一種外骨骼輔助訓練機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種機器人，具體地說是康復訓練機器人。
【背景技術】
[0002]脊髓損傷所導致的截癱是一種嚴重的殘疾，嚴重影響患者生活自理能力和參與社會活動的能力。醫學理論和臨床醫學實踐證明，這類患者除了早期的手術治療和必要的藥物治療外。一種有效的康復手段，也能使患者能夠在一定程度上恢復失去的功能，幫助患者借助康復設備站立并且行走。這不僅有利于提高患者本身的生活質量，也可以減輕家庭和社會的負擔。因此，為截癱患者設計一款幫助其站立及行走的康復設備是迫切而且有必要的。
[0003]此外骨骼機器人屬于穿戴式的機器人，訓練方便，可以進行人體步態仿真訓練，并且在不借助輪椅等其它載體下，可以幫助患者進行輔助行走。同時還可以幫助人們進行負重，減輕人類的體力活動壓力。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供可以實現腿部關節康復的一種外骨骼輔助訓練機器人。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0006]本實用新型一種外骨骼輔助訓練機器人，其特征是:包括支撐架、踝關節運動模塊、膝關節運動模塊、髖關節運動模塊，支撐架上部設置彎折處，彎折處安裝后備箱，彎折處上方分別設置左扶手和右扶手，支撐架下方分別安裝左萬向輪和右萬向輪；髖關節運動模塊包括第一髖關節驅動控制電機、第二髖關節驅動控制電機、第一髖關節行星減速器、第二髖關節行星減速器、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一大腿、第二大腿、第一腰部連接板、第二腰部連接板，第一髖關節驅動控制電機和第二髖關節驅動控制電機位于后備箱里，第一同步帶輪和第三同步帶輪分別位于后備箱外的兩側，第一髖關節驅動控制電機通過第一髖關節行星減速器連接第一同步帶輪，第二同步帶輪與第一大腿以及第一腰部連接板通過第一髖關節銷軸相連，第二同步帶輪與第一髖關節銷軸通過漲緊套無鍵連接，第一大腿和第一髖關節銷軸通過螺釘連接，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞第一同步帶，第一髖關節銷軸通過軸承由第一腰部連接板的第一端支撐，第一腰部連接板的第二端固定在后備箱上，第二髖關節驅動控制電機通過第二髖關節行星減速器連接第三同步帶輪，第四同步帶輪與第二大腿以及第二腰部連接板通過第二髖關節銷軸相連，第四同步帶輪與第二髖關節銷軸通過漲緊套無鍵連接，第二大腿和第二髖關節銷軸通過螺釘連接，第三同步帶輪和第四同步帶輪上纏繞第二同步帶，第二髖關節銷軸通過軸承由第二腰部連接板的第一端支撐，第二腰部連接板的第二端固定在后備箱上；膝關節運動模塊包括第一膝關節驅動控制電機、第二膝關節驅動控制電機、第一小腿、第二小腿，第一小腿與第一膝關節銷軸固定，第一大腿通過軸承由第一膝關節銷軸支撐，第一膝關節驅動控制電機通過膝關節聯軸器連接第一膝關節銷軸，第二小腿與第二膝關節銷軸固定，第二大腿通過軸承由第二膝關節銷軸支撐，第二膝關節驅動控制電機通過膝關節聯軸器連接第二膝關節銷軸；踝關節運動模塊包括第一踝關節腳步支架、第二踝關節腳步支架、第一踏板、第二踏板，第一踝關節腳步支架連接第一踝關節銷軸，第一小腿通過軸承由第一踝關節銷軸支撐，第一踏板安裝在第一踝關節腳步支架上，第二踝關節腳步支架連接第二踝關節銷軸，第二小腿通過軸承由第二踝關節銷軸支撐，第二踏板安裝在第二踝關節腳步支架上。
