[发明专利]穿戴式柔性下肢康复机器人

权利要求书

1.穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，包括：大腿模块、关节模块和负载模块；

所述大腿模块包括大腿框架，所述大腿框架内分别设有一对双出杆气缸，每一个双出杆气缸的一端通过气路连接比例阀，另一端连接拉力传感器，所述拉力传感器通过动力传送机构连接关节模块；

所述关节模块包括关节框架，所述关节框架的两侧分别安装串联弹性驱动器，所述串联弹性驱动器与动力传送机构连接；

所述负载模块包括一对侧板，所述侧板分别与关节框架两侧的串联弹性驱动器连接；所述一对侧板之间连接小腿延长件；

所述串联弹性驱动器包括动力盘、弧形弹簧和传动套筒，所述动力盘一侧开有设定范围的腰型槽，另一侧开有钢索连接槽；所述弧形弹簧安装在腰型槽内，在每个弧形弹簧的末端通过弹簧底座固定在腰型槽内，所述传动套筒与负载模块上的传动销配合；

初始状态下，弧形弹簧具有一定的压缩量，保证传动套筒处于圆弧形长槽的中间位置，当动力盘旋转时，一组弧形弹簧被压缩，另一组弧形弹簧被放松，被压缩的弧形弹簧将动力传递到一对传动套筒上，最终带动负载模块摆动；

所述动力传送机构包括钢索和导轮，所述拉力传感器具有两个连接点，每一个连接点均连接钢索的一端，钢索的另一端通过导轮与串联弹性驱动器连接；

所述负载模块还包括：U型连接板和导向连接板；一对侧板通过U型连接板连接在一起，U型连接板上下分别安装有磁环编码器和倾角传感器，一对侧板的底端安装有小腿延长杆的连接板；每个侧板上加工有与传动套筒配合的传动销。

2.如权利要求1所述的穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，还包括：气动安全回路，所述气动安全回路包括依次串联连接的高速换向阀和单向节流阀；所述高速换向阀与总气源连接，所述单向节流阀与比例阀分别连接。

3.如权利要求2所述的穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，所述大腿框架外侧安装有紧急按钮，按一次紧急按钮时，高速换向阀和比例阀同时迅速失电复位，此时双出杆气缸的两腔通过比例阀的中位，经过单向节流阀的节流口，与大气导通，以指数递减形式排气，并使双出杆气缸稳定地转换到自由状态；

进一步地，需要锁定康复机器人的关节运动时，按两次紧急按钮，两比例阀同时在相同位置上全开，此时双出杆气缸同时输出相同大小的力。

4.如权利要求1所述的穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，所述一对双出杆气缸的两端通过U行连接板固定在大腿框架内，所述双出杆气缸靠近比例阀的一端安装有活塞杆保护罩。

5.如权利要求1所述的穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，所述双出杆气缸的侧面安装用于测量活塞的位移磁感应式位移传感器；

进一步地，在比例阀与双出杆气缸的连接气路上设置用于监测每个气缸两侧腔室气体压力的压力传感器。

6.如权利要求1所述的穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，所述大腿框架尾部设置集成端口，所有线缆和气管均集成在所述集成端口处。

7.如权利要求1所述的穿戴式柔性下肢康复机器人，其特征在于，初始状态下，穿戴式柔性下肢康复机器人的关节处于自由状态，开始康复训练时，在控制信号的驱动下，两个比例阀的阀芯分别在设定方向上打开一定开口，进而分别对应控制两个双出杆气缸按照设定的速度或输出力伸出或缩回，活塞杆的运动经过拉力传感器以及动力传送机构将动力分别传递到两个串联弹性执行器上，串联弹性执行器柔性地将自身的运动传递到一对侧板上，从而实现负载模块按照设计步态摆动，最终带动患者的下肢康复运动。