本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。

技術(shù)背景

對(duì)于由于腦卒中或者神經(jīng)損傷造成肢體運(yùn)動(dòng)障礙的患者，前期需要經(jīng)過(guò)必要的手術(shù)和藥物治療，讓患肢恢復(fù)正常則需要后期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練?？祻?fù)醫(yī)學(xué)的相關(guān)研究表明，對(duì)于具有運(yùn)動(dòng)障礙的肢體，如果長(zhǎng)時(shí)間缺少運(yùn)動(dòng)鍛煉，就會(huì)造成關(guān)節(jié)和肌肉處的血液循環(huán)不暢，降低自身的免疫力，進(jìn)而出現(xiàn)肌肉萎縮，關(guān)節(jié)僵硬等癥狀，影響正常生活。因而，進(jìn)行科學(xué)的、正確的訓(xùn)練成為患者恢復(fù)過(guò)程中不可或缺的一部分。而傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練一般由醫(yī)生和治療師手動(dòng)協(xié)助患者進(jìn)行站立行走訓(xùn)練，但是，這種被動(dòng)的訓(xùn)練模式工作強(qiáng)度大，不便于患者隨時(shí)訓(xùn)練。所以，開發(fā)一種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人勢(shì)在必行。

申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)檢索，專利201610310890.5公開了一種可穿戴的下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，可以通過(guò)一定的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)以及腿部肌肉的拉伸，還可根據(jù)使用者的實(shí)際康復(fù)情況選擇站、坐、臥式的康復(fù)訓(xùn)練，滿足患者在不同時(shí)期的需求，幫助患者逐漸恢復(fù)下肢的運(yùn)動(dòng)能力，該機(jī)器人設(shè)有機(jī)械限位模塊，可以保證康復(fù)訓(xùn)練時(shí)的安全性。但是對(duì)于康復(fù)初期患者使用不方便，康復(fù)初期患者下肢運(yùn)動(dòng)能力完全喪失，無(wú)法站立，不能采取站立姿勢(shì)。該康復(fù)機(jī)器人穿戴在腰上，沒(méi)有支撐裝置，當(dāng)采用坐、臥姿勢(shì)時(shí)，下肢所有重量會(huì)施加在腰部，增大腰部壓力。并且該下肢康復(fù)機(jī)器人采用電推桿驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)，但是電推桿由于制造工藝限制，并且運(yùn)動(dòng)距離由時(shí)間控制，導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)精度不高，并且不能滿足患者對(duì)不同運(yùn)動(dòng)速度的要求。

專利201210225997.1公開了一種坐臥式下肢康復(fù)機(jī)器人，可以根據(jù)患者的損傷程度或康復(fù)階段分別進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練、助力訓(xùn)練或主動(dòng)訓(xùn)練。包括座椅、機(jī)械臂、主工控箱、人機(jī)交互界面、電刺激手握開關(guān)、電刺激電極片、肌電信號(hào)采集電極片、功能性電刺激和肌電信號(hào)采集工控箱。但是該下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)，電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)使其精度降低，選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)還導(dǎo)致患者直接與帶電裝置接觸，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。并且該下肢康復(fù)機(jī)器人為了適應(yīng)患者各個(gè)階段的訓(xùn)練要求導(dǎo)致其造價(jià)昂貴。當(dāng)有多個(gè)處在不同康復(fù)階段患者同時(shí)需要進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，這種造價(jià)昂貴的多功能康復(fù)機(jī)器人就顯示了效率不足的弊端。不如分別采購(gòu)多個(gè)功能專一的康復(fù)機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)不同康復(fù)階段患者的康復(fù)訓(xùn)練。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種只針對(duì)康復(fù)初期患者的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，選用氣壓驅(qū)動(dòng)方式，氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高、慣性小且工作平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，價(jià)格較低。患者躺在機(jī)器人上，通過(guò)機(jī)器人的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)患者腿部的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，從而達(dá)到幫助患者恢復(fù)下肢的運(yùn)動(dòng)機(jī)能。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種針對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)障礙型患者的臥式康復(fù)機(jī)器人，包括床架結(jié)構(gòu)、支撐座和兩組仿生腿結(jié)構(gòu)，床架結(jié)構(gòu)鉸接于支撐座的后端，兩組仿生腿結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置并分別與支撐座鉸接，所述床架結(jié)構(gòu)可繞鉸接點(diǎn)在固定平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)整床架結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)近距離和高度；所述仿生腿結(jié)構(gòu)包括第一大腿機(jī)構(gòu)、第二大腿機(jī)構(gòu)、第一小腿機(jī)構(gòu)、第二小腿機(jī)構(gòu)和腳踏板。在使用時(shí)，患者躺在床板上，將腿固定于仿生腿結(jié)構(gòu)上，由仿生腿結(jié)構(gòu)帶動(dòng)腿部進(jìn)行康復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述第一大腿機(jī)構(gòu)與支撐座鉸接形成髖關(guān)節(jié)，第一大腿機(jī)構(gòu)上連接有驅(qū)動(dòng)髖關(guān)節(jié)的髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸；

