用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人及其操作方法，該裝置包括底座、履帶式步行機(jī)、配重機(jī)構(gòu)和運(yùn)動部分；運(yùn)動部分包括上下運(yùn)動平臺、左右運(yùn)動平臺、后移運(yùn)動平臺、提胯運(yùn)動平臺和平行四桿式運(yùn)動平臺。各運(yùn)動平臺均由電機(jī)、平臺固定板、齒輪組和輸出端構(gòu)成。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在步態(tài)訓(xùn)練過程中對人體髖部三個直線自由度和兩個回轉(zhuǎn)自由度的康復(fù)訓(xùn)練；可高度模擬髖部在步態(tài)訓(xùn)練中的生理運(yùn)動，有效增強(qiáng)康復(fù)訓(xùn)練效果。
【專利說明】
用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國老齡化問題日益嚴(yán)重，而中風(fēng)偏癱又是老年人中的高發(fā)病，因此針對老年人偏癱后的康復(fù)治療顯得尤為重要。偏癱患者步態(tài)正常是康復(fù)的標(biāo)志，因此步態(tài)訓(xùn)練在康復(fù)訓(xùn)練中的地位尤為顯著。
[0003]對于偏癱患者的傳統(tǒng)康復(fù)手段需理療師手扶患者髖部進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練，消耗了大量的時間與體力，并且無法保證充足的訓(xùn)練時間和足夠的訓(xùn)練強(qiáng)度?，F(xiàn)有的步態(tài)訓(xùn)練康復(fù)設(shè)備往往注重步行訓(xùn)練，而忽略了髖部的生理結(jié)構(gòu)，不能針對髖部的運(yùn)動學(xué)分析設(shè)計符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)備，從而限制了步態(tài)訓(xùn)練裝置的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的傳統(tǒng)步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練工作量大、效率低下和普通康復(fù)設(shè)備訓(xùn)練不全面、訓(xùn)練模式單一等問題，本發(fā)明通過分析髖部生理結(jié)構(gòu)，提供一種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人及其操作方法，為患者訓(xùn)練提供一個高效的訓(xùn)練平臺。
[0005]其技術(shù)方案為
[0006]—種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人，包括底座1、履帶式步行機(jī)2、配重機(jī)構(gòu)和運(yùn)動部分。運(yùn)動部分包括上下運(yùn)動平臺、左右運(yùn)動平臺、后移運(yùn)動平臺、提胯運(yùn)動平臺和平行四桿式運(yùn)動平臺。
[0007]配重機(jī)構(gòu)包括配重塊25和鋼絲繩24;上下運(yùn)動平臺包括第一電機(jī)4，第一齒輪組7、第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3、支撐桿26和上下運(yùn)動平臺固定板6;左右運(yùn)動平臺包括第二電機(jī)21，第二齒輪組22和第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)23;后移運(yùn)動平臺包括第三電機(jī)5，第三齒輪組8和第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9;提胯運(yùn)動固定平臺10包括第四電機(jī)17、第四齒輪組18、提胯運(yùn)動固2絲杠滑塊結(jié)構(gòu)12、平行桿13、鉸鏈結(jié)構(gòu)11、第一運(yùn)動輸出桿16和第二運(yùn)動輸出桿20。
[0008]進(jìn)一步，履帶式步行機(jī)2固定在底座I上;運(yùn)動部分通過支撐桿26與底座I相連;配重機(jī)構(gòu)通過配重塊25與底座相連，通過鋼絲繩24與運(yùn)動平臺相連。
[0009]進(jìn)一步，第一電機(jī)4固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，通過第一齒輪組7帶動第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3上下運(yùn)動，第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，從而帶動整個上下運(yùn)動平臺上下運(yùn)動；
[0010]第二電機(jī)21固定在提胯運(yùn)動固定平臺10上，通過第二齒輪組22帶動第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)23左右運(yùn)動，第二絲杠滑塊23固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，從而使得左右運(yùn)動平臺左右運(yùn)動；
[0011 ] 第三電機(jī)5固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，通過第三齒輪組8帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9前后運(yùn)動，第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9固定在提胯運(yùn)動固定平臺1上，從而使得前后運(yùn)動平臺前后運(yùn)動；
