一种坐式下肢康复训练机器人的制作方法

1.本发明涉及康复医疗器械技术领域，尤其涉及一种坐式下肢康复训练机器人。


背景技术：

2.脑血管病是我国死亡率和致残率最高的疾病之一。在脑卒中患者的康复过程中，踝关节周围肌肉的痉挛和/或挛缩严重限制了他们的行走以及独立生活能力。
3.脑卒中患者痉挛和/或挛缩的产生归因于脑血管疾病后神经反射的变化，以及持续性肌张力过大造成的相关肌肉/肌腱组织短缩。临床上常见的预防及治疗方法是关节的被动运动，治疗师用手或者利用“连续被动拉伸”装置带动病人的踝关节在其运动范围内往复运动，通过对踝关节周围肌肉的拉伸达到预防或者改善痉挛和/或挛缩的目的。研究显示踝关节持续的被动运动对减少受试者踝关节僵硬有一定效果。然而，这两种方法的局限性也很明显。首先，踝关节活动范围的确定取决于治疗师或者病人的主观感受，因此肌肉往往不能够在关节的最大运动范围下得到充分的拉伸。其次，现有的“连续被动拉伸”装置缺乏运动过程中相关肌肉的神经信号的实时反馈，只是单纯的带动脚踝往复运动，康复效果不是很明显。
4.坐式下肢康复训练机器人的主要目的是利用自动化设备帮助行走能力弱或无行走能力的患者进行科学有效的下肢康复训练，以提高关节活动度，防止肌肉萎缩，促进身体血液循环，从而帮助患者正常行走，参与正常的社会生活。传统下肢康复训练机器人主要由座椅、下肢外骨骼和可视化显示装置3部分组成。虽然传统的机器人在功能上能够满足一般患者对下肢康复训练的基本需要，但是在外观上还存在机械感较强、缺少人性化、造型风格不统一的缺点；而且对于不同身高、体型的患者不能普遍适用，在人机交互适应性方面还有待提高。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种下肢康复训练机器人，所述康复训练机器人包括中央处理单元，所述中央处理单元用于对所述训练机器人的采集参数及执行参数进行运算，用于承载患者重量的机器装置的机身，机身上是有用于患者乘坐的座椅及靠背，所述机身下方设置有机身底座和轮子，机身前方设置有可供患者使用的显示屏，所述显示屏通过显示屏支撑杆与康复训练机器人连接，从机身前侧延展出外骨骼支撑部件，所述外骨骼支撑部件的一端与机身连接，另一端设置有外骨骼旋转轴，所述外骨骼旋转轴中包括驱动电机，用于微量改变旋转轴的旋转阻尼，旋转轴与脚部踏板连接，所述脚部踏板可以围绕所述外骨骼旋转轴旋转。
6.更进一步地，所述显示屏用于显示信息，所述显示屏进一步包括可触屏输入功能，用于接收患者对所述训练机器人的参数输入。
7.更进一步地，所述接收患者对所述训练机器人的参数输入进一步包括：患者通过触摸屏控制所述座椅及靠背的开合角度。
8.更进一步地，所述接收患者对所述训练机器人的参数输入进一步包括：患者通过触摸屏控制所述外骨骼旋转轴的旋转阻尼强度。
9.更进一步地，所述显示屏通过显示屏支撑杆的移动调整显示屏与患者的可视角度。
10.更进一步地，所述训练机器人包括配套的感测患者状态的传感器，患者在进行康复训练前，将传感器通过静电吸附的方式与患者的胫骨、腓肠肌等反应下肢运动的肌肉群进行连接，采集患者相应肌肉表面的采集参数，并将所述采集参数发送至中央处理单元，其中，所述采集参数包括扭矩信号和所述倾角传感器传来的倾角信号，并将各肌肉表面的电信号、扭矩信号和倾角信号传入中央处理单元，所述中央处理段元计算模块通过计算得到所述外骨骼旋转轴中的电机在拉伸过程中速度、转向和输出力矩的计算值，在根据用户的情况改变点击旋转阻尼强度。
11.更进一步地，所述脚部踏板的内测与脚接触部分设置有速度感测器，检测患者在旋转周轴支持的最大范围内的患者的运动轨迹的速度最大值，根据所述速度最大值规范患者的预设运动轨迹。
附图说明
12.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
13.图1是本发明的一种下肢康复训练机器人的结构图。
14.1为靠背；2为机身；3为机身底座；4为轮子；5为显示屏；6为显示屏支撑杆；7为外骨骼支撑部分；8为外骨骼旋转轴；9为脚部踏板。
具体实施方式
15.实施例一
