一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置，該裝置主要包括支架、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)、健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)和患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)；在健肢側(cè)，應(yīng)用外骨骼式運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)健肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)，健肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的腳踝部與原地步行系統(tǒng)連接；在患肢側(cè)，應(yīng)用三自由度的下肢外骨骼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)患者患肢的輔助運(yùn)動(dòng)。康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，腋下支撐機(jī)構(gòu)支撐于患者腋下，用以減輕患者下肢負(fù)擔(dān)，腋下支撐機(jī)構(gòu)為左右為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，腋下支撐部位的高度可以調(diào)整，以適應(yīng)不同患者。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人和醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人體下肢支撐著人的身體，擔(dān)負(fù)著行走的功能，在人的日常生活中發(fā)揮著重要作用。人體下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。[0003]目前下肢步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人大多采用機(jī)械外骨骼結(jié)構(gòu)或踏板結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)康復(fù)運(yùn)動(dòng)，或者通過(guò)驅(qū)動(dòng)人體盆骨來(lái)校正人體步態(tài)。采用外骨骼結(jié)構(gòu)的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人，如瑞士的Lokomat步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人,其主要由步態(tài)矯正器、體重支持系統(tǒng)和步行臺(tái)組成。其步態(tài)矯正器為外骨骼結(jié)構(gòu)，每條外骨骼具有兩個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)在矢狀面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。德國(guó)的Haptic walker步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人為典型的踏板結(jié)構(gòu),具有體重支持系統(tǒng)，并由兩套踏板系統(tǒng)帶動(dòng)患者在矢狀面內(nèi)做固定軌跡的康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，每一套踏板系統(tǒng)具有3個(gè)自由度，為串并聯(lián)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)人體在矢狀面內(nèi)做固定軌跡運(yùn)動(dòng)。美國(guó)的機(jī)器人步態(tài)康復(fù)(RGR)系統(tǒng)則采用了驅(qū)動(dòng)人體盆骨進(jìn)行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練的方式，此系統(tǒng)由體重支持系統(tǒng)、盆骨運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和步行臺(tái)構(gòu)成，盆骨運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在人體左右兩側(cè)各有一個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元由兩個(gè)相互垂直的滑軌構(gòu)成，機(jī)器人通過(guò)臀部連接支架與患者相連，線(xiàn)性電機(jī)垂直與水平面安裝，可對(duì)盆骨的異常運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生作用力。
[0004]機(jī)械外骨骼可以直接驅(qū)動(dòng)人體下肢的各個(gè)關(guān)節(jié)，且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是目前的康復(fù)用下肢外骨骼大都不能支持患者的身體，需要與步行臺(tái)及體重支撐系統(tǒng)配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練，并且康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中步行臺(tái)會(huì)對(duì)人體的步態(tài)產(chǎn)生一定的影響。踏板結(jié)構(gòu)雖然不需要使用步行臺(tái)，但由于其不能直接驅(qū)動(dòng)下肢關(guān)節(jié)，所以使用中難以使患者下肢各關(guān)節(jié)按一定的步態(tài)參數(shù)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。通過(guò)驅(qū)動(dòng)人體盆骨來(lái)校正人體步態(tài)可以達(dá)到一定的康復(fù)訓(xùn)練效果，但是需要步行臺(tái)配合進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，并且與踏板結(jié)構(gòu)類(lèi)似，此種方式也不能直接驅(qū)動(dòng)下肢關(guān)節(jié)，所以使用中具有一定的局限性，康復(fù)訓(xùn)練效果也受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置。該裝置適用于偏癱患者，不僅能夠支撐患者體重，并且在進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練時(shí)不需要步行臺(tái)。該裝置包括支架、患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)以及腋下支撐機(jī)構(gòu)。健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)包括健肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)和原地步行系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)人體步態(tài)參數(shù)，以患者健肢的各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)作為患肢運(yùn)動(dòng)的參考，原地步行系統(tǒng)用于提供人體下肢與地面的相互作用力?；贾珎?cè)外骨骼系統(tǒng)安裝有伺服電機(jī)，能夠帶動(dòng)人體患肢運(yùn)動(dòng)，并安裝有力傳感器，能夠感知患者患肢與患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)相互作用力?？祻?fù)訓(xùn)練中，機(jī)器人實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患肢的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)患者患肢能夠自主運(yùn)動(dòng)時(shí)，患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)跟隨患者患肢運(yùn)動(dòng)，不對(duì)患肢運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。當(dāng)患肢的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與健肢相關(guān)參數(shù)產(chǎn)生誤差時(shí)，患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)帶動(dòng)患肢運(yùn)動(dòng)，幫助患者完成康復(fù)訓(xùn)練。這樣，不僅使患者的步態(tài)更加自然，而且增加了患者的主動(dòng)參與程度。
