一种用于下肢康复的机器人的制作方法

1.本发明涉及人类生活用品，尤其涉及医疗器械，特别是一种用于下肢康复的机器人。


背景技术：

2.目前导致中枢神经系统损伤的主要原因包括脑卒中和脊髓损伤，它们通常会造成患者偏瘫或截瘫，进而引发内脏器官功能障碍以及一系列的并发症。大量临床研究表明，通过康复训练可使中枢神经系统实现一定程度的结构重组或功能代偿。然而，传统的康复治疗往往借助人工辅助或简单的康复设备来实现，难以保证训练强度及精度，不利于提高康复疗效。康复机器人作为一种自动化、智能化的医疗设备，在提供持续、定量的康复训练方面有很强的优势，可以有效地弥补传统康复治疗中的不足，正在成为神经康复工程领域的研究热点。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于下肢康复的机器人，所述的这种用于下肢康复的机器人要解决现有技术中康复治疗设备难以保证训练强度及精度、不利于提高康复疗效的技术问题。
4.本发明的一种用于下肢康复的机器人，包括底架，底架上铰接有一个活动架，底架上设置有一个第一电动推杆，第一电动推杆的一端与底架铰接，第一电动推杆的另一端输出轴与活动架铰接，活动架上设置有角度计，所述的活动架包括第一横梁和第二横梁，第一横梁位于活动架的顶部，第二横梁位于第一横梁下方，第一横梁上设置有悬吊架，悬吊架包括两个平行设置的滑杆，第一横梁上设置有两个滑孔，滑杆分别设置在滑孔中，滑杆与滑孔构成滑动副，两个滑杆的下端之间连接有一个横杆，第二横梁上设置有一个第二电动推杆，第二电动推杆的输出轴的上端通过一个压力传感器与横杆连接，所述的活动架的一侧设置有两个下肢运动机构，任意一个下肢运动机构均各自包括一个电机，电机固定设置在活动架的一侧，电机的下方设置有一个固定座，固定座中转动连接有一个第一丝杆，电机的输出轴的下端与第一丝杆的上端连接，第一丝杆的下方设置有一个导向座，导向座中设置有一个导向孔，导向孔内设置有一个活动杆，活动杆与导向孔构成滑动副，活动杆的上端面中设置有一个第一螺纹孔，第一丝杆的下端与第一螺纹孔螺纹连接，活动架上在第一丝杆的上端位置和下端位置分别设置有上光电传感器和下光电传感器，活动杆的下端连接有一个脚支撑板，脚支撑板的外侧与一个小腿固定杆的下端铰接，小腿固定杆的上端与一个大腿固定杆的下端铰接，大腿固定杆的上端与活动架铰接，所述的一种用于下肢康复的机器人还包括人机交互装置、控制器、第一电动推杆控制模块、第二电动推杆控制模块、电机控制模块，所述的人机交互装置、第一电动推杆控制模块、第二电动推杆控制模块、电机控制模块、角度计、第一电动推杆、第二电动推杆、压
力传感器、电机、上光电传感器、下光电传感器均各自通过其输入输出端与所述的控制器连接。
5.进一步的，所述的小腿固定杆包括第一长度调节机构，第一长度调节机构包括第一连接座，第一连接座中设置有第一齿轮和第二齿轮，第一连接座的上端与大腿固定杆的下端铰接，第一连接座的侧壁中设置有一个第一连接轴，第一连接轴的外端连接有一个第一调节旋钮，第一连接轴的内端与第一齿轮连接，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与一个第二丝杆连接，第二丝杆的上端转动设置在第一连接座中并设置有第一弹片，第一连接座的下方设置有第一活动座，第一连接座的下侧连接有第一导向杆，第一活动座设置在第一导向杆上，第一活动座与第一导向杆构成滑动副，第一活动座上表面中设置有一个第二螺纹孔，第二丝杆的下端与第二螺纹孔螺纹连接，第一活动座的底部与脚支撑板连接。
6.进一步的，所述的大腿固定杆包括第二长度调节机构，第二长度调节机构包括第二连接座，第二连接座中设置有第三齿轮和第四齿轮，第二连接座的上端与活动架铰接，第二连接座的侧壁中设置有一个第二连接轴，第二连接轴的外端连接有一个第二调节旋钮，第二连接轴的内端与第三齿轮连接，第三齿轮与第四齿轮啮合，第四齿轮与一个第三丝杆连接，第三丝杆的上端转动设置在第二连接座中并设置有第二弹片，第二连接座的下方设置有第二活动座，第二连接座的下侧连接有第二导向杆，第二活动座设置在第二导向杆上，第二活动座与第二导向杆构成滑动副，第二活动座上表面中设置有一个第三螺纹孔，第三丝杆的下端与第三螺纹孔螺纹连接，第二活动座的底部与大腿固定杆铰接。
