在使用時不需要移動病人，病人可躺在床上，由復健人員安裝好柔性末端牽引康復機器人即可進行康復訓練，減小了康復人員的勞動強度，避免了移動病人產生的不便之處。

2、本發(fā)明尤其適用于為處于長期昏迷狀態(tài)的病人提供康復解決方案，這種長期昏迷的病人在意識恢復后會出現(xiàn)身體素質嚴重下降的問題，因此在病人昏迷期間若能為病人提供對應的康復訓練，可以減少病人蘇醒后的復健時間，然而移動昏迷的病人是非常困難的，本發(fā)明提供的康復機器人通過兩側的安裝支架上的上夾板和下夾板以及夾緊螺栓固定在病床上，牽引機構的框架滑入安裝支架頂部的上凸塊，橫梁的長度可以調整，完全適用于不同尺寸的病床，并能牢固可靠的安裝在各種病床上，完全可以在不移動病人的情況下提供康復訓練，因此對昏迷的病人十分適用。

3、本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人克服了傳統(tǒng)的康復機器人牽引軌跡有限的缺點，通過由滑塊組件產生的前后方向的運動和電動葫蘆產生的豎直方向上的運動的合運動，能夠實現(xiàn)在上述兩個運動所在平面內的任意軌跡的合成，能完美的模仿人的行走軌跡，而不是傳統(tǒng)的踏板牽引實現(xiàn)的簡單圓周運動。通過上述的滑塊組件和電動葫蘆在前后方向和豎直方向上提供的充分的活動空間，在測量病人的大腿小腿長度后，可以通過控制算法，計算并設置出針對不同腿部長度，不同身體狀況的病人對應的運動軌跡，在根據(jù)病人反饋簡單調整后，即可為病人提供針對性的，定制的康復軌跡，十分人性化，而且針對性強，適用范圍廣，康復軌跡設置可以十分靈活又非常簡單。

4、本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人克服了傳統(tǒng)的各種康復設備剛性牽引，容易對病人產生二次傷害的特點，通過柔性牽引，引導病人腳沿著設定的行走軌跡，做康復運動，傳統(tǒng)剛性牽引康復設備在發(fā)生緊急情況時，不能進行緩沖，會對病人造成二次傷害；本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人在緊急情況下，柔性的牽引繩能提供緩沖，不會產生剛性的強制牽引，從而避免對病人造成傷害。

5、本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人通過牽引繩上的角度傳感器和拉力傳感器，控制牽引繩的擺角和滑塊的位置來確定病人的腿部軌跡，增加了軌跡的精度，擺角的初始位置可以根據(jù)實際安裝情況可能出現(xiàn)的傾斜自動設置零點，簡化了本柔性末端牽引康復機器人所需的設置時間，簡化了復健所需的操作，節(jié)省了操作設置時間。

6、本發(fā)明提供的柔性末端牽引康復機器人相較于傳統(tǒng)的懸掛式機器人和外骨骼機器人減小了驅動個數(shù)，不用進行復雜的關節(jié)設計，不需要使用若干個電機驅動，全部一共只有四個驅動，即兩個電機，兩個電動葫蘆，結構非常簡單，節(jié)約了成本，減少了安裝難度，減小了整個設備的重量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明夾持在病床上的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明的安裝支架的左支架的結構示意圖。

圖4是本發(fā)明的橫梁結構示意圖。

圖5是本發(fā)明的牽引機構的結構示意圖。

圖中標號：1、牽引機構，2、安裝支架，3、橫梁，4、病床，11、電機，12、主動帶輪，13、同步帶，14、滑塊組件，15、從動帶輪，16、導向軸，17、電動葫蘆，18、直線軸承，19、扶手，110、牽引繩，111、腳固定架，112、牽引單元，113、框架，21、頂緊螺栓，22、上凸塊，23、上夾板，24、夾緊螺栓，25、下夾板，31、調整螺栓。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

參見圖1至圖5，本實施例公開了一種柔性末端牽引康復機器人,包括安裝支架2、以及設置于安裝支架2上的牽引機構1，所述安裝支架2底部夾持在病床4上，所述安裝支架2底部四個角均設置有夾持部件，所述夾持部件包括上夾板23、下夾板25、夾緊螺栓24，所述上夾板23和下夾板25呈上下相對設置且留有間隙，所述夾緊螺栓24安裝在下夾板25上且與下夾板25螺紋連接，通過旋轉夾緊螺栓24實現(xiàn)夾緊螺栓24上端與上夾板23之間的間隙調整，所述病床4的床沿夾持在夾緊螺栓24與上夾板23之間。所述安裝支架2包括左支架、右支架、以及橫跨設置在左支架和右支架之間的橫梁3，所述橫梁3左右兩端分別螺紋連接有調整螺栓31，所述左支架和右支架內側分別設有插槽，兩個調整螺栓31的頭部分別插入對應的插槽內，通過旋轉橫梁3來調整左支架和右支架之間的間距以適應不同寬度的病床4。

