[发明专利]一种支持全向移动的下肢康复助行机器人及控制方法

说明书

本发明涉及一种支持全向移动的下肢康复助行机器人，其中车体模块用于机器人的全向移动以实现与使用者的协同运动；升降模块连接在车体模块上，用于扶持与减轻使用者负载；支撑模块连接在升降模块上，具有三个被动自由度，用于给使用者一定自由运动空间，实现使用者和机器人的柔性连接，并检测使用者的位移信息；拉力模块连接在支撑模块上，用于检测使用者与机器人之间的相互作用力，并为机器人的车体模块和升降模块的控制提供反馈信息；快接模块与拉力模块相连，用于使用者和机器人之间的快速连接与分离。本发明还涉及上述机器人的控制方法。本发明能跟随病人进行全方位移动，使病人在真实的步行条件下进行康复运动。

技术领域

本发明涉及康复医疗器械技术领域，特别是涉及一种支持全向移动的下肢康复助行机器人。

背景技术

据资料统计，我国现有脑卒中患者约为1000多万人，每年新增患者超过250余万人，且随着老龄化的加剧，患者人数会不断增加。在这些患者中，有70％～80％的患者会留有不同程度的下肢运动障碍。但医学研究显示，这种神经损伤引起的运动功能障碍是可以通过针对肢体的特定功能进行主动或者被动的重复性训练来进行治疗的。

在传统的康复运动训练治疗过程中，患者通常需要由医生辅助进行各单项或综合项目的运动训练，但这存在一定的局限性：1、相对于庞大的患者群，医生的人数极其不足；2、医生的劳动强度大，难以长时间帮助患者进行康复训练，容易导致训练时间少于取得最佳治疗效果所必需的时间；3、训练时医生常需要采取不合理的站坐姿，这会对医生的健康产生不利影响；4、不能进行重复训练和治疗效果的实时监测，没有对患者的直接反馈，不利于根据恢复效果调整训练计划。基于以上几点，因此急需开发下肢康复机器人来辅助医生进行康复训练。

目前主流的下肢康复机器人类型为外骨骼式、把手扶持式及绳索驱动式三种。

专利CN 102670379 A公开了一种移动式可穿戴下肢康复机器人，该机器人包括外骨骼支架和下肢外骨骼，其中：下肢外骨骼用于患者行走，并提供步态分析和康复训练；外骨骼支架则用来固定患者和康复机器人，支架底座四个端部均安装有支架滚轮。

专利CN 101803988公开了一种多功能助立助行康复机器人。该机器人包括机械助立装置、底盘移动装置、监测控制装置。机械助立装置通过电动推杆带动扶手装置，辅助病人摆动双臂。底盘通过四个麦克纳姆轮和四个电机实现全方位移动。监控装置包括视觉传感器、测距传感器、六维力传感器和压力传感器阵列。

专利CN 101862255 A公开了一种绳索牵引下肢步态康复机器人，该机器人包括框架、跑步机、绳索牵引系统、连杆系统和角度传感器。该机器人通过绳索牵引方式帮助使用者进行康复训练。

外骨骼式康复机器人主要针对完全没有行走能力或行走能力极其低下的患者。由于采用外骨骼假肢机构强制带动病人进行运动这种康复方式，其对患者行走中骨盆和下肢的活动自由度会有很大的限制作用，从而容易使肌肉的运动发力模式与正常人不一样。

把手扶持式康复机器人要求病人依靠手部力量支撑身体，对病人体力要求较高，且不适用于手部受伤或手部力量较弱的病人。对正常步行康复，难于进行手脚协调康复训练。

绳索驱动式康复机器人结构简单，但体积一般较大，通常适用于跑步机等底盘固定式康复器械，在应用于移动式康复器械时，由于绳索上分力的存在，减重控制难以较高的精度。

此外，上述专利中提到的康复机器人，均不具备帮助病人做横向、旋转、斜向等运动时的康复训练。如专利CN 102670379 A，没有闭环反馈，缺乏对病人步行状态的自适应调整功能。专利CN 101803988，采用测距传感器监测病人步态，不能对病人的横向运动，斜向运动或者旋转等进行检测，不能使机器人做相应运动，从而配合病人进行康复治疗。

发明内容