7.进一步的，所述的活动架上设置有表面肌电采集模块。
8.本发明与现有技术相比，其效果是积极和明显的。
9.1、站立的下肢康复运动，模拟正常的步行站立状态。
10.2、提供减重功能，可以对不同瘫痪程度的病人进行一定的重量减重，减轻足底压力。
11.3、可采用表面肌电作为主动训练意识信号。加强主动康复意识，更符合临床意义。
12.本发明旨在以减重步态训练方法为技术出发点，通过肌电信号分析后进行生物反馈自主控制，研制一款下肢康复系统样机，实现对不同体态、不同身高病人下肢的主动治疗和被动治疗，并对其进行康复过程进行多参数智能化分析评估，满足对患者个体差异的适应性，减轻对人工康复的依赖度。
附图说明
13.图1为本发明的一种用于下肢康复的机器人的站立状态结构示意图。
14.图2为本发明的一种用于下肢康复的机器人的躺平状态结构示意图。
15.图3为本发明的一种用于下肢康复的机器人的立体结构示意图。
16.图4为本发明的一种用于下肢康复的机器人的悬吊架上升状态结构示意图。
17.图5为本发明的一种用于下肢康复的机器人的下肢运动机构结构示意图。
18.图6为本发明的一种用于下肢康复的机器人的长度调节机构结构示意图。
19.图7为本发明的一种用于下肢康复的机器人的下肢运动机构的运动过程示意图。
20.图8为本发明的一种用于下肢康复的机器人的下肢运动机构的正视结构示意图。
21.图9为本发明的一种用于下肢康复的机器人的电气控制原理示意图。
具体实施方式
22.以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不限制于本实施例，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。本发明中的上、下、前、后、左、右等方向的使用仅为了描述方便，并非对本发明的技术方案的限制。
23.实施例1如图1-图9所示，本发明的一种用于下肢康复的机器人，包括底架1，底架1上铰接有一个活动架2，底架1上设置有一个第一电动推杆3，第一电动推杆3的一端与底架1铰接，第一电动推杆3的另一端输出轴与活动架2铰接，活动架2上设置有角度计4，所述的活动架2包括第一横梁5和第二横梁6，第一横梁5位于活动架2的顶部，第二横梁6位于第一横梁5下方，第一横梁5上设置有悬吊架7，悬吊架7包括两个平行设置的滑杆8，第一横梁5上设置有两个滑孔，滑杆8分别设置在滑孔中，滑杆8与滑孔构成滑动副，两个滑杆8的下端之间连接有一个横杆10，第二横梁6上设置有一个第二电动推杆11，第二电动推杆11的输出轴的上端通过一个压力传感器12与横杆10连接，所述的活动架2的一侧设置有两个下肢运动机构，任意一个下肢运动机构均各自包括一个电机13，电机13固定设置在活动架2的一侧，电机13的下方设置有一个固定座14，固定座14中转动连接有一个第一丝杆15，电机13的输出轴的下端与第一丝杆15的上端连接，第一丝杆15的下方设置有一个导向座16，导向座16中设置有一个导向孔，导向孔内设置有一个活动杆17，活动杆17与导向孔构成滑动副，活动杆17的上端面中设置有一个第一螺纹孔，第一丝杆15的下端与第一螺纹孔螺纹连接，活动架2上在第一丝杆15的上端位置和下端位置分别设置有上光电传感器18和下光电传感器19，活动杆17的下端铰接有一个脚支撑板20，脚支撑板20的外侧与一个小腿固定杆21的下端连接，小腿固定杆21的上端与一个大腿固定杆22的下端铰接，大腿固定杆22的上端与活动架2铰接，所述的一种用于下肢康复的机器人还包括人机交互装置23、控制器24、第一电动推杆控制模块25、第二电动推杆控制模块26、电机控制模块27，所述的人机交互装置23、第一电动推杆控制模块25、第二电动推杆控制模块26、电机控制模块27、角度计4、第一电动推杆3、第二电动推杆11、压力传感器12、电机13、上光电传感器18、下光电传感器19均各自通过其输入输出端与所述的控制器24连接。
