一種外骨骼輔助訓(xùn)練機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種機(jī)器人，具體地說是康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]脊髓損傷所導(dǎo)致的截癱是一種嚴(yán)重的殘疾，嚴(yán)重影響患者生活自理能力和參與社會(huì)活動(dòng)的能力。醫(yī)學(xué)理論和臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐證明，這類患者除了早期的手術(shù)治療和必要的藥物治療外。一種有效的康復(fù)手段，也能使患者能夠在一定程度上恢復(fù)失去的功能，幫助患者借助康復(fù)設(shè)備站立并且行走。這不僅有利于提高患者本身的生活質(zhì)量，也可以減輕家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)。因此，為截癱患者設(shè)計(jì)一款幫助其站立及行走的康復(fù)設(shè)備是迫切而且有必要的。
[0003]此外骨骼機(jī)器人屬于穿戴式的機(jī)器人，訓(xùn)練方便，可以進(jìn)行人體步態(tài)仿真訓(xùn)練，并且在不借助輪椅等其它載體下，可以幫助患者進(jìn)行輔助行走。同時(shí)還可以幫助人們進(jìn)行負(fù)重，減輕人類的體力活動(dòng)壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供可以實(shí)現(xiàn)腿部關(guān)節(jié)康復(fù)的一種外骨骼輔助訓(xùn)練機(jī)器人。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型一種外骨骼輔助訓(xùn)練機(jī)器人，其特征是:包括支撐架、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊，支撐架上部設(shè)置彎折處，彎折處安裝后備箱，彎折處上方分別設(shè)置左扶手和右扶手，支撐架下方分別安裝左萬向輪和右萬向輪；髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括第一髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第二髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第一髖關(guān)節(jié)行星減速器、第二髖關(guān)節(jié)行星減速器、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一大腿、第二大腿、第一腰部連接板、第二腰部連接板，第一髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)和第二髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)位于后備箱里，第一同步帶輪和第三同步帶輪分別位于后備箱外的兩側(cè)，第一髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過第一髖關(guān)節(jié)行星減速器連接第一同步帶輪，第二同步帶輪與第一大腿以及第一腰部連接板通過第一髖關(guān)節(jié)銷軸相連，第二同步帶輪與第一髖關(guān)節(jié)銷軸通過漲緊套無鍵連接，第一大腿和第一髖關(guān)節(jié)銷軸通過螺釘連接，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞第一同步帶，第一髖關(guān)節(jié)銷軸通過軸承由第一腰部連接板的第一端支撐，第一腰部連接板的第二端固定在后備箱上，第二髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過第二髖關(guān)節(jié)行星減速器連接第三同步帶輪，第四同步帶輪與第二大腿以及第二腰部連接板通過第二髖關(guān)節(jié)銷軸相連，第四同步帶輪與第二髖關(guān)節(jié)銷軸通過漲緊套無鍵連接，第二大腿和第二髖關(guān)節(jié)銷軸通過螺釘連接，第三同步帶輪和第四同步帶輪上纏繞第二同步帶，第二髖關(guān)節(jié)銷軸通過軸承由第二腰部連接板的第一端支撐，第二腰部連接板的第二端固定在后備箱上；膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括第一膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第二膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第一小腿、第二小腿，第一小腿與第一膝關(guān)節(jié)銷軸固定，第一大腿通過軸承由第一膝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第一膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過膝關(guān)節(jié)聯(lián)軸器連接第一膝關(guān)節(jié)銷軸，第二小腿與第二膝關(guān)節(jié)銷軸固定，第二大腿通過軸承由第二膝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第二膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過膝關(guān)節(jié)聯(lián)軸器連接第二膝關(guān)節(jié)銷軸；踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括第一踝關(guān)節(jié)腳步支架、第二踝關(guān)節(jié)腳步支架、第一踏板、第二踏板，第一踝關(guān)節(jié)腳步支架連接第一踝關(guān)節(jié)銷軸，第一小腿通過軸承由第一踝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第一踏板安裝在第一踝關(guān)節(jié)腳步支架上，第二踝關(guān)節(jié)腳步支架連接第二踝關(guān)節(jié)銷軸，第二小腿通過軸承由第二踝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第二踏板安裝在第二踝關(guān)節(jié)腳步支架上。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:本實(shí)用新型通過控制大腿和小腿的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以實(shí)現(xiàn)腿部的康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)候，患者通過把持后備箱左右兩邊扶手，穿戴上外骨骼康復(fù)機(jī)器人，設(shè)置相關(guān)康復(fù)模式，在后面兩個(gè)萬向輪的支持下進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型的主視圖；
