一种主动训练下肢外骨骼机器人

1.本发明涉及腿部康复技术领域，具体为一种主动训练下肢外骨骼机器人。


背景技术：

2.外骨骼机器人技术是融合机械、力学、传感、控制、信息等技术，为使用者提供一种可穿戴的机械辅助装置。由于外骨骼机器人在各领域发挥的巨大作用，使得其发展前景十分广阔，一般患者在骨骼或者肌肉受外伤较为严重的情况，会使用下肢外骨骼机器人对其自身进行康复运动。
3.在现有技术中，带有主动训练功能的下肢外骨骼机器人需要单独进行进行定制，由于不同体型的使用者的腿长和大腿和小腿的尺寸不同，现有技术中的下肢外骨骼机器人不便于进行不同人员进行适配使用，极大程度上降低设备的实际使用效率，且回收利用率低下；鉴于此，我们提出了一种主动训练下肢外骨骼机器人。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种主动训练下肢外骨骼机器人，解决了现有技术中，下肢外骨骼机器人适配性低下的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种主动训练下肢外骨骼机器人，包括横板和髋关节连接杆，所述髋关节连接杆焊接在横板的侧壁上，所述髋关节连接杆的侧壁上贯穿且固定有伺服电机一，所述伺服电机一输出轴的端部连接有大腿支撑机构，用于对大腿部位进行支撑，所述大腿支撑机构的下方活动连接有小腿支撑机构，用于对小腿部位进行支撑，所述大腿支撑机构包括：
8.弹性件，所述弹性件的一端与伺服电机一的输出轴相固定，另一端与螺纹柱一的端部相固定，伺服电机一用于对大腿支撑架进行传动；
9.大腿支撑架，所述螺纹柱一贯穿大腿支撑架，且大腿支撑架的侧壁上镶嵌有轴承，且轴承的外圈的侧壁与大腿支撑架的侧壁相固定；
10.螺母，所述螺母与轴承的内圈的侧壁相固定；
11.所述小腿支撑机构包括小腿支撑架，所述小腿支撑架的侧壁上开设滑槽，所述滑槽内贯穿有限位螺纹柱，所述小腿支撑架的侧壁上开设有矩形槽，所述矩形槽内滑动安装有连接机构。
12.可选的，所述大腿支撑架的侧壁上贯穿且固定有伺服电机二，所述伺服电机二的输出轴上贯穿且固定有圆轮一，圆轮一通过传动皮带与圆轮二传动连接，所述圆轮二贯穿且焊接在限位螺纹柱上。
13.可选的，所述小腿支撑架的侧壁上固定有矩形橡胶垫，所述矩形橡胶垫设置有两组，两组矩形橡胶垫呈镜像状设置在滑槽两侧的侧壁上。
14.可选的，所述小腿支撑架的侧壁上开设有凹槽，所述连接机构包括滑块，所述滑块的形状与凹槽相适配且与凹槽滑动连接，所述滑块的内部开设有矩形空槽，所述滑块的侧壁贯穿且铰接有夹板，所述夹板呈镜像状设置有两组。
15.可选的，所述夹板位于矩形空槽内的一端焊接有连杆，所述连杆的一侧设置有传动组件，所述传动组件包括齿条，所述齿条的侧壁上开设有限位槽，所述限位槽与固定块滑动连接，所述固定块的侧壁与矩形空槽的侧壁相固定，所述齿条的端部铰接有支撑板。
16.可选的，所述传动组件设置有两组，两组传动组件之间设置有齿轮，两组所述传动组件以齿轮的中心点为原点中心对称，所述齿轮的轴心处焊接有螺纹杆，且螺纹杆贯穿滑块的侧壁并与滑块的侧壁螺纹连接。
17.可选的，一组所述夹板与金属弹性片的一端相固定，所述金属弹性片的另一端与另一组所述夹板的侧壁相固定，两组所述夹板的侧壁上均固定有海绵垫。
18.可选的，所述小腿支撑架的侧壁上贯穿且螺纹连接有螺纹柱二，所述螺纹柱二的一端固定有转动把手，另一端转动安装有摩擦片，在需要对滑块的位置进行限定时，所述小腿支撑架的底端与底板的侧壁相固定，所述底板的侧壁上固定有脚垫，脚垫用于使用者脚部的放置。
19.可选的，所述大腿支撑架上设置有与小腿支撑架的侧壁设置相同的连接机构。
20.(三)有益效果
21.本发明提供了一种主动训练下肢外骨骼机器人。具备以下有益效果：
