專利名稱：氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，屬于康復(fù)醫(yī) 療器械領(lǐng)域。適用于腦卒中等心腦血管疾病患者及脊椎損傷患者的下肢康復(fù)訓(xùn)練。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會的老齡化以及交通、工傷事故的增加，如腦卒中等心血管疾 病患者及脊椎損傷患者己逐步成為現(xiàn)代社會的一種常見群體，這類患者除了藥 物治療或者手術(shù)治療外，科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練對于患肢運動功能改善非常重要。目
前通常由醫(yī)生、PT師、OT師手把手對截癱病人采用選擇性手法牽拉特定肌群， 應(yīng)用起立床逐漸進行站立訓(xùn)練。這種被動式的康復(fù)訓(xùn)練，工作強度大，且無法 滿足更多病人的需求。訓(xùn)練效果與醫(yī)療師的技術(shù)熟練程度密切相關(guān)，很難準(zhǔn)確 到位地針對不同病人保持康復(fù)訓(xùn)練動作的一致性。因此目前開發(fā)出很多能夠代 替醫(yī)師自主訓(xùn)練患者的康復(fù)機器人。但是這些康復(fù)機器人， 一般只能對單獨體 位的病人進行訓(xùn)練，不能同時滿足不同康復(fù)階段病人的康復(fù)訓(xùn)練要求。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能夠幫助腦卒中等心腦血管疾病患者以及脊 椎損傷患者進行康復(fù)訓(xùn)練的氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人。
本實用新型的氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人包括機座、護欄、 懸吊系統(tǒng)、外骨骼訓(xùn)練裝置和計算機控制系統(tǒng)；
機座包括承載整個機器的底盤，跑步機和支架，跑步機置于底盤之上， 在底盤的后端固定有支架；
護欄由立桿、橫桿和扶手組成，安裝在跑步機的靜止座上；
懸吊系統(tǒng)包括承重吊帶背心、與吊帶背心連接的吊纜、配重以及設(shè)置在 支架上的滑輪，吊纜繩纏繞于滑輪上，纜繩的一端與吊纜相連，另一端與配重 相連；
外骨骼訓(xùn)練裝置包括外骨骼下肢、坐墊和靠背鉸接的座椅，四邊鉸鏈的 平行四邊形連接桿和阻尼器，平行四邊形連接桿的一條豎直邊與座椅靠背固定， 另一條豎直邊與支架固定，阻尼器的一端與平行四邊形連接桿的上連桿鉸接， 阻尼器的另一端與支架鉸接；外骨骼下肢包括髖部桿、大腿桿和小腿桿，髖部
桿與大腿桿鉸接構(gòu)成髖關(guān)節(jié)，大腿桿與小腿桿鉸接構(gòu)成膝關(guān)節(jié)，大腿桿上端髖 關(guān)節(jié)鉸接第一氣缸的活塞桿，第一氣缸的缸筒與髖部桿后端鉸接，大腿桿上具 有垂直于大腿桿的伸出桿，小腿桿的下端與第二氣缸的活塞桿鉸接，第二氣缸
的缸筒與大腿桿的伸出桿鉸接；
計算機控制系統(tǒng)包括主機、顯示屏和控制器，控制器安裝在護欄的橫桿
上，顯示屏固定在底盤上。
針對處于不同康復(fù)訓(xùn)練階段的患者，本實用新型可以通過調(diào)節(jié)氣體的流量 來調(diào)節(jié)活塞桿的速度，氣缸的力矩和機械主體的姿態(tài)來創(chuàng)造出不同的康復(fù)環(huán)境， 使患者的康復(fù)訓(xùn)練更有針對性。