[0006]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置，主要包括支架、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)、健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)和患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)；
[0007]所述支架包括支架主體、健肢側(cè)連接架和患肢側(cè)連接架；
[0008]所述健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)由具有平面四桿結(jié)構(gòu)的原地步行系統(tǒng)與外骨骼式健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成；所述原地步行系統(tǒng)包括托板、下連桿、豎連桿、外支撐桿、內(nèi)支撐桿、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)、支撐桿連接件、減速器、阻尼器、健肢側(cè)基板和軸；所述外支撐桿、內(nèi)支撐桿、支撐桿連接件、健肢側(cè)基板、下連桿以及豎連桿構(gòu)成一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，健肢側(cè)基板為該四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架；其中，外支撐桿、內(nèi)支撐桿與支撐桿連接件固連，用以支撐患者的踩踏力；健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)與減速器相連，減速器的輸出端與磁流變阻尼器外殼相連；健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)與阻尼器作為原地步行系統(tǒng)的執(zhí)行元件，為平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力矩或阻尼器力矩，驅(qū)動(dòng)力矩用以補(bǔ)償原地步行系統(tǒng)的重力，阻尼力矩用以模擬人體腳部與地面的水平作用力；托板與下連桿固連，托板的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與下連桿一致，始終與地面保持平行；健肢側(cè)連接架將健肢側(cè)基板與支架固連；
[0009]所述外骨骼式健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)包括健肢側(cè)腳部固定裝置、健肢側(cè)小腿固定裝置、小腿板、檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)角位移傳感器、健肢側(cè)大腿固定裝置、大腿板、檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角位移傳感器、U形連接件、一號(hào)力傳感器、滑塊、二號(hào)力傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)；所述檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)安裝于軸，并可繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)安裝有髖關(guān)節(jié)角位移傳感器，大腿板上端與檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)相連，下端通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)與小腿板相連，檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)安裝有膝關(guān)節(jié)角位移傳感器，健肢側(cè)大腿固定裝置安裝于大腿板，健肢側(cè)小腿固定裝置安裝于小腿板，小腿板通`過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)與健肢側(cè)腳部固定裝置連接，健肢側(cè)腳部固定裝置與托板接觸，且可分離，檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)通過(guò)U形連接件與滑塊相連，其間安裝有健肢側(cè)踝關(guān)節(jié)前端力傳感器和健肢側(cè)踝關(guān)節(jié)前端力傳感器，用以感知U形連接件與滑塊間的相互作用力，滑塊可沿外支撐桿和內(nèi)支撐桿上下滑動(dòng)；檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)與U形連接件可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；工作時(shí)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)隨患者下肢一起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)、檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)以及檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)與患者的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)同軸運(yùn)動(dòng)，用以檢測(cè)患者相關(guān)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
[0010]所述健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)包括健肢側(cè)手輪和健肢側(cè)腋下支撐桿，患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)包括患肢側(cè)手輪和患肢側(cè)腋下支撐桿；健肢側(cè)手輪用以調(diào)節(jié)健肢側(cè)腋下支撐桿的高度，患肢側(cè)手輪用以調(diào)節(jié)患肢側(cè)腋下支撐桿的高度；
[0011]所述患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)包括內(nèi)側(cè)大腿板、患肢側(cè)基板、外側(cè)大腿板、患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)、內(nèi)側(cè)小腿板、外側(cè)小腿板、患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)、腳部連接板、腳部支撐板、大腿后端力檢測(cè)裝置、大腿前端力檢測(cè)裝置、小腿前端力檢測(cè)裝置、小腿后端力檢測(cè)裝置、腳部上端力檢測(cè)裝置、腳部下端力檢測(cè)裝置、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)減速器、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)減速器、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)和患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)減速器；所述患肢側(cè)基板通過(guò)患肢側(cè)連接架與支架固連，患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)與患肢側(cè)基板固連，內(nèi)側(cè)大腿板和外側(cè)大腿板的上端與患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)相連，下端與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)的相連，內(nèi)側(cè)小腿板和外側(cè)小腿板的上端與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)的相連，下端與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)相連，腳部連接板一端與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)相連，另一端與腳部支撐板固連；[0012]所述患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)安裝于內(nèi)側(cè)大腿板，大腿后端力檢測(cè)裝置和大腿前端力檢測(cè)裝置分別安裝于患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)的兩端，患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)安裝于內(nèi)側(cè)小腿板，小腿前端力檢測(cè)裝置和小腿后端力檢測(cè)裝置分別安裝于患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)的兩端，患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)安裝于腳部支撐板，腳部上端力檢測(cè)裝置和腳部下端力檢測(cè)裝置分別安裝于患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)的上下兩端；