所述第一大腿機(jī)構(gòu)上連接有大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿，第二大腿機(jī)構(gòu)的一端通過(guò)光孔套設(shè)在大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿上并可沿大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿滑動(dòng)；

所述第一小腿機(jī)構(gòu)與第二大腿機(jī)構(gòu)的另一端鉸接形成膝關(guān)節(jié)，第一小腿機(jī)構(gòu)與第二大腿機(jī)構(gòu)之間連接有驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)的膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸；

所述第一小腿機(jī)構(gòu)上連接有小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿，第二小腿機(jī)構(gòu)的一端通過(guò)光孔套設(shè)在小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿并可沿小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿滑動(dòng)；

所述腳踏板與第二小腿機(jī)構(gòu)的另一端鉸接形成踝關(guān)節(jié)。

所述支撐座內(nèi)開有豎向u型滑槽，滑槽內(nèi)可拆式安裝有髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括橫架和兩個(gè)支撐塊，兩個(gè)支撐塊通過(guò)軸孔配合與橫架連接構(gòu)成“h”型支架結(jié)構(gòu)，兩個(gè)支撐塊可在橫架上水平滑動(dòng)調(diào)整橫向?qū)挾龋凰鲋螇K上開有豎向滑卡槽，橫架配合安裝于滑卡槽內(nèi)并可沿滑卡槽豎向升降，橫架上連接有驅(qū)動(dòng)豎向升降的電推桿；所述第一大腿機(jī)構(gòu)、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸的缸體分別與支撐塊鉸接。所述橫架和支撐塊的連接處設(shè)有摩擦鎖緊機(jī)構(gòu)，該鎖緊機(jī)構(gòu)使橫架和支撐塊之間產(chǎn)生足夠摩擦力，式支撐塊的左右位置保持不變，工作時(shí)不松動(dòng)，是一種軸向受力鎖緊裝置

所述的床架結(jié)構(gòu)四根不可伸縮的剛性支撐桿、底板、床板驅(qū)動(dòng)氣缸和床板，底架和底板水平設(shè)置，底板的背部通過(guò)螺釘安裝有五個(gè)氣缸y型接頭，底板的一端與支撐座背面底部垂直連接，四根支撐桿的頂端分別與床板的四角鉸接，四根支撐桿的底端與底板鉸接，組成平行四邊形，四根支撐桿在繞與底板的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，床板始終保持水平放置；床板驅(qū)動(dòng)氣缸傾斜設(shè)置，床板驅(qū)動(dòng)氣缸的缸體底端與底板的氣缸y型接頭鉸接，床板驅(qū)動(dòng)氣缸的活塞桿端頭與床板下底面氣缸y型接頭鉸接。利用床板驅(qū)動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)床板的遠(yuǎn)離、靠近支撐座的下降和上升運(yùn)動(dòng)。

所述腳踏板與第二小腿機(jī)構(gòu)之間鉸接有阻尼器。

所述髖關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍為-5°~40°，髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸行程為零時(shí)，第一大腿機(jī)構(gòu)與水平線夾角為-5°，髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸達(dá)到最大行程時(shí)，第一大腿機(jī)構(gòu)與水平線夾角為40°；其中，角度是以水平線為基準(zhǔn)，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，逆時(shí)針為正。

所述膝關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍為-67°~0°，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸的行程為零時(shí)，第一小腿機(jī)構(gòu)與第二大腿機(jī)構(gòu)延長(zhǎng)線的夾角為-67°，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸的行程達(dá)到最大時(shí)，第一小腿機(jī)構(gòu)與第二大腿機(jī)構(gòu)延長(zhǎng)線的夾角為0°；其中，角度是以水平線為基準(zhǔn)，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，逆時(shí)針為正。