本實用新型通過對國際通用的Brunnstrom訓(xùn)練方法進行分析，結(jié)合對卒中 病人癱瘓下肢的"物理療法(PT)和作業(yè)療法(OT)"，針對腦卒中病人不同階段不 同體位的康復(fù)訓(xùn)練要求，建立具有不同激勵程度和多種訓(xùn)練模式的卒中病人下 肢訓(xùn)練康復(fù)機器人。同時可以根據(jù)不同卒中患者在不同療程中實現(xiàn)多種激勵的 訓(xùn)練模式，包括主動步態(tài)、被動力控制步態(tài)、被動阻尼可調(diào)步態(tài)等模式，從而 達到最佳康復(fù)鍛煉的效果。

圖1是氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是平行四邊形機構(gòu)圖； 圖3是外骨骼下肢的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明本實用新型。
參見圖1，氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人包括機座、護欄、懸吊 系統(tǒng)、外骨骼訓(xùn)練裝置和計算機控制系統(tǒng)。
機座包括承載整個機器的底盤4，跑步機3和支架1，跑步機3置于底盤 4之上，在底盤4的后端固定有支架1。
護欄由立桿7、橫桿6和扶手5組成，安裝在跑步機3的靜止座上；
懸吊系統(tǒng)包括承重吊帶背心IO、與吊帶背心連接的吊纜9、配重2以及 設(shè)置在支架1上的滑輪8，吊纜繩纏繞于滑輪8上，纜繩的一端與吊纜9相連， 另一端與配重2相連。懸吊系統(tǒng)用于懸吊患者以保持身體的平衡，當(dāng)患者穿上 吊帶背心，進行站立狀態(tài)下的康復(fù)訓(xùn)練時，通過調(diào)節(jié)配重系統(tǒng)上的配重塊，拉 緊吊纜，使病人處于懸吊狀態(tài)，以保持平衡。
外骨骼訓(xùn)練裝置包括外骨骼下肢18、坐墊17和靠背15鉸接的座椅，四邊鉸鏈的平行四邊形連接桿16和阻尼器19，平行四邊形連接桿16的一條豎直 邊與座椅靠背15固定，另一條豎直邊與支架1固定，阻尼器19的一端與平行 四邊形連接桿16的上連桿鉸接，阻尼器的另一端與支架1鉸接(如圖2所示)， 由于在站立步行訓(xùn)練時，患者身體會隨著步態(tài)的交替而上下波動，阻尼器可以 起到緩沖的作用，同時也可以起到部分支撐身體的作用。外骨骼下肢18 (如圖 3所示)包括髖部桿20、大腿桿23和小腿桿24，髖部桿20與大腿桿23鉸接構(gòu) 成髖關(guān)節(jié)，大腿桿23與小腿桿24鉸接構(gòu)成膝關(guān)節(jié)，大腿桿23上端髖關(guān)節(jié)鉸接 第一氣缸22的活塞桿，第一氣缸22的缸筒與髖部桿20后端鉸接，大腿桿23 上具有垂直于大腿桿的伸出桿21，小腿桿24的下端與第二氣缸25的活塞桿鉸 接，第二氣缸的缸筒與大腿桿的伸出桿21鉸接。在康復(fù)訓(xùn)練時通過安裝在坐墊和靠背下面的直線驅(qū)動器可以使座椅直立， 適合患者站立姿勢的訓(xùn)練，也可以使座椅變成"躺椅"，適合患者平躺姿勢的訓(xùn) 練，在座椅狀態(tài)下，適合患者坐姿時的訓(xùn)練。通過姿勢的變換，實現(xiàn)了多體位 訓(xùn)練?？祻?fù)訓(xùn)練時人的大腿和小腿分別固定在大腿桿23和小腿桿24上，氣缸 驅(qū)動大腿桿23和小腿桿24動時，就能帶動患者的下肢進行康復(fù)訓(xùn)練。計算機控制系統(tǒng)包括主機、顯示屏12和控制器11，控制器ll安裝在護 欄2的橫桿6上，顯示屏12固定在底盤3上。計算機控制系統(tǒng)用于控制所有的 驅(qū)動系統(tǒng)，可以控制位于外骨骼髖部桿和大腿桿上的氣缸，以及位于座椅靠背 和坐墊下面的直線驅(qū)動器。顯示屏可以讓患者清楚的看到自己訓(xùn)練的各種狀況。 控制器可以控制"坐、立、躺"三個體位的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)訓(xùn)練的速度和氣缸力矩 的大小。當(dāng)患者站立訓(xùn)練時，控制器可以放在護欄扶手上，當(dāng)患者坐姿訓(xùn)練和 平躺訓(xùn)練時，可以把控制器放在座椅扶手上。