[0013]所述患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)與患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)減速器相連，驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)減速器相連，驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)減速器相連，驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。
[0014]本發(fā)明所述下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置其下肢外骨骼系統(tǒng)采用新型結(jié)構(gòu)，在健肢偵牝應(yīng)用外骨骼式運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)健肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)，健肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的腳踝部與原地步行系統(tǒng)連接，且可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。原地步行系統(tǒng)采用四連桿結(jié)構(gòu)，磁流變阻尼器提供人體下肢與地面的相互作用力，能夠?qū)崿F(xiàn)人體下肢在矢狀面內(nèi)的原地步行運(yùn)動(dòng)。
[0015]在患肢側(cè)，應(yīng)用三自由度的下肢外骨骼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)患者患肢的輔助運(yùn)動(dòng)。患者患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)在大腿、小腿以及腳部均安裝有力傳感器，用以感知患者患肢與患肢側(cè)外骨骼的相互作用力，應(yīng)用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，其大腿部分和小腿部分均采用了平行的兩根連桿，以增大其承重能力。
[0016]康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，腋下支撐機(jī)構(gòu)支撐于患者腋下，用以減輕患者下肢負(fù)擔(dān)，腋下支撐機(jī)構(gòu)為左右為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，腋下支撐部位的高度可以調(diào)整，以適應(yīng)不同患者。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置的有益效果是:
[0018]1.設(shè)計(jì)有腋下支撐機(jī)構(gòu)，能夠直接支撐患者的體重或部分體重，減輕患者下肢負(fù)擔(dān)，并可實(shí)現(xiàn)原地步行，消除了步行臺(tái)對(duì)人體步態(tài)的影響。
[0019]2.健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)采用磁流變阻尼器提供阻力，用以模擬人體行走時(shí)腳部與地面的摩擦力。
[0020]3.健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)患者健肢髖關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動(dòng)和踝關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，該參數(shù)可作為患者患肢運(yùn)動(dòng)的參考數(shù)據(jù)。
[0021]4.患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)可帶動(dòng)患者的患肢實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動(dòng)和踝關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動(dòng)，并可根據(jù)健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)患者患肢的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行意向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置一種實(shí)施例的總裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置一種實(shí)施例的健肢部分外側(cè)患肢部分內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置一種實(shí)施例的健肢部分內(nèi)側(cè)患肢部分外側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖4為圖3的局部I放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明設(shè)計(jì)的下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)裝置，參見(jiàn)圖1-4)，主要包括支架
1、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)2、健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)3、患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)4和患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5 (參見(jiàn)圖1)。
[0028]所述支架I包括支架主體、健肢側(cè)連接架11和患肢側(cè)連接架12 ；
[0029]所述健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)2由具有平面四桿結(jié)構(gòu)的原地步行系統(tǒng)21與外骨骼式健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)22構(gòu)成(參見(jiàn)圖1);所述原地步行系統(tǒng)21包括托板211、下連桿212、豎連桿213、外支撐桿214、內(nèi)支撐桿215、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)216、支撐桿連接件217、減速器218、阻尼器219、健肢側(cè)基板2110和軸2111 ;所述外支撐桿214、內(nèi)支撐桿215、下連桿212以及豎連桿213通過(guò)支撐桿連接件217和健肢側(cè)基板2110構(gòu)成一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，健肢側(cè)基板2110為該四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架；其中，外支撐桿214、內(nèi)支撐桿215與支撐桿連接件217固連，用以支撐患者的踩踏力；健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)216與減速器218相連，減速器218的輸出端與磁流變阻尼器219外殼相連；健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)216與阻尼器219作為原地步行系統(tǒng)21的執(zhí)行元件，為平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力矩或阻尼器力矩，驅(qū)動(dòng)力矩用以補(bǔ)償原地步行系統(tǒng)的重力，阻尼力矩用以模擬人體腳部與地面的水平作用力。托板211與下連桿212固連，托板211的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與下連桿212—致，始終與地面保持平行。健肢側(cè)連接架11將健肢側(cè)基板2110與支架I固連。
