本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前，對殘疾人的康復(fù)治療進(jìn)行也推進(jìn)的十分迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國由于中風(fēng)、脊髓損傷以及各種交通事故引起的肢體功能障礙患者多達(dá)幾百萬，而這些人中，大部分可以通過訓(xùn)練改善肢體功能。傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練是通過專業(yè)醫(yī)生手把手教導(dǎo)，并借助拐杖或輔助器械讓患者可以自行行走，這種方法對恢復(fù)患者的生理和心理健康具有重大的意義，同時還能減少對醫(yī)生、護(hù)士的依賴，增強(qiáng)患者在康復(fù)過程中的生活自理能力，有著明顯的效果。

專利申請?zhí)枺?01110029533.9公開一種外骨骼可穿戴式康復(fù)機(jī)器人，包括：下肢外骨骼，穿戴于患者下肢及腰部；肩部外骨骼，穿戴于患者肩部，位于下肢外骨骼上方；上肢外骨骼，分為左右上肢外骨骼，穿戴于患者上肢，分別位于肩部外骨骼的大臂部分的下方。該專利結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅包括上肢部分，還有手指部分，可以預(yù)見成本極其高昂，同時由于零部件過多，其故障率也相應(yīng)的增加，同時其采用屈伸電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合，其行走時，不僅進(jìn)行屈伸，同時旋轉(zhuǎn)，不符合人體行走的特點(diǎn)，其舒適性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人，本申請結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，堅(jiān)實(shí)可靠耐用，只需要四個關(guān)節(jié)位置的電機(jī)驅(qū)動即可實(shí)現(xiàn)自主行走和單腿單腳的康復(fù)練習(xí)，避免了傳統(tǒng)采用屈伸電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合，其行走舒適性差的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種可穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人，包括控制背包、行走支架和電機(jī)組件；

所述行走支架包括環(huán)腰支臂、左大腿桿、左小腿桿、右大腿桿和右小腿桿；所述電機(jī)組件包括左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)和右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)；所述左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、所述左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、所述右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)以及所述右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)分別由減速機(jī)和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成；

所述環(huán)腰支臂為彎折的u字型結(jié)構(gòu)，所述環(huán)腰支臂設(shè)有左扶桿和右扶桿，所述左扶桿和所述右扶桿上分別設(shè)有用于擱放手肘的左扶手板和右扶手板，所述左扶桿和所述右扶桿的端頭位置還分別設(shè)有手柄，所述環(huán)腰支臂下方焊接有固定平板，所述固定平板上通過螺釘固定有控制背包；

所述左扶手板和所述右扶手板的下方還設(shè)有向下延伸的圓形板，所述圓形板上設(shè)有若干固定螺孔，所述左扶手板通過圓形板與所述左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)以及所述左大腿桿的上端固定為一體，所述右扶手板通過圓形板與所述右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)以及所述右大腿桿的上端固定為一體；所述左大腿桿的下端通過所述左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)與所述左小腿桿的上端相連，所述右大腿桿的下端通過所述右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)與所述右小腿桿的上端相連。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述左小腿桿的下端以及所述右小腿桿的下端還分別設(shè)有用于支撐平衡的雞爪結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述控制背包包括殼體、pcb電路板和蓄電池，所述pcb電路板和所述蓄電池設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述殼體上還設(shè)有與蓄電池電路相連的充電接口，所述蓄電池還通過線路分別與左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)和右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)電路相連，所述pcb電路板還通過信號線分別與左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)和右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)相連。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述左大腿桿、所述左小腿桿、所述右大腿桿和所述右小腿桿分別設(shè)有綁帶板，所述綁帶板上設(shè)有若干用于與用戶肢體綁定的綁帶孔。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、所述左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)、所述右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)和所述右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)上分別設(shè)有用于限制步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)轉(zhuǎn)動角度過大的限位板。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述手柄包括左手柄和右手柄，所述右手柄上設(shè)有連續(xù)走按鈕、提右腳按鈕和提右腿按鈕，所述左手柄上設(shè)有急停按鈕、提左腳按鈕和提左腿按鈕。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述左扶手板和所述右扶手板中間還分別設(shè)有用于嵌入左扶桿和右扶桿的凹槽結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述減速機(jī)為精密rv減速機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)只需要四個關(guān)節(jié)位置的電機(jī)驅(qū)動即可實(shí)現(xiàn)自主行走和單腿單腳的康復(fù)練習(xí)，避免了傳統(tǒng)采用屈伸電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合，其行走舒適性差的特點(diǎn)；