22.(1)、该主动训练下肢外骨骼机器人，通过设置有弹性件、大腿支撑架和螺母，使得使用者在进行训练锻炼的过程中，对其起到有效的支撑，通过设置有弹性件，能够整个外骨骼机器人在使用的过程中对连接处起到缓冲的效果，提升使用效果的同时能够避免设备因较大的冲击力而导致的设备损坏。
23.(2)、该主动训练下肢外骨骼机器人，通过设置有矩形橡胶垫，用于对限位螺纹柱提供摩擦力，在将限位螺纹柱上的螺母拧紧后能够使得大腿支撑架与小腿支撑架之间的位置得到限定，从而使得本下肢外骨骼机器人能够适用于不同身高的人群，能够提升设备的适用性。
24.(3)、该主动训练下肢外骨骼机器人，通过设置有连接机构，齿轮的轴心处焊接有螺纹杆，且螺纹杆贯穿滑块的侧壁并与滑块的侧壁螺纹连接，在对螺纹杆进行旋动的过程中，能够带动齿轮进行旋转，此时能够带动两组齿条相对或相向方向上进行移动，从而对两组齿条的位置进行调整，即对两组夹板的位置进行调整，能够适用于不同体型的人群，从而提升设备的适用性。
附图说明
25.图1为本发明整体装置的结构示意图；
26.图2为本发明图1中a部分放大的结构示意图；
27.图3为本发明小腿支撑架侧视的结构示意图；
28.图4为本发明连接机构俯视的结构示意图；
29.图5为本发明连接机构剖视的结构示意图；
30.图6为本发明图5中b部分放大的结构示意图；
31.图7为本发明传动组件的结构示意图。
32.图中：1、横板；2、髋关节连接杆；3、伺服电机一；4、大腿支撑机构；41、弹性件；42、伺服电机二；43、大腿支撑架；45、螺纹柱一；46、螺母；47、轴承；5、连接机构；51、滑块；52、夹板；53、海绵垫；54、连杆；55、传动组件；551、齿条；552、限位槽；553、固定块；554、支撑板；56、齿轮；57、摩擦片；58、螺纹柱二；59、转动把手；6、小腿支撑机构；61、限位螺纹柱；62、脚垫；63、底板；64、小腿支撑架；65、矩形橡胶垫；66、滑槽；67、矩形槽。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：一种主动训练下肢外骨骼机器人，包括横板1和髋关节连接杆2，髋关节连接杆2焊接在横板1的侧壁上，髋关节连接杆2的侧壁上贯穿且固定有伺服电机一3，伺服电机一3输出轴的端部连接有大腿支撑机构4，用于对大腿部位进行支撑，大腿支撑机构4的下方活动连接有小腿支撑机构6，用于对小腿部位进行支撑，大腿支撑机构4包括：
35.弹性件41，弹性件41的一端与伺服电机一3的输出轴相固定，另一端与螺纹柱一45的端部相固定，伺服电机一3用于对大腿支撑架43进行传动，起到辅助训练的效果，弹性件41为橡胶材质制成，能够整个外骨骼机器人在使用的过程中对连接处起到缓冲的效果，提升使用效果的同时能够避免设备因较大的冲击力而导致的设备损坏；
36.大腿支撑架43，螺纹柱一45贯穿大腿支撑架43，且大腿支撑架43的侧壁上镶嵌有轴承47，且轴承47的外圈的侧壁与大腿支撑架43的侧壁相固定；
37.螺母46，螺母46与轴承47的内圈的侧壁相固定；
38.小腿支撑机构6包括小腿支撑架64，小腿支撑架64的侧壁上开设滑槽66，滑槽66内贯穿有限位螺纹柱61，小腿支撑架64的侧壁上开设有矩形槽67，矩形槽67内滑动安装有连接机构5。
39.具体的，本实施例中大腿支撑机构4包括弹性件41、大腿支撑架43和螺母46，使得使用者在进行训练锻炼的过程中，对其起到有效的支撑，通过设置有弹性件41，能够整个外骨骼机器人在使用的过程中对连接处起到缓冲的效果，提升使用效果的同时能够避免设备因较大的冲击力而导致的设备损坏。
40.进一步的，大腿支撑架43的侧壁上贯穿且固定有伺服电机二42，伺服电机二42的输出轴上贯穿且固定有圆轮一，圆轮一通过传动皮带与圆轮二传动连接，圆轮二贯穿且焊接在限位螺纹柱61上，伺服电机二42用于对小腿支撑架64进行传动，起到辅助训练的效果。