[0007]本實用新型的優勢在于:本實用新型通過控制大腿和小腿的運動軌跡，可以實現腿部的康復運動訓練。在進行康復訓練的時候，患者通過把持后備箱左右兩邊扶手，穿戴上外骨骼康復機器人，設置相關康復模式，在后面兩個萬向輪的支持下進行康復訓練。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0009]圖2為本實用新型的主視圖；
[0010]圖3為本實用新型的俯視圖；
[0011]圖4為本實用新型的側視圖；
[0012]圖5為本實用新型髖關節內部示意圖a ;
[0013]圖6為本實用新型髖關節內部示意圖b ;
[0014]圖7為本實用新型膝關節內部結構示意圖；
[0015]圖8為本實用新型踝關節內部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0017]結合圖1?8，本實用新型包括支撐架和位于支撐架上的后備箱1、大腿康復訓練裝置及其驅動控制裝置、小腿康復訓練裝置及其驅動控制裝置，大腿控制裝置位于后備箱I中，小腿控制裝置固連在大腿9上。踝關節、膝關節、髖關節通過銷軸相連接。
[0018]該康復訓練裝置腰部及支撐架模塊包括后備箱I和支撐架，支撐架兩底端分別與萬向輪41相連，可以實現任意方向的運動，支撐架上端是左右扶手，為患者提供支持力。支撐架中部彎折處固定著后備箱，患者可以背靠后備箱，患者可以借助左右扶手輕松的進入訓練模式。
[0019]參照圖2、圖4、圖5和圖6，大腿髖關節驅動控制電機37和編碼器36位于后備箱中，編碼器36控制電機37的轉速，通過髖關節行星減速器38后輸出到同步帶輪25，帶輪25軸向固定用螺釘20，之后通過同步帶39帶動髖關節銷軸17旋轉，同步帶輪25與髖關節銷軸17通過漲緊套19無鍵連接，然后帶動大腿9的運動，大腿9與髖關節銷軸17由螺釘18連接。銷軸17 —端通過軸承22、髖關節軸承墊圈23由腰部連接板21 —端支撐，軸向用螺母24和彈性擋圈27固定，腰部連接板21另一端固定在后備箱I左右兩側。
[0020]參照圖2、圖4和圖7，膝關節驅動控制電機14和膝關節編碼器16通過螺釘26固定在膝關節固定板15 —側，膝關節固定板15用螺釘8與大腿下端固定在一起，膝關節銷軸7通過軸承10、彈性擋圈11和螺母12由大腿9膝關節一端支撐，膝關節驅動控制電機14輸出軸通過膝關節聯軸器13與膝關節銷軸7相連，帶動銷軸7轉動，膝關節銷軸7與小腿2通過螺釘固定一起，從而銷軸7帶動小腿2前后擺動。
[0021]參照圖1、圖2、圖4和圖8，小腿2上端通過螺釘與膝關節銷軸7固定一起，踝關節銷軸4通過軸承5由小腿2支撐，用彈性擋圈6和銷28作軸向固定，踝關節銷軸4另一端與踝關節腳部支架3相連，腳部可以繞著踝關節銷軸4轉動，鞋40與踝關節腳部支架3下部固連一起。
[0022]下肢外骨骼機器人髖關節的驅動電機和編碼器位于后備箱中，膝關節驅動電機和編碼器位于大腿和小腿連接處，其固定在大腿上，踝關節運動模塊位于最下方與小腿相連，支撐架位于后備箱下方并與之連接在一起；所述的下肢康復裝置包括驅動控制模組和關節運動模組，驅動控制模組設置兩個伺服電機和兩個編碼器。關節運動模組設置豎直旋轉機構，豎直旋轉機構與驅動控制模組相連。
[0023]后備箱位于支撐架上固定，支撐架上部連接扶手，下部連接萬向輪，可以實現任意方向轉動。
[0024]髖關節的驅動電機于后背箱連在一起，髖關節驅動直流電機通過減速器與同步帶輪連接，帶輪通過腰部連接板固定在后備箱上，帶輪與大腿相連帶動大腿擺動。
[0025]減速器為行星輪減速器。
[0026]同步帶輪為同步齒輪帶。