[0010]圖3為本實(shí)用新型的俯視圖；
[0011]圖4為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0012]圖5為本實(shí)用新型髖關(guān)節(jié)內(nèi)部示意圖a ;
[0013]圖6為本實(shí)用新型髖關(guān)節(jié)內(nèi)部示意圖b ;
[0014]圖7為本實(shí)用新型膝關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖8為本實(shí)用新型踝關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0017]結(jié)合圖1?8，本實(shí)用新型包括支撐架和位于支撐架上的后備箱1、大腿康復(fù)訓(xùn)練裝置及其驅(qū)動(dòng)控制裝置、小腿康復(fù)訓(xùn)練裝置及其驅(qū)動(dòng)控制裝置，大腿控制裝置位于后備箱I中，小腿控制裝置固連在大腿9上。踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)通過銷軸相連接。
[0018]該康復(fù)訓(xùn)練裝置腰部及支撐架模塊包括后備箱I和支撐架，支撐架兩底端分別與萬向輪41相連，可以實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動(dòng)，支撐架上端是左右扶手，為患者提供支持力。支撐架中部彎折處固定著后備箱，患者可以背靠后備箱，患者可以借助左右扶手輕松的進(jìn)入訓(xùn)練模式。
[0019]參照?qǐng)D2、圖4、圖5和圖6，大腿髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)37和編碼器36位于后備箱中，編碼器36控制電機(jī)37的轉(zhuǎn)速，通過髖關(guān)節(jié)行星減速器38后輸出到同步帶輪25，帶輪25軸向固定用螺釘20，之后通過同步帶39帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)銷軸17旋轉(zhuǎn)，同步帶輪25與髖關(guān)節(jié)銷軸17通過漲緊套19無鍵連接，然后帶動(dòng)大腿9的運(yùn)動(dòng)，大腿9與髖關(guān)節(jié)銷軸17由螺釘18連接。銷軸17 —端通過軸承22、髖關(guān)節(jié)軸承墊圈23由腰部連接板21 —端支撐，軸向用螺母24和彈性擋圈27固定，腰部連接板21另一端固定在后備箱I左右兩側(cè)。
[0020]參照?qǐng)D2、圖4和圖7，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)14和膝關(guān)節(jié)編碼器16通過螺釘26固定在膝關(guān)節(jié)固定板15 —側(cè)，膝關(guān)節(jié)固定板15用螺釘8與大腿下端固定在一起，膝關(guān)節(jié)銷軸7通過軸承10、彈性擋圈11和螺母12由大腿9膝關(guān)節(jié)一端支撐，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)14輸出軸通過膝關(guān)節(jié)聯(lián)軸器13與膝關(guān)節(jié)銷軸7相連，帶動(dòng)銷軸7轉(zhuǎn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)銷軸7與小腿2通過螺釘固定一起，從而銷軸7帶動(dòng)小腿2前后擺動(dòng)。
[0021]參照?qǐng)D1、圖2、圖4和圖8，小腿2上端通過螺釘與膝關(guān)節(jié)銷軸7固定一起，踝關(guān)節(jié)銷軸4通過軸承5由小腿2支撐，用彈性擋圈6和銷28作軸向固定，踝關(guān)節(jié)銷軸4另一端與踝關(guān)節(jié)腳部支架3相連，腳部可以繞著踝關(guān)節(jié)銷軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，鞋40與踝關(guān)節(jié)腳部支架3下部固連一起。
[0022]下肢外骨骼機(jī)器人髖關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和編碼器位于后備箱中，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和編碼器位于大腿和小腿連接處，其固定在大腿上，踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊位于最下方與小腿相連，支撐架位于后備箱下方并與之連接在一起；所述的下肢康復(fù)裝置包括驅(qū)動(dòng)控制模組和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模組，驅(qū)動(dòng)控制模組設(shè)置兩個(gè)伺服電機(jī)和兩個(gè)編碼器。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模組設(shè)置豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)控制模組相連。
[0023]后備箱位于支撐架上固定，支撐架上部連接扶手，下部連接萬向輪，可以實(shí)現(xiàn)任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0024]髖關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)于后背箱連在一起，髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)通過減速器與同步帶輪連接，帶輪通過腰部連接板固定在后備箱上，帶輪與大腿相連帶動(dòng)大腿擺動(dòng)。
[0025]減速器為行星輪減速器。
[0026]同步帶輪為同步齒輪帶。
[0027]膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過連接板固定在大腿上，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)小腿前后擺動(dòng)。
