一种下肢康复训练机器人

摘要

本发明公开一种下肢康复训练机器人，该机器人包括外骨骼式机械结构和独立于该机械结构的控制系统两部分；所述外骨骼式机械结构包括由腰部机构左右对称依次连接的大腿机构和小腿机构；所述腰部机构与大腿机构连接处是仿人髋关节，所述大腿机构与小腿机构连接处为仿人膝关节；所述的腰部机构包括腰部连接板和与其左右对称连接的柔性连接板；所述的腰部机构、左、右大腿机构和左、右小腿机构分别安装有把人体的相应部位与机器人连接在一起的柔性连接带；所述控制系统独立于机器人的机械结构，通过数据线与机器人本体连接在一起，并进行康复训练控制，包括硬件和软件，所述软件包括用户模块、实时控制模块和康复效果评价模块。

主权项

一种下肢康复训练机器人，该机器人包括外骨骼式机械结构和独立于该机械结构的控制系统两部分；所述外骨骼式机械结构包括由腰部机构左右对称依次连接的大腿机构和小腿机构；所述腰部机构与大腿机构连接处是仿人髋关节结构，具有三个自由度，其中，大腿屈伸的髋关节自由度为提供向前行走动力的主动自由度，采用髋关节直流伺服力矩电机和谐波齿轮减速进行驱动，其余两个自由度为小范围的被动自由度，分别是侧方外展内收运动自由度和旋内旋外运动自由度，由腰部机构与大腿机构连接的柔性连接板提供；所述大腿机构与小腿机构连接处为仿人膝关节，具有一个膝关节屈伸自由度，采用膝关节直流伺服力矩电机和谐波齿轮减速驱动；所述的腰部机构包括腰部连接板和与其左右对称连接的柔性连接板；所述的腰部机构、左、右大腿机构和左、右小腿机构分别安装有把人体的相应部位与机器人连接在一起的柔性连接带；所述控制系统独立于机器人的机械结构，通过数据线与机器人本体连接在一起，并进行康复训练控制，包括硬件和软件；所述硬件部分包括计算机和与其数据线分别连接的显示器，多轴运动控制卡，驱动器、位置传感器和力传感器；所述位置传感器有四个，分别集成在四个直流伺服力矩电机内，通过数据线输出膝关节和膝关节的运动信息；所述力传感器有四个，分别安装在所述左、右大腿机构和左、右小腿机构的柔性连接带中，用于通过数据线输出患者下肢与机器人之间的干涉力；所述软件包括用户模块、实时控制模块和康复效果评价模块；其中，用户模块提供友好的人机界面，实现传感器数据的采集和存储，运动训练参数的输入和状态显示，虚拟场景的生成以及组网和通讯功能；实时控制模块主要提供康复训练中所用的康复控制策略，包括多轴运动控制卡初始化和辅助站立控制、被动步态行走控制、助力行走控制、阻抗控制四种运动控制策略，并能实现不同的步速控制；康复效果评价模块包括数据库和康复效果评价策略，用于记录训练数据和分析康复训练效果。