[0027]膝關節驅動電機通過連接板固定在大腿上，通過聯軸器帶動小腿前后擺動。
[0028]踝關節腳部支架通過銷軸與小腿相連，腳部可以繞之轉動。
【主權項】
1.一種外骨骼輔助訓練機器人，其特征是:包括支撐架、踝關節運動模塊、膝關節運動模塊、髖關節運動模塊，支撐架上部設置彎折處，彎折處安裝后備箱，彎折處上方分別設置左扶手和右扶手，支撐架下方分別安裝左萬向輪和右萬向輪；髖關節運動模塊包括第一髖關節驅動控制電機、第二髖關節驅動控制電機、第一髖關節行星減速器、第二髖關節行星減速器、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一大腿、第二大腿、第一腰部連接板、第二腰部連接板，第一髖關節驅動控制電機和第二髖關節驅動控制電機位于后備箱里，第一同步帶輪和第三同步帶輪分別位于后備箱外的兩側，第一髖關節驅動控制電機通過第一髖關節行星減速器連接第一同步帶輪，第二同步帶輪與第一大腿以及第一腰部連接板通過第一髖關節銷軸相連，第二同步帶輪與第一髖關節銷軸通過漲緊套無鍵連接，第一大腿和第一髖關節銷軸通過螺釘連接，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞第一同步帶，第一髖關節銷軸通過軸承由第一腰部連接板的第一端支撐，第一腰部連接板的第二端固定在后備箱上，第二髖關節驅動控制電機通過第二髖關節行星減速器連接第三同步帶輪，第四同步帶輪與第二大腿以及第二腰部連接板通過第二髖關節銷軸相連，第四同步帶輪與第二髖關節銷軸通過漲緊套無鍵連接，第二大腿和第二髖關節銷軸通過螺釘連接，第三同步帶輪和第四同步帶輪上纏繞第二同步帶，第二髖關節銷軸通過軸承由第二腰部連接板的第一端支撐，第二腰部連接板的第二端固定在后備箱上；膝關節運動模塊包括第一膝關節驅動控制電機、第二膝關節驅動控制電機、第一小腿、第二小腿，第一小腿與第一膝關節銷軸固定，第一大腿通過軸承由第一膝關節銷軸支撐，第一膝關節驅動控制電機通過膝關節聯軸器連接第一膝關節銷軸，第二小腿與第二膝關節銷軸固定，第二大腿通過軸承由第二膝關節銷軸支撐，第二膝關節驅動控制電機通過膝關節聯軸器連接第二膝關節銷軸；踝關節運動模塊包括第一踝關節腳步支架、第二踝關節腳步支架、第一踏板、第二踏板，第一踝關節腳步支架連接第一踝關節銷軸，第一小腿通過軸承由第一踝關節銷軸支撐，第一踏板安裝在第一踝關節腳步支架上，第二踝關節腳步支架連接第二踝關節銷軸，第二小腿通過軸承由第二踝關節銷軸支撐，第二踏板安裝在第二踝關節腳步支架上。
【專利摘要】本實用新型的目的在于提供一種外骨骼輔助訓練機器人，包括踝關節運動模塊、膝關節運動模塊、髖關節運動模塊，髖關節的驅動電機和編碼器位于后備箱中，膝關節驅動電機和編碼器位于大腿和小腿連接處，踝關節運動模塊位于最下方與小腿相連，支撐架位于后備箱下方并與之連接在一起；驅動控制模組設置兩個伺服電機和兩個編碼器。關節運動模組設置豎直旋轉機構，豎直旋轉機構與驅動控制模組相連。本實用新型通過控制大腿和小腿的運動軌跡，可以實現腿部的康復運動訓練。在進行康復訓練的時候，患者通過把持后備箱左右兩邊扶手，穿戴上外骨骼康復機器人，設置相關康復模式，在后面兩個萬向輪的支持下進行康復訓練。
【IPC分類】A61H1-02, A61H3-04
【公開號】CN204352127
【申請號】CN201420749772
【發明人】李震, 張同喜, 徐金隨, 李琳杰, 許秀軍, 孟凡森, 方圓, 倪寶成
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月3日