所述牽引機構1包括框架113、以及設置于框架113上的兩個牽引單元112，所述兩個牽引單元112呈左右排布，

每個所述牽引單元112包括滑塊組件14、導軌、電動葫蘆17、腳固定架111，所述導軌安裝在框架113上且沿前后方向延伸，在所述滑塊組件14設置在導軌上方且與導軌滑動連接，所述電動葫蘆17安裝在滑塊組件14上，所述電動葫蘆17的牽引繩110末端安裝有腳固定架111，所述腳固定架111用于固定病人的腳，所述牽引繩110上安裝有拉力傳感器和角度傳感器，通過驅動機構驅動所述滑塊組件14沿著對應的導軌前后滑動，所述驅動機構包括電機11、同步帶13、主動帶輪12、從動帶輪15，所述電機11安裝在框架113上，所述電機11的輸出軸上固定安裝有主動帶輪12，所述主動帶輪12與從動帶輪15之間通過同步帶13傳動連接，所述滑塊組件14固定在同步帶13上，通過電機11帶動同步帶13運動，從而帶動滑塊組件14沿著對應的導軌前后滑動，從而帶動電動葫蘆17及其上的牽引繩110前后移動，所述腳固定架111隨著牽引繩110在前后方向上運動，同時所述腳固定架111在牽引繩110收放的作用下在豎直方向上運動，來模仿病人的腳的行走軌跡。其中，所述滑塊組件14包括左右并排設置的兩個直線軸承18，相應的，所述導軌包括左右并排的兩個導向軸16，所述兩個直線軸承18分別與兩個導向軸16一一對應的滑動連接。

所述安裝支架2頂端設有上凸塊22，所述牽引機構1的框架113底端設有與上凸塊22相配合的滑槽，所述安裝支架2頂部一側還設有頂緊螺栓21，所述上凸塊22與滑槽滑動連接，并通過旋轉頂緊螺栓21使得頂緊螺栓21的頂部頂緊框架113底端面，實現(xiàn)牽引機構1的框架113與安裝支架2的固定?？蚣?13上還設有扶手19，便于提拉和安裝。

本實施例提供的柔性末端牽引康復機器人的工作過程如下：

使用時，復健人員將安裝支架2通過上夾板23、夾緊螺栓24和下夾板25將左右支架固定在病床4上，然后將牽引機構1的框架113滑入安裝支架2頂部的上凸塊22再固定即可完成安裝，讓病人的腿部自然平放在床上，固定好腰部，調整滑塊組件14和收放牽引繩110，使得牽引繩110末端的腳固定架111懸垂在病人腳的正上方，再略微調整將病人的腳固定在腳固定架111上，保證牽引繩110大致鉛錘，病人無不適即完成了牽引康人的初始設置。

在測量病人的腿部關節(jié)之間長度，即大腿長度和小腿長度之后，輸入康復機器人控制端，在被動模式下，通過選擇所需要的軌跡，如正常走路軌跡，跑步軌跡，康復設備即可通過牽引單元112帶動病人腿部沿該軌跡運動，完成被動式的康復訓練。

牽引繩110的控制主要涉及牽引繩110擺角的控制，滑塊組件14以及設置在其上的電動葫蘆17位置的控制，在運作過程中，需要時刻保證牽引繩110的擺角在一定的幅度內，牽引繩110大致鉛錘，保證病人腳部在電動葫蘆17的正下方，使得病人腿部能沿著給定軌跡運動。

在被動模式下，不需要給出軌跡，而是通過拉力傳感器和角度傳感器，得出病人想要的運動方向，進而由滑塊組件14和電動葫蘆17提供牽引力，幫助病人沿著所想的方向運動，通過輔助運動，促進病人的康復，本發(fā)明創(chuàng)新性的提出了一種柔性的牽引裝置，避免了由傳統(tǒng)外骨骼機器人可能帶來的傷害。

在使用完成后，只需拆解上述部件，由于當個部件占用空間十分小，可以存放在病房內，便于病人進行康復訓練。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。