16.如图1所示，本发明提供了一种下肢康复训练机器人，所述康复训练机器人包括中央处理单元，所述中央处理单元用于对所述训练机器人的采集参数及执行参数进行运算，用于承载患者重量的机器装置的机身，机身上是有用于患者乘坐的座椅及靠背，所述机身下方设置有机身底座和轮子，机身前方设置有可供患者使用的显示屏，所述显示屏通过显示屏支撑杆与康复训练机器人连接，从机身前侧延展出外骨骼支撑部件，所述外骨骼支撑部件的一端与机身连接，另一端设置有外骨骼旋转轴，所述外骨骼旋转轴中包括驱动电机，用于微量改变旋转轴的旋转阻尼，旋转轴与脚部踏板连接，所述脚部踏板可以围绕所述外骨骼旋转轴旋转。
17.更进一步地，所述显示屏用于显示信息，所述显示屏进一步包括可触屏输入功能，用于接收患者对所述训练机器人的参数输入。
18.更进一步地，所述接收患者对所述训练机器人的参数输入进一步包括：患者通过触摸屏控制所述座椅及靠背的开合角度。
19.更进一步地，所述接收患者对所述训练机器人的参数输入进一步包括：患者通过触摸屏控制所述外骨骼旋转轴的旋转阻尼强度。
20.更进一步地，所述显示屏通过显示屏支撑杆的移动调整显示屏与患者的可视角度。
21.更进一步地，所述训练机器人包括配套的感测患者状态的传感器，患者在进行康复训练前，将传感器通过静电吸附的方式与患者的胫骨、腓肠肌等反应下肢运动的肌肉群进行连接，采集患者相应肌肉表面的采集参数，并将所述采集参数发送至中央处理单元，其中，所述采集参数包括扭矩信号和所述倾角传感器传来的倾角信号，并将各肌肉表面的电信号、扭矩信号和倾角信号传入中央处理单元，所述中央处理段元计算模块通过计算得到所述外骨骼旋转轴中的电机在拉伸过程中速度、转向和输出力矩的计算值，在根据用户的情况改变点击旋转阻尼强度。
22.在本实施例中，对于下部分的脚部踏板，可以进行限位设置，限制脚部踏板摆动范围的机械安全限位机构，所述机械安全限位机构可以通过例如摆动销和定位销来组合进行限定；所述摆动销可以设置于于脚部踏板连接的外骨骼旋转轴上，所述康复机器人的主体机身的一侧设置有多个定位销孔，定位销可以设置在所所述康复机器人的主体机身的一侧设置有多个定位销孔中的任一或任意数量的销孔中。
23.更进一步地，所述脚部踏板的内测与脚接触部分设置有速度感测器，检测患者在旋转周轴支持的最大范围内的患者的运动轨迹的速度最大值，根据所述速度最大值规范患者的预设运动轨迹。
24.实施例二
25.在本实施例中，以主要解决坐式下肢康复机器人的患者在进行康复时的运动不规范问题，以此，本实施例进一步提供了一种下肢康复训练机器人，所述康复训练机器人包括中央处理单元，所述中央处理单元用于对所述训练机器人的采集参数及执行参数进行运算，用于承载患者重量的机器装置的机身，机身上是有用于患者乘坐的座椅及靠背，所述机身下方设置有机身底座和轮子，机身前方设置有可供患者使用的显示屏，所述显示屏通过显示屏支撑杆与康复训练机器人连接，从机身前侧延展出外骨骼支撑部件，所述外骨骼支撑部件的一端与机身连接，另一端设置有外骨骼旋转轴，所述外骨骼旋转轴中包括驱动电机，用于微量改变旋转轴的旋转阻尼，旋转轴与脚部踏板连接，所述脚部踏板可以围绕所述外骨骼旋转轴旋转。述训练机器人包括配套的感测患者状态的传感器，患者在进行康复训练前，将传感器通过静电吸附的方式与患者的胫骨、腓肠肌等反应下肢运动的肌肉群进行连接，采集患者相应肌肉表面的采集参数，并将所述采集参数发送至中央处理单元，其中，所述采集参数包括扭矩信号和所述倾角传感器传来的倾角信号，并将各肌肉表面的电信号、扭矩信号和倾角信号传入中央处理单元，所述中央处理段元计算模块通过计算得到所述外骨骼旋转轴中的电机在拉伸过程中速度、转向和输出力矩的计算值，在根据用户的情况改变点击旋转阻尼强度。所述脚部踏板的内测与脚接触部分设置有速度感测器，检测患者在旋转周轴支持的最大范围内的患者的运动轨迹的速度最大值，根据所述速度最大值规范患者的预设运动轨迹。
26.在本实施例中，处于安全考虑，在机器人主体的一次设置有紧急制动装置，用于在突发情况下将脚部踏板复位并外骨骼旋转轴的旋转阻尼调整为最大。
27.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包
括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
29.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