[0012]第四電機(jī)17固定在提胯運(yùn)動固定平臺10上，通過第四齒輪組18直接帶動提胯輸出桿19在額狀面上繞矢狀軸小幅度回轉(zhuǎn)，完成提胯運(yùn)動；
[0013]第五電機(jī)14固定在胯運(yùn)動固定平臺10上，通過第五齒輪組15帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)12和第一運(yùn)動輸出桿16前后運(yùn)動、第一運(yùn)動輸出桿16再通過鉸鏈結(jié)構(gòu)11和平行桿13帶動對稱方向第二運(yùn)動輸出桿20在水平面完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成平行四桿機(jī)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步，配重機(jī)構(gòu)通過鋼絲繩24與運(yùn)動平臺相連，并通過配重塊25提供拉力，作用于整個運(yùn)動平臺，有效的達(dá)到了免重的效果。
[0015]進(jìn)一步，該裝置可實(shí)現(xiàn)在步態(tài)訓(xùn)練過程中對人體髖部三個直線自由度和兩個回轉(zhuǎn)自由度的康復(fù)訓(xùn)練，高度模擬髖部在步態(tài)訓(xùn)練中的生理運(yùn)動，有效增強(qiáng)康復(fù)訓(xùn)練效果。
[0016]—種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人的操作方法，包括以下步驟:
[0017]被訓(xùn)者首先用綁帶固定髖部，連接到第一運(yùn)動輸出桿16和第二運(yùn)動輸出桿20上；
[0018]實(shí)施被訓(xùn)者步態(tài)訓(xùn)練時，配合履帶式步行機(jī)2，電機(jī)工作在力矩模式下:第一電機(jī)4通過第一齒輪組7帶動第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3帶動髖部上下運(yùn)動;第二電機(jī)21通過第二齒輪組22帶動第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)23髖部左右運(yùn)動;第三電機(jī)5通過第三齒輪組8帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9帶動髖部前后運(yùn)動;第四電機(jī)17通過第四齒輪組18直接帶動提胯輸出桿19在額狀面上繞矢狀軸小幅度回轉(zhuǎn)，完成提胯運(yùn)動;第五電機(jī)14通過第五齒輪組15帶動平行四桿機(jī)構(gòu)帶動髖部在水平面完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0020]其一，擁有三個直線自由度和兩個回轉(zhuǎn)自由度的康復(fù)訓(xùn)練，高度模擬髖部在步態(tài)訓(xùn)練中的生理運(yùn)動;其二，對稱式免重機(jī)構(gòu)，以減輕患者步態(tài)訓(xùn)練時的負(fù)擔(dān);其三，裝置的旋轉(zhuǎn)中心和人體髖關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心重合，可以高度模擬人體步態(tài)訓(xùn)練的康復(fù)訓(xùn)練過程。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、底座;2、履帶式步行機(jī);3、第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu);4、第一電機(jī);5、第三電機(jī);6、上下運(yùn)動平臺固定板;7、第一齒輪組;8、第三齒輪組;9、第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)；1、提胯運(yùn)動固定平臺；11、鉸鏈結(jié)構(gòu)；12、第五絲杠滑塊結(jié)構(gòu)；13、平行桿；14、第五電機(jī)；15、第五齒輪組；16、第一運(yùn)動輸出桿；
17、第四電機(jī);18、第四齒輪組；19、提胯輸出桿;20、第二運(yùn)動輸出桿;21、第二電機(jī);22、第二齒輪組;23、第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu);24、鋼絲繩;25、配重塊;26、支撐桿。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0023]參照圖1，本發(fā)明實(shí)施例的一種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人，包括底座1、履帶式步行機(jī)2、配重機(jī)構(gòu)和運(yùn)動部分。運(yùn)動部分包括上下運(yùn)動平臺、左右運(yùn)動平臺、后移運(yùn)動平臺、提胯運(yùn)動平臺和平行四桿式運(yùn)動平臺。
