康复训练扶持机器人的扶持臂及其操作方法

摘要

本发明公开了一种康复训练扶持机器人的扶持臂及其操作方法，该装置包括底座、履带式步行机、配重机构和运动部分；运动部分包括上下运动平台和平行四杆式运动平台。各运动平台均由电机、平台固定板、齿轮组和输出端构成。本发明可实现在步态训练过程中对人体髋部一个直线自由度和一个回转自由度的康复训练；可高度模拟髋部在步态训练中的生理运动，有效增强康复训练效果。

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种康复训练扶持机器人的扶持臂及其操作方法。

背景技术

我国老龄化问题日益严重，而中风偏瘫又是老年人中的高发病，因此针对老年人偏瘫后的康复治疗显得尤为重要。偏瘫患者步态正常是康复的标志，因此步态训练在康复训练中的地位尤为显著。

对于偏瘫患者的传统康复手段需理疗师手扶患者髋部进行步态训练，消耗了大量的时间与体力，并且无法保证充足的训练时间和足够的训练强度。现有的步态训练康复设备往往注重步行训练，而忽略了髋部的生理结构，不能针对髋部的运动学分析设计符合人机工程学的设备，从而限制了步态训练装置的效果。

发明内容

为了解决现有技术存在的传统步态康复训练工作量大、效率低下和普通康复设备训练不全面、训练模式单一等问题，本发明通过分析髋部生理结构，提供一种康复训练扶持机器人的扶持臂及其操作方法，为患者训练提供一个高效的训练平台。

其技术方案为

一种康复训练扶持机器人的扶持臂，包括底座1、履带式步行机2、配重机构和运动部分。运动部分包括上下运动平台19和平行四杆式运动平台。

配重机构包括配重块21和钢丝绳20；上下运动固定平台19包括第一电机4，第一主动齿轮16、丝杠螺母一体齿轮15、第一丝杠3、支撑杆22和上下运动固定平台19；平行四杆式运动平台包括第二电机8、第二主动齿轮7、被动齿轮6、第二丝杠9、丝杠螺母10、输出杆固定板11、铰链结构12、平行杆13、回转结构14、直线轴承18、第一运动输出杆5和第二运动输出杆17。

进一步，履带式步行机2固定在底座1上；运动部分通过支撑杆22与底座1相连；配重机构通过配重块21与底座1相连，通过钢丝绳20与运动平台相连。

进一步，第一电机4固定在上下运动平台19上，第一主动齿轮16固定在第一电机4上，电机4通过第一主动齿轮16输出转矩，主动齿轮15带动丝杠螺母一体齿轮15在第一丝杠3上上下运动，丝杠螺母一体齿轮15通过轴承与上下运动平台19相连，从而带动整个上下运动平台上下运动；

第二电机8固定在上下运动平台19上，通过第二主动齿轮7带动被动齿轮6，被动齿轮6带第二动丝杠9旋转、第二动丝杠9带动固定在丝杠螺母10上的输出杆固定板11跟随丝杠螺母10在第二丝杠9上前后运动，输出杆固定板11带动第一运动输出杆5前后运动，运动输出杆5再通过铰链结构12带动平行杆13在回转结构14上完成旋转、平行杆13带动运动输出杆5对称方向第二运动输出杆17通过直线轴承18完成前后运动，形成平行四杆机构。

进一步，配重机构通过钢丝绳20与运动平台相连，并通过配重块21提供拉力，作用于整个运动平台，有效的达到了免重的效果。

进一步，该装置可实现在步态训练过程中对人体髋部一个直线自由度和一个回转自由度的康复训练，高度模拟髋部在步态训练中的生理运动，有效增强康复训练效果。

一种康复训练扶持机器人的扶持臂的操作方法，包括以下步骤：

被训者首先用绑带固定髋部，连接到第一运动输出杆5和第二运动输出杆17上；主动齿轮16带动丝杠螺母一体齿轮15在第一丝杠3上；

实施被训者步态训练时，配合履带式步行机2，电机工作在力矩模式下：第一电机4通过主动齿轮16带动丝杠螺母一体齿轮15在第一丝杠3上上下运动带动髋部上下运动；第二电机8通过第二主动齿轮7、被动齿轮6、第二动丝杠9旋转、丝杠螺母10带动平行四杆机构带动髋部在水平面完成旋转运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