技术特征：
1.一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述康复训练机器人包括中央处理单元，所述中央处理单元用于对所述训练机器人的采集参数及执行参数进行运算，用于承载患者重量的机器装置的机身，机身上是有用于患者乘坐的座椅及靠背，所述机身下方设置有机身底座和轮子，机身前方设置有可供患者使用的显示屏，所述显示屏通过显示屏支撑杆与康复训练机器人连接，从机身前侧延展出外骨骼支撑部件，所述外骨骼支撑部件的一端与机身连接，另一端设置有外骨骼旋转轴，所述外骨骼旋转轴中包括驱动电机，用于微量改变旋转轴的旋转阻尼，旋转轴与脚部踏板连接，所述脚部踏板可以围绕所述外骨骼旋转轴旋转。2.如权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述显示屏用于显示信息，所述显示屏进一步包括可触屏输入功能，用于接收患者对所述训练机器人的参数输入。3.如权利要求2所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述接收患者对所述训练机器人的参数输入进一步包括：患者通过触摸屏控制所述座椅及靠背的开合角度。4.如权利要求3所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述接收患者对所述训练机器人的参数输入进一步包括：患者通过触摸屏控制所述外骨骼旋转轴的旋转阻尼强度。5.如权利要求3所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述显示屏通过显示屏支撑杆的移动调整显示屏与患者的可视角度。6.如权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述训练机器人包括配套的感测患者状态的传感器，患者在进行康复训练前，将传感器通过静电吸附的方式与患者的胫骨、腓肠肌等反应下肢运动的肌肉群进行连接，采集患者相应肌肉表面的采集参数，并将所述采集参数发送至中央处理单元，其中，所述采集参数包括扭矩信号和所述倾角传感器传来的倾角信号，并将各肌肉表面的电信号、扭矩信号和倾角信号传入中央处理单元，所述中央处理段元计算模块通过计算得到所述外骨骼旋转轴中的电机在拉伸过程中速度、转向和输出力矩的计算值，在根据用户的情况改变点击旋转阻尼强度。7.如权利要求6所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，所述脚部踏板的内测与脚接触部分设置有速度感测器，检测患者在旋转周轴支持的最大范围内的患者的运动轨迹的速度最大值，根据所述速度最大值规范患者的预设运动轨迹。8.如权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人，其特征在于，对于下部分的脚部踏板进行限位设置，限制脚部踏板摆动范围的机械安全限位机构，所述机械安全限位机构可以通过例如摆动销和定位销来组合进行限定；所述摆动销可以设置于于脚部踏板连接的外骨骼旋转轴上，所述康复机器人的主体机身的一侧设置有多个定位销孔，定位销可以设置在所所述康复机器人的主体机身的一侧设置有多个定位销孔中的任一或任意数量的销孔中。

技术总结
本发明公开了一种下肢康复训练机器人，所述康复训练机器人包括中央处理单元，所述中央处理单元用于对所述训练机器人的采集参数及执行参数进行运算，用于承载患者重量的机器装置的机身，机身上是有用于患者乘坐的座椅及靠背，所述机身下方设置有机身底座和轮子，机身前方设置有可供患者使用的显示屏，所述显示屏通过显示屏支撑杆与康复训练机器人连接，从机身前侧延展出外骨骼支撑部件，所述外骨骼支撑部件的一端与机身连接，另一端设置有外骨骼旋转轴，所述外骨骼旋转轴中包括驱动电机，用于微量改变旋转轴的旋转阻尼，旋转轴与脚部踏板连接，所述脚部踏板可以围绕所述外骨骼旋转轴旋转。患者通过触摸屏控制所述外骨骼旋转轴的旋转阻尼强度。旋转阻尼强度。旋转阻尼强度。


技术研发人员：彭凯 骆健雄 周黄文
受保护的技术使用者：广州穗海新峰医疗设备制造股份有限公司
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/3/8