[发明专利]一种康复步态轨迹发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种下肢康复训练步态轨迹发生器，属于康复机器人领域。用于因脑瘫、偏瘫、中风或意外事故等造成的步行障碍患者，进行物理康复治疗的恢复性训练。

背景技术

世界上许多国家正逐渐进入老龄化社会，同时，因脑瘫、偏瘫、中风等医学疾病或意外事故造成的下肢运动障碍患者不断增多。临床医学证明，除了药物治疗和手术治疗外，对这类患者进行必要的康复训练可以防止关节挛缩，有助于肌肉功能性恢复，提高患者的最终恢复程度。由于患者行动不便或体力等方面原因，不能单独完成康复训练，传统的康复训练需要专业的护理人员帮助实施，增加了护理的成本和难度。康复机器人正是伴随着这一难题而出现的康复医疗器械，康复步态轨迹发生器作为康复设备的核心部件，得到了世界上许多国家的重视。步态训练不仅可以重新建立患者的步行姿势，还可以维持下肢关节的协调运动，能够明显提高患者下肢功能性障碍的恢复程度，是下肢康复训练的主要方式。利用康复步态轨迹发生器，可以对患者进行科学的训练，实时跟踪和调整训练程度，提高训练效果。

申请号为201110292009.0的中国专利文献公开了一种“外骨骼可穿戴下肢康复机器人”，是使用谐波减速器与盘式电机驱动，以外骨骼可穿戴方式与人体关节相连，实现患者的训练；外骨骼可穿戴方式需要附着于人体下肢，但其增加了人机交互接触及其控制的困难，加大了训练者的训练复杂程度。

申请号为200710067191.3的中国专利文献公开了“一种气动式多体位外骨骼下肢康复训练机器人”，将外骨骼训练装置和计算机控制系统结合，采用物理疗法和作业疗法，实现患者的主动步态，被动力控制步态，被动阻尼可调步态等模式；运用连杆机构方式配合气动驱动，实施相关康复训练，但其无法实施精确的步态训练及其相关控制。

“Dynamic Lower Limb Rehabilitation Robotic Apparatus and Method of Rehabilitating Human Gait”(US2011/0288455A1)利用人体所受地球的自然力和肌骨骼动力学的优点来治疗患者，在不用人工或者机械外力介入来抬高下肢的情况下进行步态康复训练，缺乏康复器械的主动干预，无法对人体下肢实施一个标准的物理激励。

“Method and Orthotic System for Rehabilitating Neurologically Impaired Gait”(US2011/0105969A1)利用带有足底托盘的踝关节支架等装置实现神经性受损步态的康复训练，其训练功能侧重于步态的矫形和支撑的平衡性，不涉及主动驱动及标准的步态康复训练。

“Apparatus and Method for Lower-limb Rehabilitation”（US2007/0043308A1）能使患者实现两条下肢的独立训练，通过检测下肢关节角度的变化及负载的大小来判定训练进程和强度，从而进行康复治疗，但无法实施标准的步态训练。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种康复步态轨迹发生器，以足部牵引的方式，为下肢康复训练提供一种拟合下肢步态轨迹的标准步态激励，匹配驱动的各种控制模式，实施康复训练策略，精确、方便地实现人体下肢髋关节、膝关节、踝关节的运动训练，激活下肢肌肉与神经关联映射，以期获得更好的康复效果和康复评判。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明康复步态轨迹发生器的结构特点是：包括动力单元、传动单元和运动轨迹发生单元；

所述动力单元的结构设置为：安装于电机法兰上驱动电机的输出轴经联轴器与传动链轮轴相连接；

所述传动单元的结构设置为：所述传动链轮轴由固定安装于底板上“T”型轴承座简支，安装于传动链轮轴上的传动链轮与传动链条相啮合，由所述传动链条将拖动力传递到安装于小链轮轴上的拖动小链轮，以所述小链轮轴挂载运转小链轮，设置大链轮轴挂载运转大链轮，在所述运转小链轮和运转大链轮之间设置运转链条；

所述运动轨迹发生单元由多约束负载机构和“工”字型导轨组成；

所述多约束负载机构是在“工”字型导轨的不同面上设置各相互约束的轴承，包括：与导轨的侧面产生接触力的一对力矩平衡轴承；与导轨的滚轮运行面产生接触力的挡圈型滚轮滚针轴承；以及与导轨的内槽面产生接触平衡力的第一实体滚针轴承和第二实体滚针轴承；以所述滚轮运行面和内槽面形成步态约束轨迹，所述滚轮运行面和内槽面在两端的圆弧段为同心、在中部的直线段为相互平行；