(2)總共只包含十個主要零件，以一個環(huán)腰支臂為主體鏈接整個結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)實(shí)可靠耐用，同時故障率低，成本低廉；

(3)操作簡單，能通過手柄的按鈕實(shí)現(xiàn)連續(xù)行走、急停以及單腿單腳練習(xí)等功能；

(4)穩(wěn)定性強(qiáng)，前后左右以科學(xué)配重實(shí)現(xiàn)自平衡，底部設(shè)有雞爪結(jié)構(gòu)構(gòu)成四點(diǎn)定一面，使得行走和站立時的平衡性強(qiáng)；

(5)有硬體的限位開關(guān)，能保障患者的安全性，避免控制背包失靈或軟件出錯時移動范圍超過人體極限的情況發(fā)生；

(6)采用精密的rv減速機(jī)，能實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動的精密控制，增強(qiáng)了用戶使用的體驗(yàn)感。

附圖說明

圖1為本發(fā)明下肢外骨骼機(jī)器人的立體圖；

圖2為本發(fā)明下肢外骨骼機(jī)器人的正視圖；

圖3為本發(fā)明左扶手板的左視圖；

圖4為本發(fā)明左扶手板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明左小腿桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明左小腿桿的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明右大腿桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明環(huán)腰支臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明減速機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，102-固定螺孔，103-圓形板，104-凹槽結(jié)構(gòu)，105-左小腿桿，106-綁帶板，107-雞爪結(jié)構(gòu)，108-限位板，109-右大腿桿，110-環(huán)腰支臂，111-固定平板，112-右扶手桿，113-左扶手桿，114-右手柄，115-左手柄，116-右扶手板，117-左扶手板，118-左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)，119-右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)，120-左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)，121-右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)，122-左大腿桿，123-右小腿桿，124-控制背包。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

一種可穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人，請參閱附圖1-附圖2所示，包括控制背包124、行走支架和電機(jī)組件；

所述行走支架包括環(huán)腰支臂110、左大腿桿122、左小腿桿105、右大腿桿109和右小腿桿123；所述電機(jī)組件包括左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)118、左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)120、右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)119和右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)121；所述左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)118、所述左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)120、所述右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)119以及所述右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)121分別由減速機(jī)和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成；

所述環(huán)腰支臂110為彎折的u字型結(jié)構(gòu)，請參閱附圖8所示，所述環(huán)腰支臂110設(shè)有左扶桿115和右扶桿112，所述左扶桿113和所述右扶桿112上分別設(shè)有用于擱放手肘的左扶手板117和右扶手板116，所述左扶桿113和所述右扶桿112的端頭位置還分別設(shè)有手柄，所述環(huán)腰支臂110下方焊接有固定平板111，所述固定平板111上通過螺釘固定有控制背包124；

請參閱附圖3和附圖4所示，所述左扶手板117和所述右扶手板116的下方還設(shè)有向下延伸的圓形板103，所述圓形板103上設(shè)有若干固定螺孔102，所述左扶手板117通過圓形板103與所述左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)118以及所述左大腿桿122的上端固定為一體，所述右扶手板116通過圓形板103與所述右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)119以及所述右大腿桿109的上端固定為一體；所述左大腿桿122的下端通過所述左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)120與所述左小腿桿105的上端相連，所述右大腿桿109的下端通過所述右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)121與所述右小腿桿123的上端相連。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，請參閱附圖5所示，所述左小腿桿105的下端以及所述右小腿桿123的下端還分別設(shè)有用于支撐平衡的雞爪結(jié)構(gòu)107。

具體的，所述控制背包124包括殼體、pcb電路板和蓄電池，所述pcb電路板和所述蓄電池設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述殼體上還設(shè)有與蓄電池電路相連的充電接口，所述蓄電池還通過線路分別與左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)118、左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)120、右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)119和右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)121電路相連，所述pcb電路板還通過信號線分別與左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)118、左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)120、右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)119和右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)121相連。