所述踝關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍為-14.2°-20.6°，阻尼器行程為零時(shí)，腳踏板與第二小腿機(jī)構(gòu)法線的夾角為20.6°，阻尼器行程達(dá)到最大時(shí)，腳踏板與第二小腿機(jī)構(gòu)法線的夾角為-14.2°；其中，角度是以水平線為基準(zhǔn)，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，逆時(shí)針為正。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明是一種被動(dòng)型康復(fù)機(jī)器人，能對(duì)患者髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和腳踝進(jìn)行全面的步態(tài)康復(fù)控制，針對(duì)康復(fù)初期患者，康復(fù)時(shí)患者呈仰臥狀態(tài)，不會(huì)對(duì)患者身體造成額外負(fù)重；

2、本發(fā)明的步態(tài)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)氣壓驅(qū)動(dòng)，可避免患者與帶電裝置直接接觸，使用安全性更高，運(yùn)行更平穩(wěn)；

3、本發(fā)明可通過(guò)氣壓系統(tǒng)控制髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍，使各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度遠(yuǎn)小于人體下肢各關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍，不會(huì)對(duì)患者造成二次傷害，提高了產(chǎn)品的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為人體下肢康復(fù)機(jī)器人的立體圖；

圖2為人體下肢康復(fù)機(jī)器人床架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為床架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備載人狀態(tài)示意圖；

圖4為床板底部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為人體下肢康復(fù)機(jī)器人髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖；

圖6為人體下肢康復(fù)機(jī)器人仿生腿結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為人體下肢康復(fù)機(jī)器人腿部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)絲杠電機(jī)示意圖；

圖8為支撐塊關(guān)鍵外形尺寸圖，單位：mm；

圖9為第一大腿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵外形尺寸圖，單位：mm；

圖10為髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸關(guān)鍵外形尺寸圖（行程的兩極限狀態(tài)），單位：mm；

圖11為第二大腿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵外形尺寸圖，單位：mm；

圖12為第一小腿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵外形尺寸圖，單位：mm；

圖13為膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸關(guān)鍵外形尺寸圖（行程的兩極限狀態(tài)），單位：mm；

圖14為第二小腿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵外形尺寸圖，單位：mm；

圖15為腳踏板關(guān)鍵外形尺寸圖，單位：mm；

圖16為阻尼器關(guān)鍵外形尺寸圖（行程的兩極限狀態(tài)），單位：mm；

其中，圖8至圖16中的尺寸標(biāo)注僅為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例尺寸，該尺寸能滿足各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度設(shè)計(jì)要求，但符合所述運(yùn)動(dòng)角度設(shè)計(jì)要求的各構(gòu)件尺寸可多樣，不局限于視圖中的尺寸。

圖中標(biāo)號(hào)：1-床架結(jié)構(gòu)，1-1-床板驅(qū)動(dòng)氣缸，1-2-床板，1-3-支撐桿，1-4-底板，2-支撐座，2-1-電推桿，2-2-橫架，2-3-支撐塊，3-仿生腿結(jié)構(gòu)，3-1-第一大腿機(jī)構(gòu)，3-2-大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)絲杠電機(jī)，3-3-第二大腿機(jī)構(gòu)，3-4-腿部固定裝置，3-5-小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿，3-6-第二小腿機(jī)構(gòu)，3-7-腳踏板，3-8-阻尼器，3-9-小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)絲杠電機(jī)，3-10-第一小腿機(jī)構(gòu)，3-11-膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸，3-12-大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿，3-13-髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸，4-膝關(guān)節(jié)，4-1-絲杠，4-2-套筒，4-3-電機(jī)，5-踝關(guān)節(jié)，6-髖關(guān)節(jié)，7-髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方案

本發(fā)明核心是提供一種針對(duì)患者早期下肢運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，降低造價(jià)。

參考圖1-圖4，本發(fā)明公開一種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，包括患者躺臥的床架結(jié)構(gòu)1、用于驅(qū)動(dòng)所述床板1-2繞底板1-4鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的床板驅(qū)動(dòng)氣缸1-1、支撐座2、設(shè)置在支撐座2上端的髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7、與髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7鉸接的仿生腿結(jié)構(gòu)3。