[0030]所述外骨骼式健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)22包括健肢側(cè)腳部固定裝置221、健肢側(cè)小腿固定裝置222、小腿板223、檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)2214、膝關(guān)節(jié)角位移傳感器225、健肢側(cè)大腿固定裝置226、大腿板227、檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)228、髖關(guān)節(jié)角位移傳感器229、U形連接件2210、一號(hào)力傳感器2211、滑塊2212、二號(hào)力傳感器2213和檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)2214 ;所述檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)228安裝于所述軸2111上，并可繞所述軸2111轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)228安裝有髖關(guān)節(jié)角位移傳感器229，大腿板227上端與檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)228相連，下端通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)224與小腿板223相連，檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)224安裝有膝關(guān)節(jié)角位移傳感器225，健肢側(cè)大腿固定裝置226安裝于大腿板227，健肢側(cè)小腿固定裝置222安裝于小腿板223，小腿板223通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)2214與健肢側(cè)腳部固定裝置221連接，健肢側(cè)腳部固定裝置221與托板211接觸，且可分離，檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)2214通過(guò)U形連接件2210與滑塊2212相連，其間安裝有健肢側(cè)踝關(guān)節(jié)前端力傳感器2211和健肢側(cè)踝關(guān)節(jié)前端力傳感器2213，用以感知U形連接件2210與滑塊2212間的相互作用力，滑塊2212可沿外支撐桿214和內(nèi)支撐桿215上下滑動(dòng)。檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)2214與U形連接件2210可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)隨患者下肢一起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)228、檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)224以及檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)2214與患者的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)同軸運(yùn)動(dòng)，可以檢測(cè)患者相關(guān)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
[0031]所述健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)3包括健肢側(cè)手輪31和健肢側(cè)腋下支撐桿32 ；
[0032]所述患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)4包括患肢側(cè)手輪42和患肢側(cè)腋下支撐桿41 ;健肢側(cè)手輪31用以調(diào)節(jié)健肢側(cè)腋下支撐桿32的高度，患肢側(cè)手輪42用以調(diào)節(jié)患肢側(cè)腋下支撐桿41的高度，以適應(yīng)不同患者。[0033]所述患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5包括內(nèi)側(cè)大腿板51、患肢側(cè)基板52、外側(cè)大腿板53、患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)54、內(nèi)側(cè)小腿板55、外側(cè)小腿板56、患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)57、患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)58、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)59、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)510、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)511、腳部連接板512、腳部支撐板513、大腿后端力檢測(cè)裝置541、大腿前端力檢測(cè)裝置542、小腿前端力檢測(cè)裝置571、小腿后端力檢測(cè)裝置572、腳部上端力檢測(cè)裝置581、腳部下端力檢測(cè)裝置582、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)電機(jī)592、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)減速器591、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)電機(jī)5101、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)減速器5102、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)電機(jī)5111、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)減速器5112 ;所述患肢側(cè)基板52通過(guò)患肢側(cè)連接架12與支架I固連，患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)59與患肢側(cè)基板52固連，內(nèi)側(cè)大腿板51和外側(cè)大腿板53的上端與患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)59相連，下端與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)510的相連，內(nèi)側(cè)小腿板55和外側(cè)小腿板56的上端與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)510的相連，下端與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)511相連，腳部連接板512一端與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)511相連，另一端與腳部支撐板513固連。
