[发明专利]一种用于下肢康复治疗的智能医疗机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种康复治疗医疗机器人。

背景技术

据2011年《中国老龄事业统计公报》显示，我国60岁以上老人1.85亿，其中4625万骨关节炎严重，急需助行产品解决生活困难。全国第二次残疾人口普查结果估算，残疾人总数为8296万，其中肢体残疾2412万，他们需要助力助行产品的帮助。我国有脑中风患者715万，其中四分之一需要接受康复训练，需要仿人机器人产品帮助恢复。把外骨骼技术和康复训练结合起来，采用外骨骼康复机器人进行肢体的康复训练，可以通过人的“智力”来控制外骨骼机器人，使用机器人的“体力”来带动患者的康复运动。这种方式不仅可以继承目前针对脑溢血、脑中风、肌肉萎缩、脊髓损伤以及功能衰退等患者所采用的康复模式和方法，还有可能彻底解决这些康复训练方法中存在的问题。

目前的康复治疗多采用人工治疗方式，主要缺点包括以下几个方面：1)人力成本高，且不同康复治疗师之间存在差异性；2)治疗过程中和治疗结束后较难采用客观数据进行评价；3)康复治疗师没有数据支撑，无法对不同阶段的患者采用客观的定制化化方案进行优化治疗；4)尤其对于前期患者，难以通过人工方式实现直立行走，不利于患者的身体内部循环和加速康复。

中国专利CN2815338Y是一种仰卧式下肢康复训练机器人，采用力矩电机、齿轮箱等驱动方式。中国发明专利CN101623547A是一种截瘫患者用下肢康复医疗机器人，采用底座、康复下肢训练装置、计算机控制系统的方式，实现坐式康复训练。目前公开专利中提及的康复训练机器人均存在不能恢复人体直立行走，且存在智能性不强等缺点。因此进一步研究一种具有自适应控制功能，与云平台、大数据及虚拟现实等结合的智能医疗机器人具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于下肢康复治疗的智能医疗机器人，控制精度高，智能性强，能够对患者进行直立行走的康复训练。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于下肢康复治疗的智能医疗机器人，包括下肢外骨骼机器人系统、悬吊系统、运动传速系统、旋转系统、重心自平衡系统、云平台显示系统、嵌入式控制系统和传感器系统；

所述的运动悬吊系统通过立柱安装于运动传速系统上方，进行下肢康复治疗的患者通过悬吊系统进行减重和位置保持，在运动传速系统上直立行走；

所述运动传速系统的上表面按照设定的速度平移；

所述的下肢外骨骼机器人系统通过旋转系统安装在立柱上，能够绕立柱旋转，当下肢外骨骼机器人系统旋转至运动传速系统上方时，将患者下肢与下肢外骨骼机器人系统进行连接固定，由下肢外骨骼机器人系统带动患者下肢进行训练；

所述的下肢外骨骼机器人系统和旋转系统之间通过重心自平衡系统连接，跟随患者行走时的重心变化调节下肢外骨骼机器人系统的高度；

所述的传感器系统采集下肢外骨骼机器人系统、运动传速机构的运行参数及患者的人体参数，传输至嵌入式控制系统，并通过所述的云平台显示系统接收嵌入式控制系统显示；

所述的嵌入式控制系统实现下肢外骨骼机器人系统、悬吊系统、运动传速系统、旋转系统、重心自平衡系统、云平台显示系统及传感器系统的自适应控制、模态切换和智能高精度作动，并通过云平台对外进行信息交互。

所述的下肢外骨骼机器人系统包括髋关节水平悬臂梁、髋关节轴承、髋关节盘式电机、大腿结构、膝关节轴承、膝关节盘式电机和小腿结构；所述的髋关节水平悬臂梁两端分别通过髋关节轴承连接大腿结构一端，并通过髋关节盘式电机驱动大腿结构绕髋关节轴承转动；所述大腿结构的另一端通过膝关节轴承连接小腿结构，并通过膝关节盘式电机驱动小腿结构绕膝关节轴承转动。

所述的悬吊系统包括减重电机、减重弹簧、动滑轮机构和悬吊电机；所述的减重电机固接立柱，减重电机输出端通过减重弹簧连接悬吊电机，所述的减重弹簧和悬吊电机之间通过动滑轮系统转换运动方向；所述的悬吊电机提拉穿绑在患者身上的绷带。

所述的运动传速系统包括步进电机和履带机构，步进电机通过履带机构的圆柱形轴带动履带机构进行滚转运动。

所述的旋转系统采用电机驱动的形式实现下肢外骨骼机构的旋入和旋出，旋入和旋出的极限位置均安装有超声波测距装置和红外传感器，旋转系统到达极限位置后切断电机供电。

所述的重心自平衡系统包括上悬臂梁、下悬臂梁和弹簧机构；平行的上悬臂梁和下悬臂梁在旋转系统和下肢外骨骼机器人系统之间连接构成四连杆机构，四连杆机构和下肢外骨骼机器人系统之间通过弹簧机构连接。