由于康復(fù)初期患者下肢運(yùn)動(dòng)功能完全喪失，無(wú)法自主移動(dòng)并使用下肢康復(fù)機(jī)器人，只能依靠輪椅移動(dòng)，并通過(guò)理療師的幫助才能順利使用，所以在設(shè)計(jì)床板1-2上時(shí)，必須考慮到是否方便患者使用。通過(guò)床板驅(qū)動(dòng)氣缸1-1活塞伸出，驅(qū)動(dòng)床板1-2，配合鉸接在底板1-4上的支撐桿1-3，降低床板1-2高度并遠(yuǎn)離支撐座2，然后將床板驅(qū)動(dòng)氣缸1-1的電磁換向閥變?yōu)橹形还ぷ?，就能固定床?-2當(dāng)前位置，方便理療師幫助患者從輪椅轉(zhuǎn)移到床板1-2上，當(dāng)患者調(diào)整好姿勢(shì)，改變電磁換向閥的工作狀態(tài)，使床板驅(qū)動(dòng)氣缸1-1抬高床板1-2并靠近支撐座，再將電磁換向閥變?yōu)橹形还ぷ?，固定床?-2位置，使患者能夠開始使用機(jī)器人。如圖2、3所示。

參考圖5，通過(guò)髖關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7，可以使不同髖關(guān)節(jié)寬度和臀厚的患者均能使用本發(fā)明，具體調(diào)節(jié)方法如下：通過(guò)設(shè)置在支撐座2的電推桿的伸縮2-1，驅(qū)動(dòng)通過(guò)滑塊導(dǎo)軌配合在支撐座2上的橫架2-2，以此驅(qū)動(dòng)通過(guò)滑塊軌道配合在橫架2-2的支撐塊2-3達(dá)到調(diào)節(jié)高度的目的，以適應(yīng)不同臀厚的患者。配合在橫架2-2的支撐塊2-3可以在水平方向上進(jìn)行調(diào)節(jié)并鎖緊，來(lái)適應(yīng)不同髖關(guān)節(jié)寬度的患者。

參考圖6、7，進(jìn)一步的實(shí)施例中，還提供一種仿生腿結(jié)構(gòu)3，其包括：與支撐塊2-3鉸接，形成髖關(guān)節(jié)6的第一大腿機(jī)構(gòu)3-1；設(shè)置在第一大腿機(jī)構(gòu)3-1上的大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12；第二大腿機(jī)構(gòu)3-3通過(guò)光孔套設(shè)在大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12并可沿大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12滑動(dòng)；與第二大腿機(jī)構(gòu)3-3另一端鉸接，形成膝關(guān)節(jié)4的第一小腿機(jī)構(gòu)3-10；設(shè)置在第一小腿機(jī)構(gòu)3-10上的小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-5；第二小腿機(jī)構(gòu)3-6，通過(guò)光孔套設(shè)在小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-5上并可沿小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-5滑動(dòng)；與第二小腿機(jī)構(gòu)3-6另一端鉸接，形成踝關(guān)節(jié)5的腳踏板3-7；分別與第二小腿機(jī)構(gòu)3-6和腳踏板3-7鉸接的阻尼器3-8。

具體的，髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸3-13驅(qū)動(dòng)第一大腿機(jī)構(gòu)3-1繞與支撐塊2-3鉸接的交接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一大腿機(jī)構(gòu)3-1另一端還安裝有大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12與大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)絲杠電機(jī)3-2，第二大腿機(jī)構(gòu)3-3的光孔與大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12配合，保證第二大腿機(jī)構(gòu)3-3只能夠沿著大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12運(yùn)動(dòng)；電機(jī)4-3帶動(dòng)絲杠4-1進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，套筒4-2與第二大腿機(jī)構(gòu)3-3通過(guò)螺栓連接，電機(jī)4-1與套筒4-2通過(guò)螺紋配合，從而能夠使第二大腿機(jī)構(gòu)3-3靠近或遠(yuǎn)離第一大腿機(jī)構(gòu)3-1，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)仿生腿大腿長(zhǎng)度的目的，擴(kuò)大適用范圍，其中第一大腿機(jī)構(gòu)3-1與第二大腿機(jī)構(gòu)3-3構(gòu)成仿生腿的大腿部分。

當(dāng)?shù)诙笸葯C(jī)構(gòu)3-3到預(yù)定位置時(shí)，絲杠電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)并自鎖，實(shí)現(xiàn)第二大腿機(jī)構(gòu)3-3在大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-12上的限位。使用時(shí)，通過(guò)大腿部分繞髖關(guān)節(jié)6的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)患者髖部和大腿部分的康復(fù)鍛煉。

膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸3-11驅(qū)動(dòng)第一小腿機(jī)構(gòu)3-10繞與第二大腿機(jī)構(gòu)3-3鉸接的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一小腿機(jī)構(gòu)3-10另一端還安裝有小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-5與小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)絲杠電機(jī)3-9，并與第二小腿機(jī)構(gòu)3-6的光孔配合，保證第二小腿機(jī)構(gòu)3-6只能夠沿著小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-5運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)方法與大腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)方法相同；其中第一小腿機(jī)構(gòu)3-10與第二小腿機(jī)構(gòu)3-6構(gòu)成仿生腿的小腿部分。

當(dāng)?shù)诙⊥葯C(jī)構(gòu)3-6運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)絲杠電機(jī)3-9停止轉(zhuǎn)動(dòng)并自鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二小腿機(jī)構(gòu)3-6在小腿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光桿3-5上的限位。使用時(shí)，通過(guò)小腿部分繞膝關(guān)節(jié)4的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)患者小腿部分的康復(fù)鍛煉。

腳踏板3-7通過(guò)轉(zhuǎn)軸與第二大腿機(jī)構(gòu)3-3鉸接，形成踝關(guān)節(jié)5，當(dāng)患者使用時(shí)，患者的腳放在腳踏板3-7上，通過(guò)分別與第二小腿機(jī)構(gòu)3-6和腳踏板3-7鉸接的阻尼器3-8施加給腳踏板3-7一個(gè)阻力，為足下垂的患者提供抵抗足下垂肌肉力量，可實(shí)現(xiàn)對(duì)患者腳踝部分的康復(fù)鍛煉。

根據(jù)圖8~15為各個(gè)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選關(guān)鍵外形尺寸圖，可以確定膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍。髖關(guān)節(jié)氣缸行程為零時(shí)，大腿機(jī)構(gòu)與水平線夾角約為-5°（順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎峦?，?dāng)髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸達(dá)到最大行程時(shí)，大腿機(jī)構(gòu)與水平線夾角約為40°，即髖關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍-5°~40°；膝關(guān)節(jié)氣缸行程為零時(shí)，小腿機(jī)構(gòu)與大腿機(jī)構(gòu)延長(zhǎng)線的夾角約為-67°，當(dāng)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣缸達(dá)到最大行程時(shí)，小腿機(jī)構(gòu)與大腿機(jī)構(gòu)延長(zhǎng)線的夾角為0°，即膝關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍為-67°~0°；阻尼器行程為零時(shí)，腳踏板與小腿機(jī)構(gòu)法線的夾角約為20.6°，當(dāng)阻尼器達(dá)到最大行程時(shí)，腳踏板與小腿機(jī)構(gòu)法線的夾角約為-14.2°，即踝關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍為-14.2°~20.6°。以上數(shù)據(jù)符合步態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體各個(gè)關(guān)節(jié)的平均運(yùn)動(dòng)角度。

仿生腿結(jié)構(gòu)3與床架結(jié)構(gòu)1均由氣壓系統(tǒng)控制，氣壓系統(tǒng)包括：氣泵、分別控制各個(gè)氣缸作用的中位機(jī)能為o型的三位四通電磁換向閥、流量控制閥，溢流閥，分水濾氣器、油霧器、消聲器等；控制各個(gè)閥工作的上位機(jī)，如單片機(jī)或plc。能夠保證氣缸實(shí)現(xiàn)雙作用運(yùn)動(dòng)，并且活塞能夠在任意位置帶載荷停止。

仿生腿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)步態(tài)的控制過(guò)程為：當(dāng)進(jìn)行步態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)，上位機(jī)控制各個(gè)氣壓缸對(duì)應(yīng)的電磁換向閥，從而使氣缸活塞伸縮，驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)或床架運(yùn)動(dòng)，或者使氣缸能夠保持載荷停止在任意位置，即使增大外界壓力，活塞也不會(huì)產(chǎn)生位移；控制各個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)的流量控制閥，從而使回路中氣壓流量改變，使得各個(gè)關(guān)節(jié)或床架能夠以不同的速度運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)上位機(jī)的編程，協(xié)調(diào)配合各個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)步態(tài)運(yùn)動(dòng)。

即使氣缸、氣壓控制回路或控制系統(tǒng)故障時(shí)，由于步態(tài)運(yùn)動(dòng)角度設(shè)計(jì)的限制，各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度遠(yuǎn)小于人體下肢各個(gè)關(guān)節(jié)的極限運(yùn)動(dòng)范圍，所以不會(huì)對(duì)患者造成二次傷害，提高了產(chǎn)品的安全性。