[0034]所述患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)54安裝于內(nèi)側(cè)大腿板51，大腿后端力檢測(cè)裝置541和大腿前端力檢測(cè)裝置542分別安裝于患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)54的兩端，患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)57安裝于內(nèi)側(cè)小腿板55，小腿前端力檢測(cè)裝置571和小腿后端力檢測(cè)裝置572分別安裝于患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)57的兩端，患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)58安裝于腳部支撐板513，腳部上端力檢測(cè)裝置581和腳部下端力檢測(cè)裝置582分別安裝于患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)58的上下兩端。
[0035]所述患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)592與患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)減速器591相連，驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)59運(yùn)動(dòng)，患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5101與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)減速器5102相連，驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)510運(yùn)動(dòng)，患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5111與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)減速器5112相連，驅(qū)動(dòng)患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)511運(yùn)動(dòng)。
[0036]本發(fā)明所述裝置的工作過(guò)程:在使用時(shí)，將支架I放置于地面，健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)2和患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5分別安裝于支架I兩側(cè)，健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)2應(yīng)用于患者的右下肢，患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5應(yīng)用于患者的左下肢，此安裝方式適用于左側(cè)偏癱的患者；右側(cè)偏癱的患者使用時(shí)，只需將健肢側(cè)腳部固定裝置221、托板211和患肢側(cè)腳部底板513反向安裝即可。
`[0037]以左側(cè)偏癱患者為例，在利用本發(fā)明裝置進(jìn)行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，患者健肢腳部放置于健肢側(cè)腳部固定裝置221之上，并固定，健肢側(cè)小腿固定裝置222與患者健肢的小腿連接，健肢側(cè)大腿固定裝置226與患者健肢大腿連接，患者右側(cè)腋下支撐于健肢側(cè)腋下支撐桿32?；颊呋贾_部置于患肢側(cè)腳部固定裝置513之上，腳部前端放置于患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)58內(nèi)，患者患肢小腿與患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)57連接，患者患肢大腿與患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)54連接，患者左側(cè)腋下支撐于患肢側(cè)腋下支撐桿41。
[0038]訓(xùn)練過(guò)程中，患者健肢主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)22跟隨患者健肢一起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)系髖關(guān)節(jié)228中的髖關(guān)節(jié)角位移傳感器229、檢測(cè)系膝關(guān)節(jié)224中的膝關(guān)節(jié)角位移傳感器225以及檢測(cè)系踝關(guān)節(jié)2214中的踝關(guān)節(jié)角位移傳感器2215實(shí)時(shí)檢測(cè)患者健肢的相關(guān)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并建立步態(tài)模型。一號(hào)力傳感器2211和二號(hào)力傳感器2213感知原地步行系統(tǒng)21與健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)22之間的相互作用力，獲得這一信息后，健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)216與磁流變阻尼器219聯(lián)合作用，在人體步態(tài)的擺動(dòng)相時(shí)，補(bǔ)償原地步行系統(tǒng)21的重力，在人體步態(tài)的支撐相時(shí)，提供人體下肢與地面的相互作用力。[0039]所述患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5中的大腿后端力檢測(cè)裝置541、大腿前端力檢測(cè)裝置542、小腿前端力檢測(cè)裝置571、小腿后端力檢測(cè)裝置572、腳部上端力檢測(cè)裝置581和腳部下端力檢測(cè)裝置582實(shí)時(shí)檢測(cè)患者患肢與患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5的相互作用力，應(yīng)用患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)592、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5101、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5111中的編碼器獲取患者患肢相關(guān)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并與健肢的步態(tài)模型相比較，當(dāng)患者患肢能夠自主運(yùn)動(dòng)時(shí)，患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)592、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5101、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5111根據(jù)大腿后端力檢測(cè)裝置541、大腿前端力檢測(cè)裝置542、小腿前端力檢測(cè)裝置571、小腿后端力檢測(cè)裝置572、腳部上端力檢測(cè)裝置581和腳部下端力檢測(cè)裝置582所獲得的信息，驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使得患肢側(cè)外骨骼跟隨患者患肢運(yùn)動(dòng)。當(dāng)患者不能夠完成康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)592、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5101、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)5111驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使得患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)5帶動(dòng)患者患肢運(yùn)動(dòng)，完成康復(fù)訓(xùn)練。
[0040]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)`有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置，主要包括支架、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)、健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)和患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)； 所述支架包括支架主體、健肢側(cè)連接架和患肢側(cè)連接架；