24.进一步的，所述的小腿固定杆21包括第一长度调节机构，第一长度调节机构包括第一连接座28，第一连接座28中设置有第一齿轮29和第二齿轮30，第一连接座28的上端与大腿固定杆22的下端铰接，第一连接座28的侧壁中设置有一个第一连接轴31，第一连接轴31的外端连接有一个第一调节旋钮32，第一连接轴31的内端与第一齿轮29连接，第一齿轮29与第二齿轮30啮合，第二齿轮30与一个第二丝杆33连接，第二丝杆33的上端转动设置在第一连接座28中并设置有第一弹片34，第一连接座28的下方设置有第一活动座35，第一连接座28的下侧连接有第一导向杆36，第一活动座35设置在第一导向杆36上，第一活动座35与第一导向杆36构成滑动副，第一活动座35上表面中设置有一个第二螺纹孔，第二丝杆33的下端与第二螺纹孔螺纹连接，第一活动座35的底部与脚支撑板20连接。
25.进一步的，所述的大腿固定杆22包括第二长度调节机构，第二长度调节机构包括第二连接座，第二连接座中设置有第三齿轮和第四齿轮，第二连接座的上端与活动架2铰接，第二连接座的侧壁中设置有一个第二连接轴，第二连接轴的外端连接有一个第二调节
旋钮，第二连接轴的内端与第三齿轮连接，第三齿轮与第四齿轮啮合，第四齿轮与一个第三丝杆连接，第三丝杆的上端转动设置在第二连接座中并设置有第二弹片，第二连接座的下方设置有第二活动座，第二连接座的下侧连接有第二导向杆，第二活动座设置在第二导向杆上，第二活动座与第二导向杆构成滑动副，第二活动座上表面中设置有一个第三螺纹孔，第三丝杆的下端与第三螺纹孔螺纹连接，第二活动座的底部与大腿固定杆22铰接。
26.进一步的，所述的活动架2上设置有表面肌电采集模块37。
27.具体的，本实施例中的电动推杆、角度计4、压力传感器12、电机13、光电传感器、人机交互装置23、控制器24、第一电动推杆控制模块25、第二电动推杆控制模块26、电机控制模块27、第一弹片34等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。
28.本实施例的工作原理：1、平躺站立原理：第一电动推杆3推动活动架2可以实现平躺站立调节功能。
29.2、减重功能原理：通过第二电动推杆11和压力传感器12实现，压力传感器12可以测量、记录减重的重量，第二电动推杆11可以控制减重程度。患者通过一个吊带固定在悬吊架7上后，悬吊架7的运动可以带动患者身体移动而减轻脚底压力，实现减重功能。
30.3、下肢运动原理：电机13转动，通过第一丝杆15和活动杆17带动脚支撑板20上下运动，当脚支撑板20向上运动时，大腿固定杆22和小腿固定杆21会弯曲形成角度如图7所示。反之则运动方向相反。
31.4、伸缩调节原理：如图6所示，转动第一长度调节机构的第一调节旋钮32，带动第一齿轮29联动第二齿轮30，第二齿轮30带动第二丝杆33转动。第一弹片34锁死一段，不能运动。第二丝杆33转动时带动第一活动座35上下移动，实现小腿固定杆21的长度调节功能，第二长度调节机构原理与第一长度调节机构相同。
32.5、电气控制原理：（1）人机交互装置23用于用户控制系统及系统的一些设置。
33.（2）角度计4在第一电动推杆3工作时，可以指示用户控制站立得角度实时显示。
34.（3）压力传感器12用于在减重时对患者减重的重量实时显示及控制参考。
35.（4）上光电传感器18和下光电传感器19用于对下肢运动检测及保护作用，当电机13控制活动杆17带动腿部运动到最上面时触发上光电传感器18，mcu控制器24立即对电机13停止或者反向运动，使其向下运动。下光电传感器19的工作反馈原理与上光电传感器18一致。
36.（6）表面肌电采集模块37用于采集运动神经的肌电信号，用于主动运动的主要控制信号。
37.本发明创造的有益效果：1、站立的下肢康复运动，模拟正常的步行站立状态。
38.2、提供减重功能，可以对不同瘫痪程度的病人进行一定的重量减重，减轻足底压力。
39.3、可采用表面肌电作为主动训练意识信号。加强主动康复意识，更符合临床意义。
40.本发明旨在以减重步态训练方法为技术出发点，通过肌电信号分析后进行生物反馈自主控制，研制一款下肢康复系统样机，实现对不同体态、不同身高病人下肢的主动治疗和被动治疗，并对其进行康复过程进行多参数智能化分析评估，满足对患者个体差异的适
应性，减轻对人工康复的依赖度。