[0024]配重機(jī)構(gòu)包括配重塊25和鋼絲繩24;上下運(yùn)動平臺包括第一電機(jī)4，第一齒輪組7、第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3、支撐桿26和上下運(yùn)動平臺固定板6;左右運(yùn)動平臺包括第二電機(jī)21，第二齒輪組22和第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)23;后移運(yùn)動平臺包括第三電機(jī)5，第三齒輪組8和第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9;提胯運(yùn)動平臺運(yùn)動平臺包括第四電機(jī)17、第四齒輪組18、提胯運(yùn)動固定平臺10和提胯輸出桿19;平行四桿式運(yùn)動平臺包括第五電機(jī)14，第五齒輪組15、第五絲杠滑塊結(jié)構(gòu)12、平行桿13、鉸鏈結(jié)構(gòu)11、第一運(yùn)動輸出桿16和第二運(yùn)動輸出桿20。
[0025]作為進(jìn)一步改進(jìn)，履帶式步行機(jī)2固定在底座I上;運(yùn)動部分通過支撐桿26與底座I相連;配重機(jī)構(gòu)通過配重塊25與底座相連，通過鋼絲繩24與運(yùn)動平臺相連。
[0026]作為進(jìn)一步改進(jìn)，第一電機(jī)4固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，通過第一齒輪組7帶動第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3上下運(yùn)動，第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，從而帶動整個上下運(yùn)動平臺上下運(yùn)動；
[0027]第二電機(jī)21固定在提胯運(yùn)動固定平臺10上，通過第二齒輪組22帶動第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)23左右運(yùn)動，第二絲杠滑塊23固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，從而使得左右運(yùn)動平臺左右運(yùn)動；
[0028]第三電機(jī)5固定在上下運(yùn)動平臺固定板6上，通過第三齒輪組8帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9前后運(yùn)動，第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9固定在提胯運(yùn)動固定平臺1上，從而使得前后運(yùn)動平臺前后運(yùn)動；
[0029]第四電機(jī)17固定在提胯運(yùn)動固定平臺10上，通過第四齒輪組18直接帶動提胯輸出桿19在額狀面上繞矢狀軸小幅度回轉(zhuǎn)，完成提胯運(yùn)動；
[0030]第五電機(jī)14固定在提胯運(yùn)動固定平臺10上，通過第五齒輪組15帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)12和第一運(yùn)動輸出桿16前后運(yùn)動、第一運(yùn)動輸出桿16再通過鉸鏈結(jié)構(gòu)11和平行桿13帶動對稱方向第二運(yùn)動輸出桿20在水平面完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成平行四桿機(jī)構(gòu)。
[0031]作為進(jìn)一步改進(jìn)，配重機(jī)構(gòu)通過鋼絲繩24與運(yùn)動平臺相連，并通過配重塊25提供拉力，作用于整個運(yùn)動平臺，有效的達(dá)到了免重的效果。
[0032]作為進(jìn)一步改進(jìn)，該裝置可實(shí)現(xiàn)在步態(tài)訓(xùn)練過程中對人體髖部三個直線自由度和兩個回轉(zhuǎn)自由度的康復(fù)訓(xùn)練，高度模擬髖部在步態(tài)訓(xùn)練中的生理運(yùn)動，有效增強(qiáng)康復(fù)訓(xùn)練效果。
[0033]使用本發(fā)明時，被訓(xùn)者首先用綁帶固定髖部，連接到第一運(yùn)動輸出桿16和第二運(yùn)動輸出桿20上；
[0034]實(shí)施被訓(xùn)者步態(tài)訓(xùn)練時，配合履帶式步行機(jī)2，電機(jī)工作在力矩模式下:第一電機(jī)4通過第一齒輪組7帶動第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)3帶動髖部上下運(yùn)動;第二電機(jī)21通過第二齒輪組22帶動第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)23髖部左右運(yùn)動;第三電機(jī)5通過第三齒輪組8帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)9帶動髖部前后運(yùn)動;第四電機(jī)17通過第四齒輪組18直接帶動提胯輸出桿19在額狀面上繞矢狀軸小幅度回轉(zhuǎn)，完成提胯運(yùn)動;第五電機(jī)14通過第五齒輪組15帶動平行四桿機(jī)構(gòu)帶動髖部在水平面完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人，其特征在于:包括底座(I)、履帶式步行機(jī)(2)、配重機(jī)構(gòu)和運(yùn)動部分； 所述配重機(jī)構(gòu)包括配重塊(25)和鋼絲繩(24); 所述運(yùn)動部分包括上下運(yùn)動平臺、左右運(yùn)動平臺、后移運(yùn)動平臺、提胯運(yùn)動平臺和平行四桿式運(yùn)動平臺； 