41.小腿支撑架64的侧壁上固定有矩形橡胶垫65，矩形橡胶垫65设置有两组，两组矩形橡胶垫65呈镜像状设置在滑槽66两侧的侧壁上，用于对限位螺纹柱61提供摩擦力，在将限位螺纹柱61上的螺母拧紧后能够使得大腿支撑架43与小腿支撑架64之间的位置得到限定，从而使得本下肢外骨骼机器人能够适用于不同身高的人群，能够提升设备的适用性。
42.为了对使用者的腿部进行更好的夹持，设置有连接机构5，小腿支撑架64的侧壁上
开设有凹槽，连接机构5包括滑块51，滑块51的形状与凹槽相适配且与凹槽滑动连接，滑块51的内部开设有矩形空槽，滑块51的侧壁贯穿且铰接有夹板52，夹板52呈镜像状设置有两组。
43.夹板52位于矩形空槽内的一端焊接有连杆54，连杆54的一侧设置有传动组件55，传动组件55包括齿条551，齿条551的侧壁上开设有限位槽552，限位槽552与固定块553滑动连接，固定块553的侧壁与矩形空槽的侧壁相固定，齿条551的端部铰接有支撑板554，传动组件55设置有两组，两组传动组件55之间设置有齿轮56，两组传动组件55以齿轮56的中心点为原点中心对称，齿轮56的轴心处焊接有螺纹杆，且螺纹杆贯穿滑块51的侧壁并与滑块51的侧壁螺纹连接，在对螺纹杆进行旋动的过程中，能够带动齿轮56进行旋转，此时能够带动两组齿条551相对或相向方向上进行移动，从而对两组齿条551的位置进行调整，即对两组夹板52的位置进行调整，能够适用于不同体型的人群，从而提升设备的适用性。
44.为了保证两组夹板52的位置进行调整，一组夹板52与金属弹性片的一端相固定，金属弹性片的另一端与另一组夹板52的侧壁相固定，在两组连杆54均与齿条551呈相垂直状态下，此时金属弹性片未发生形变，两组夹板52的侧壁上均固定有海绵垫53，从而能够保护使用者的皮肤，提升设备的舒适性。
45.为了对滑块51的位置进行限位，在小腿支撑架64的侧壁上贯穿且螺纹连接有螺纹柱二58，螺纹柱二58的一端固定有转动把手59，另一端转动安装有摩擦片57，在需要对滑块51的位置进行限定时，只需要通过旋转转动把手59的方式，使摩擦片57与滑块51的侧壁紧密贴合，实现对滑块51位置进行限位的效果，小腿支撑架64的底端与底板63的侧壁相固定，底板63的侧壁上固定有脚垫62，脚垫62用于使用者脚部的放置。
46.本实施例中，大腿支撑架43上设置有与小腿支撑架64的侧壁设置相同的连接机构5，大腿支撑架43上的连接机构5用于对大腿进行夹持限位，小腿支撑架64上的连接机构5用于对小腿进行夹持限位。
47.值得注意的是，本实施例中的伺服电机一3和伺服电机二42均与计算机进行实时的连接，根据使用者腿部的恢复情况对其进行相关的主动康复训练活动。
48.工作时(或使用时)，使用者在进行使用的过程中，先根据自身的身高对大腿支撑机构4和小腿支撑机构6的长度进行调整。在对大腿支撑机构4的长度进行调整的过程中，旋转螺母46，使得螺纹柱一45与大腿支撑架43之间发生位移，进而可以对大腿支撑机构4的长度进行一定程度的调整。在对小腿支撑机构6长度进行调整的过程中，需先松开限位螺纹柱61上的螺母，然后调整至合适位置再锁死限位螺纹柱61上的螺母，在对大腿支撑机构4和小腿支撑机构6的长度进行调整时，需要同时对两组大腿支撑机构4和小腿支撑机构6的长度均进行调整且保持一致，有利于使用者的使用。
49.使用者脚部放置在脚垫62上，其大腿和小腿需放置在大腿支撑机构4和小腿支撑机构6上的连接机构5.
50.在对螺纹杆进行旋动的过程中，能够带动齿轮56进行旋转，此时能够带动两组齿条551相对或相向方向上进行移动，从而对两组齿条551的位置进行调整，即对两组夹板52的位置进行调整，能够适用于不同体型的人群，从而提升设备的适用性。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。