其一，拥有一个直线自由度和一个回转自由度的康复训练，模拟髋部在步态训练中的生理运动；其二，对称式免重机构，以减轻患者步态训练时的负担；其三，装置的旋转中心和人体髋关节的旋转中心重合，可以模拟人体步态训练的康复训练过程。

附图说明

图1为本发明一种康复训练扶持机器人的扶持臂的结构示意图；其中，1、底座；2、履带式步行机；3、第一丝杠；4、第一电机；5、第一运动输出杆；6、被动齿轮；7、第二主动齿轮；8、第二电机；9、第二丝杠；10、丝杠螺母；11、输出杆固定板；12、铰链结构；13、平行杆；14、回转结构；15、丝杠螺母一体齿轮；16、第一主动齿轮；17、第二运动输出杆；18、直线轴承；19、上下运动平台；20、钢丝绳；21、配重块；22、支撑杆。

具体实施方式

参照图1，本发明实施例的一种康复训练扶持机器人的扶持臂，包括底座1、履带式步行机2、配重机构和运动部分。运动部分包括上下运动平台和平行四杆式运动平台。

配重机构包括配重块21和钢丝绳20；上下运动平台包括第一电机4，第一主动齿轮16、丝杠螺母一体齿轮15、第一丝杠3、支撑杆22和上下运动平台19；平行四杆式运动平台包括第二电机8、第二主动齿轮7、被动齿轮6、第二丝杠9、丝杠螺母10、输出杆固定板11、铰链结构12、平行杆13、回转结构14、直线轴承18、第一运动输出杆5和第二运动输出杆17；

作为进一步改进，履带式步行机2固定在底座1上；运动部分通过支撑杆22与底座1相连；配重机构通过配重块21与底座相连，通过钢丝绳20与运动平台相连。

作为进一步改进，第一电机4固定在上下运动平台19上，第一主动齿轮16固定在第一电机4上，电机4通过第一主动齿轮16输出转矩，主动齿轮16带动丝杠螺母一体齿轮15在第一丝杠3上上下运动，丝杠螺母一体齿轮15通过轴承与上下运动平台19相连，从而带动整个上下运动平台上下运动；

第二电机8固定在上下运动平台19上，通过第二主动齿轮7带动被动齿轮6，被动齿轮6带第二动丝杠9旋转、第二动丝杠9带动固定在丝杠螺母10上的输出杆固定板11跟随丝杠螺母10在第二丝杠9上前后运动，输出杆固定板11带动第一运动输出杆5前后运动，运动输出杆5再通过铰链结构12带动平行杆13在回转结构14上完成旋转、平行杆13带动运动输出杆5对称方向第二运动输出杆17通过直线轴承18完成前后运动，形成平行四杆机构。

作为进一步改进，配重机构通过钢丝绳20与运动平台相连，并通过配重块21提供拉力，作用于整个运动平台，有效的达到了免重的效果。

作为进一步改进，该装置可实现在步态训练过程中对人体髋部一个直线自由度和一个回转自由度的康复训练，高度模拟髋部在步态训练中的生理运动，有效增强康复训练效果。

使用本发明时，被训者首先用绑带固定髋部，连接到第一运动输出杆5和第二运动输出杆17上；主动齿轮16带动丝杠螺母一体齿轮15在第一丝杠3上；

实施被训者步态训练时，配合履带式步行机2，电机工作在力矩模式下：第一电机4通过主动齿轮16带动丝杠螺母一体齿轮15在第一丝杠3上上下运动带动髋部上下运动；第二电机8通过第二主动齿轮7、被动齿轮6、第二动丝杠9旋转、丝杠螺母10带动平行四杆机构带动髋部在水平面完成旋转运动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。