所述上下運(yùn)動平臺包括第一電機(jī)(4)，第一齒輪組(7)、第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(3)、支撐桿(26)和上下運(yùn)動平臺固定板(6);所述左右運(yùn)動平臺包括第二電機(jī)(21)，第二齒輪組(22)和第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(23);所述后移運(yùn)動平臺包括第三電機(jī)(5)，第三齒輪組(8)和第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(9);所述提胯運(yùn)動平臺運(yùn)動平臺包括第四電機(jī)(17)、第四齒輪組(18)、提胯運(yùn)動固定平臺(10)和提胯輸出桿(19);所述平行四桿式運(yùn)動平臺包括第五電機(jī)(14)，第五齒輪組(15)、第五絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(12)、平行桿(13)、鉸鏈結(jié)構(gòu)(11)、第一運(yùn)動輸出桿(16)和第二運(yùn)動輸出桿(20)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人，其特征在于:所述履帶式步行機(jī)(2)固定在底座(I)上;運(yùn)動部分通過支撐桿(26)與底座(I)相連;配重機(jī)構(gòu)通過配重塊(25)與底座相連，通過鋼絲繩(24)與運(yùn)動平臺相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人，其特征在于:所述第一電機(jī)(4)固定在上下運(yùn)動平臺固定板(6)上，通過第一齒輪組(7)帶動第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(3)上下運(yùn)動，第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(3)固定在上下運(yùn)動平臺固定板(6)上，從而帶動整個上下運(yùn)動平臺上下運(yùn)動； 所述第二電機(jī)(21)固定在提胯運(yùn)動固定平臺(10)上，通過第二齒輪組(22)帶動第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(23)左右運(yùn)動，第二絲杠滑塊(23)固定在上下運(yùn)動平臺固定板(6)上，從而使得左右運(yùn)動平臺左右運(yùn)動； 所述第三電機(jī)(5)固定在上下運(yùn)動平臺固定板(6)上，通過第三齒輪組(8)帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(9)前后運(yùn)動，第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(9)固定在提胯運(yùn)動固定平臺(10)上，從而使得前后運(yùn)動平臺前后運(yùn)動； 所述第四電機(jī)(17)固定在提胯運(yùn)動固定平臺(10)上，通過第四齒輪組(18)直接帶動提胯輸出桿(19)在額狀面上繞矢狀軸小幅度回轉(zhuǎn)，完成提胯運(yùn)動； 所述第五電機(jī)(14)固定在胯運(yùn)動固定平臺(10)上，通過第五齒輪組(15)帶動第五絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(12)和第一運(yùn)動輸出桿(16)前后運(yùn)動、第一運(yùn)動輸出桿(16)再通過鉸鏈結(jié)構(gòu)(11)和平行桿(13)帶動對稱方向第二運(yùn)動輸出桿(20)在水平面完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成平行四桿機(jī)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人，其特征在于:所述配重機(jī)構(gòu)通過鋼絲繩(24)與運(yùn)動平臺相連，并通過配重塊(25)提供拉力。5.—種權(quán)利要求1所述的用于康復(fù)訓(xùn)練的多自由度扶持機(jī)器人的操作方法，其特征在于，包括以下步驟: 被訓(xùn)者首先用綁帶固定髖部，連接到第一運(yùn)動輸出桿(16)和第二運(yùn)動輸出桿(20)上； 實(shí)施被訓(xùn)者步態(tài)訓(xùn)練時，配合履帶式步行機(jī)(2)，電機(jī)工作在力矩模式下:第一電機(jī)(4)通過第一齒輪組(7)帶動第一絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(3)帶動髖部上下運(yùn)動;第二電機(jī)(21)通過第二齒輪組(22)帶動第二絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(23)髖部左右運(yùn)動;第三電機(jī)(5)通過第三齒輪組(8)帶動第三絲杠滑塊結(jié)構(gòu)(9)帶動髖部前后運(yùn)動;第四電機(jī)(I 7)通過第四齒輪組(18)直接帶動提胯輸出桿(19)在額狀面上繞矢狀軸小幅度回轉(zhuǎn)，完成提胯運(yùn)動;第五電機(jī)(14)通過第五齒輪組(15)帶動平行四桿機(jī)構(gòu)帶動髖部在水平面完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
【文檔編號】A61H1/02GK106074091SQ201610565460
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】王春寶, 段麗紅, 張力心, 韋建軍, 李偉光, 王玉龍, 龍建軍, 孫同陽, 韋成棟, 陸志祥, 侯安新, 陳朋方, 陳浩秋, 申亞京
【申請人】廣西盈銳智能機(jī)械有限公司