需要說明的是，所述手柄包括左手柄115和右手柄114，所述右手柄114上設(shè)有連續(xù)走按鈕、提右腳按鈕和提右腿按鈕，所述左手柄115上設(shè)有急停按鈕、提左腳按鈕和提左腿按鈕。

本實(shí)施例所述下肢外骨骼機(jī)器人可以自行站立和行走，支撐自身重量，不會給患者帶來負(fù)擔(dān)，患者能夠使用手柄上的六個按鈕：連續(xù)行走按鈕、急停按鈕、單步提左腳按鈕、單步提右腳按鈕、單步提左腿按鈕、單步提右腿按鈕，這樣患者即能自主練習(xí)行走，也能單獨(dú)練習(xí)單只的腿或腳的運(yùn)動。

在本實(shí)施例中，整個電機(jī)組件的工作主要依靠背后的蓄電池驅(qū)動，能夠一定程度讓患者恢復(fù)自主走動，增強(qiáng)患者康復(fù)的信心。同時當(dāng)蓄電池沒電時，能夠通過控制背包124后方的電源接口與市電相連，對蓄電池進(jìn)行充電。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，請參閱附圖5、附圖6和附圖7所示，所述左大腿桿122、所述左小腿桿105、所述右大腿桿109和所述右小腿桿123分別設(shè)有綁帶板106，所述綁帶板106上設(shè)有若干用于與用戶肢體綁定的綁帶孔。

具體的，所述左大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)118、所述左小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)120、所述右大腿電機(jī)機(jī)構(gòu)119和所述右小腿電機(jī)機(jī)構(gòu)121上分別設(shè)有用于限制步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)轉(zhuǎn)動角度過大的限位板108，該限位板108避免了電機(jī)組件旋轉(zhuǎn)的角度過大，帶動患者的肢體位移超過人體極限的情況發(fā)生，保障了患者的使用安全性，避免控制背包124失靈或軟件出錯造成惡意影響。

優(yōu)選的，所述左扶手板117和所述右扶手板116中間還分別設(shè)有用于嵌入左扶桿113和右扶桿112的凹槽結(jié)構(gòu)，左扶手板117和右扶手板116分別焊接于所述環(huán)腰支臂110上，使得患者在使用過程中，能達(dá)到整個裝置的平衡。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，請參閱附圖9所示，所述減速機(jī)為精密rv減速機(jī)。

需要說明的是，本實(shí)施例所述環(huán)腰支臂110為環(huán)腰不銹鋼管，控制背包124里面裝的是pcb電路板和蓄電池，在環(huán)腰支臂110左右兩側(cè)分別焊接有一塊扶手板，扶手板與下面的減速機(jī)相連接，減速機(jī)又分別與步進(jìn)電機(jī)和大腿桿相連，大腿桿上設(shè)有限位板108，以保證其運(yùn)動的范圍，左小腿桿105和右小腿桿123的底部為腳掌，其結(jié)構(gòu)類似雞爪，能左右配合后穩(wěn)定站立。步進(jìn)電機(jī)在工作時通過減速機(jī)將其力量放大一百倍，再通過控制背包124即可精確控制四個步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和角度。

本實(shí)施例所述下肢外骨骼機(jī)器人只需要四個關(guān)節(jié)位置的電機(jī)驅(qū)動即可實(shí)現(xiàn)自主行走和單腿單腳的康復(fù)練習(xí)，避免了傳統(tǒng)采用屈伸電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合，其行走舒適性差的特點(diǎn)；總共只包含十個主要零件，以一個環(huán)腰支臂110為主體鏈接整個結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)實(shí)可靠耐用，同時故障率低，成本低廉；操作簡單，能通過手柄的按鈕實(shí)現(xiàn)連續(xù)行走、急停以及單腿單腳練習(xí)等功能；穩(wěn)定性強(qiáng)，前后左右以科學(xué)配重實(shí)現(xiàn)自平衡，底部設(shè)有雞爪結(jié)構(gòu)107構(gòu)成四點(diǎn)定一面，使得行走和站立時的平衡性強(qiáng)；有硬體的限位開關(guān)，能保障患者的安全性，避免控制背包失靈或軟件出錯時移動范圍超過人體極限的情況發(fā)生；采用精密的rv減速機(jī)，能實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動的精密控制，增強(qiáng)了用戶使用的體驗(yàn)感。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。