權(quán)利要求1.氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，其特征是包括機座、護欄、懸吊系統(tǒng)、外骨骼訓(xùn)練裝置和計算機控制系統(tǒng)；機座包括承載整個機器的底盤(4)，跑步機(3)和支架(1)，跑步機(3)置于底盤(4)之上，在底盤(4)的后端固定有支架(1)；護欄由立桿(7)、橫桿(6)和扶手(5)組成，安裝在跑步機(3)的靜止座上；懸吊系統(tǒng)包括承重吊帶背心(10)、與吊帶背心連接的吊纜(9)、配重(2)以及設(shè)置在支架(1)上的滑輪(8)，吊纜繩纏繞于滑輪(8)上，纜繩的一端與吊纜(9)相連，另一端與配重(2)相連；外骨骼訓(xùn)練裝置包括外骨骼下肢(18)、坐墊(17)和靠背(15)鉸接的座椅，四邊鉸鏈的平行四邊形連接桿(16)和阻尼器(19)，平行四邊形連接桿(16)的一條豎直邊與座椅靠背(15)固定，另一條豎直邊與支架(1)固定，阻尼器(19)的一端與平行四邊形連接桿(16)的上連桿鉸接，阻尼器的另一端與支架(1)鉸接；外骨骼下肢(18)包括髖部桿(20)、大腿桿(23)和小腿桿(24)，髖部桿(20)與大腿桿(23)鉸接構(gòu)成髖關(guān)節(jié)，大腿桿(23)與小腿桿(24)鉸接構(gòu)成膝關(guān)節(jié)，大腿桿(23)上端髖關(guān)節(jié)鉸接第一氣缸(22)的活塞桿，第一氣缸(22)的缸筒與髖部桿(20)后端鉸接，大腿桿(23)上具有垂直于大腿桿的伸出桿(21)，小腿桿(24)的下端與第二氣缸(25)的活塞桿鉸接，第二氣缸的缸筒與大腿桿的伸出桿(21)鉸接；計算機控制系統(tǒng)包括主機、顯示屏(12)和控制器(11)，控制器(11)安裝在護欄(2)的橫桿(6)上，顯示屏(12)固定在底盤(3)上。
專利摘要本實用新型涉及氣動式多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，屬于康復(fù)醫(yī)療器械領(lǐng)域。它包括機座、護欄、懸吊系統(tǒng)、外骨骼訓(xùn)練裝置和計算機控制系統(tǒng)。該機器人通過對國際通用的Brunnstrom訓(xùn)練方法進行分析，結(jié)合對卒中病人癱瘓下肢的“物理療法(PT)和作業(yè)療法(OT)”，針對腦卒中病人不同階段不同體位的康復(fù)訓(xùn)練要求，建立具有不同激勵程度和多種訓(xùn)練模式的卒中病人下肢訓(xùn)練康復(fù)機器人。同時可以根據(jù)不同卒中患者在不同療程中實現(xiàn)多種激勵的訓(xùn)練模式，包括主動步態(tài)、被動力控制步態(tài)、被動阻尼可調(diào)步態(tài)等模式，從而達到最佳康復(fù)鍛煉的效果。該系統(tǒng)可滿足患者坐姿，站立和平躺三種訓(xùn)練狀態(tài)，適用腦卒中患者的不同康復(fù)階段下肢康復(fù)訓(xùn)練。
文檔編號A63B23/04GK201012158SQ20072010632
公開日2008年1月30日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者洪 周, 杰 張, 欣 張, 張佳帆, 楊燦軍, 昱 耿, 鄧美英 申請人:浙江大學(xué)