[0028]踝關(guān)節(jié)腳部支架通過銷軸與小腿相連，腳部可以繞之轉(zhuǎn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外骨骼輔助訓(xùn)練機(jī)器人，其特征是:包括支撐架、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊，支撐架上部設(shè)置彎折處，彎折處安裝后備箱，彎折處上方分別設(shè)置左扶手和右扶手，支撐架下方分別安裝左萬向輪和右萬向輪；髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括第一髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第二髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第一髖關(guān)節(jié)行星減速器、第二髖關(guān)節(jié)行星減速器、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一大腿、第二大腿、第一腰部連接板、第二腰部連接板，第一髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)和第二髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)位于后備箱里，第一同步帶輪和第三同步帶輪分別位于后備箱外的兩側(cè)，第一髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過第一髖關(guān)節(jié)行星減速器連接第一同步帶輪，第二同步帶輪與第一大腿以及第一腰部連接板通過第一髖關(guān)節(jié)銷軸相連，第二同步帶輪與第一髖關(guān)節(jié)銷軸通過漲緊套無鍵連接，第一大腿和第一髖關(guān)節(jié)銷軸通過螺釘連接，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞第一同步帶，第一髖關(guān)節(jié)銷軸通過軸承由第一腰部連接板的第一端支撐，第一腰部連接板的第二端固定在后備箱上，第二髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過第二髖關(guān)節(jié)行星減速器連接第三同步帶輪，第四同步帶輪與第二大腿以及第二腰部連接板通過第二髖關(guān)節(jié)銷軸相連，第四同步帶輪與第二髖關(guān)節(jié)銷軸通過漲緊套無鍵連接，第二大腿和第二髖關(guān)節(jié)銷軸通過螺釘連接，第三同步帶輪和第四同步帶輪上纏繞第二同步帶，第二髖關(guān)節(jié)銷軸通過軸承由第二腰部連接板的第一端支撐，第二腰部連接板的第二端固定在后備箱上；膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括第一膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第二膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)、第一小腿、第二小腿，第一小腿與第一膝關(guān)節(jié)銷軸固定，第一大腿通過軸承由第一膝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第一膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過膝關(guān)節(jié)聯(lián)軸器連接第一膝關(guān)節(jié)銷軸，第二小腿與第二膝關(guān)節(jié)銷軸固定，第二大腿通過軸承由第二膝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第二膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)通過膝關(guān)節(jié)聯(lián)軸器連接第二膝關(guān)節(jié)銷軸；踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括第一踝關(guān)節(jié)腳步支架、第二踝關(guān)節(jié)腳步支架、第一踏板、第二踏板，第一踝關(guān)節(jié)腳步支架連接第一踝關(guān)節(jié)銷軸，第一小腿通過軸承由第一踝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第一踏板安裝在第一踝關(guān)節(jié)腳步支架上，第二踝關(guān)節(jié)腳步支架連接第二踝關(guān)節(jié)銷軸，第二小腿通過軸承由第二踝關(guān)節(jié)銷軸支撐，第二踏板安裝在第二踝關(guān)節(jié)腳步支架上。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種外骨骼輔助訓(xùn)練機(jī)器人，包括踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊，髖關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和編碼器位于后備箱中，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和編碼器位于大腿和小腿連接處，踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊位于最下方與小腿相連，支撐架位于后備箱下方并與之連接在一起；驅(qū)動(dòng)控制模組設(shè)置兩個(gè)伺服電機(jī)和兩個(gè)編碼器。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模組設(shè)置豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)控制模組相連。本實(shí)用新型通過控制大腿和小腿的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以實(shí)現(xiàn)腿部的康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)候，患者通過把持后備箱左右兩邊扶手，穿戴上外骨骼康復(fù)機(jī)器人，設(shè)置相關(guān)康復(fù)模式，在后面兩個(gè)萬向輪的支持下進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。
【IPC分類】A61H1-02, A61H3-04
【公開號(hào)】CN204352127
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420749772
【發(fā)明人】李震, 張同喜, 徐金隨, 李琳杰, 許秀軍, 孟凡森, 方圓, 倪寶成
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日