所述健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)由具有平面四桿結(jié)構(gòu)的原地步行系統(tǒng)與外骨骼式健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成；所述原地步行系統(tǒng)包括托板、下連桿、豎連桿、外支撐桿、內(nèi)支撐桿、健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)、支撐桿連接件、減速器、阻尼器、健肢側(cè)基板和軸；所述外支撐桿、內(nèi)支撐桿、下連桿以及豎連桿通過(guò)支撐桿連接件和健肢側(cè)基板構(gòu)成一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，健肢側(cè)基板為該四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架；其中，外支撐桿、內(nèi)支撐桿與支撐桿連接件固連；健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)與減速器相連，減速器的輸出端與磁流變阻尼器外殼相連；健肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)伺服電機(jī)與阻尼器作為原地步行系統(tǒng)的執(zhí)行元件，為平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力矩或阻尼器力矩，驅(qū)動(dòng)力矩用以補(bǔ)償原地步行系統(tǒng)的重力，阻尼力矩用以模擬人體腳部與地面的水平作用力；托板與下連桿固連，托板的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與下連桿一致，始終與地面保持平行；健肢側(cè)連接架將健肢側(cè)基板與支架固連； 所述外骨骼式健肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)包括健肢側(cè)腳部固定裝置、健肢側(cè)小腿固定裝置、小腿板、檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)角位移傳感器、健肢側(cè)大腿固定裝置、大腿板、檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角位移傳感器、U形連接件、一號(hào)力傳感器、滑塊、二號(hào)力傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)；所述(檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)安裝于所述軸上，并可繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)安裝有髖關(guān)節(jié)角位移傳感器，大腿板上端與檢測(cè)系統(tǒng)髖關(guān)節(jié)相連，下端通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)與小腿板相連，檢測(cè)系統(tǒng)膝關(guān)節(jié)安裝有膝關(guān)節(jié)角位移傳感器，健肢側(cè)大腿固定裝置安裝于大腿板，健肢側(cè)小腿固定裝置安裝于小腿板，小腿板通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)與健肢側(cè)腳部固定裝置連接，健肢側(cè)腳部固定裝置與托板接觸，且可分離，檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)通過(guò)U形連接件與滑塊相連，其間安裝有健肢側(cè)踝關(guān)節(jié)前端力傳感器和健肢側(cè)踝關(guān)節(jié)前端力傳感器，滑塊可沿外支撐桿和內(nèi)支撐桿上下滑動(dòng)；檢測(cè)系統(tǒng)踝關(guān)節(jié)與U形連接件可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述健肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)包括健肢側(cè)手輪和健肢側(cè)腋下支撐桿； 所述患肢側(cè)腋下支撐機(jī)構(gòu)包括患肢側(cè)手輪和患肢側(cè)腋下支撐桿；健肢側(cè)手輪用以調(diào)節(jié)健肢側(cè)腋下支撐桿的高度，患肢側(cè)手輪用以調(diào)節(jié)患肢側(cè)腋下支撐桿的高度； 所述患肢側(cè)外骨骼系統(tǒng)包括內(nèi)側(cè)大腿板、患肢側(cè)基板、外側(cè)大腿板、患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)、內(nèi)側(cè)小腿板、外側(cè)小腿板、患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)、腳部連接板、腳部支撐板、大腿后端力檢測(cè)裝置、大腿前端力檢測(cè)裝置、小腿前端力檢測(cè)裝置、小腿后端力檢測(cè)裝置、腳部上端力檢測(cè)裝置、腳部下端力檢測(cè)裝置、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)、患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)減速器、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)、患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)減速器、患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)和患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)減速器；所述患肢側(cè)基板通過(guò)患肢側(cè)連接架與支架固連，患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)與患肢側(cè)基板固連，內(nèi)側(cè)大腿板和外側(cè)大腿板的上端與患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)相連，下端與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)的相連，內(nèi)側(cè)小腿板和外側(cè)小腿板的上端與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)的相連，下端與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)相連，腳部連接板一端與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)相連，另一端與腳部支撐板固連；所述患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)安裝于內(nèi)側(cè)大腿板，大腿后端力檢測(cè)裝置和大腿前端力檢測(cè)裝置分別安裝于患肢側(cè)大腿固定機(jī)構(gòu)的兩端，患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)安裝于內(nèi)側(cè)小腿板，小腿前端力檢測(cè)裝置和小腿后端力檢測(cè)裝置分別安裝于患肢側(cè)小腿固定機(jī)構(gòu)的兩端，患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)安裝于腳部支撐板，腳部上端力檢測(cè)裝置和腳部下端力檢測(cè)裝置分別安裝于患肢側(cè)腳部固定機(jī)構(gòu)的上下兩端；所述患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)伺服電機(jī)與患肢側(cè)髖關(guān)節(jié)減速器相連，患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)與患肢側(cè)膝關(guān)節(jié)減速器相連，患肢側(cè)踝關(guān)節(jié)伺服電機(jī)與患肢側(cè)踝關(guān)節(jié) 減速器相連。
【文檔編號(hào)】A61B5/11GK103505342SQ201310484383
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】李軍強(qiáng), 王娟, 趙海文, 劉今越, 陳貴亮, 金磊磊 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)