[发明专利]一种多自由度自适应膝关节康复训练外骨骼

说明书

本发明涉及一种多自由度自适应膝关节康复训练外骨骼，该外骨骼包括大腿绑带、固定壳、自适应随动装置、小腿驱动板和小腿绑带，所述的自适应随动装置包括主动带轮、同步带轮、过渡带轮、从动带轮、上连接板和下连接板，将本发明的外骨骼通过大腿绑带和小腿绑带分别固定在患者同一条腿上的大腿和小腿上，通过驱动带驱动主动带轮带动与其同轴固定的同步带轮，同步带轮通过上传动带将动力传递到过渡带轮，过渡带轮通过下传动带将动力继续传递至从动带轮，从动带轮带动与其固定的小腿驱动板进行摆动，小腿驱动板通过小腿绑带带动小腿进行摆动，通过该外骨骼带动小腿进行往复摆动从而达到对膝关节进行屈膝康复训练的目的，本发明结构紧凑、适应性好。

技术领域

本发明涉及医疗康复器械的技术领域，特别涉及一种多自由度自适应膝关节康复训练外骨骼。

背景技术

随着科技的进步，社会医疗卫生事业的普及，康复型机器人也随之迅速发展起来。下肢康复型外骨骼机器人隶属于康复机器人，可代替传统医疗康复师对肢体障碍的患者进行一对一康复训练，通过肢体运动对受伤的肌肉进行训练，刺激神经系统的修复与再生，使受伤部位得到最大程度的恢复或重建，从而最终达到恢复患者独立行走的能力。下肢康复型外骨骼是通过人机间的物理接触交互实现辅助人体腿伸直状态，步行等功能，并且需要承担部分人体重量，因而下肢外骨骼需要具有支撑功能并且应与人体具备良好的耦合性。目前，国内外许多医疗机构和科研单位高度重视下肢外骨骼康复机器人的研究。膝关节是人体下肢中最大的关节，并且结构最为复杂，因而在下肢外骨骼的研究过程中对膝关节外骨骼结构研究尤为重要。在膝关节外骨骼模型的建立过程中，研究者往往认为下肢外骨骼和人体在膝关节处具有良好的耦合性，两者的运动是一致的。但是人体生理膝关节瞬时运动中心曲线取决于胫骨与股骨的物理结构和形状铰接面，且每个人的膝关节具有独特性和唯一性；同时，在穿戴训练的过程中，外骨骼和人体之间会产生的滑动摩擦，导致下肢外骨骼和人体在膝关节之间存在着或多或少的位置偏差，其偏差越大，人体和外骨骼的物理接触界面产生的接触压力就会越大，那么穿戴者的膝关节和附近的软组织就会承受更大的附加载荷，轻者会造成穿戴者产生不舒适感，重者会造成穿戴者的二次伤害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种多自由度自适应膝关节康复训练外骨骼。

具体内容如下：一种多自由度自适应膝关节康复训练外骨骼，该外骨骼包括大腿绑带、固定壳、自适应随动装置、小腿驱动板和小腿绑带，其特征在于：

所述的自适应随动装置包括主动带轮、同步带轮、过渡带轮、从动带轮、上连接板和下连接板，所述的固定壳为具有一定厚度的空腔体，固定壳的上端呈凹字状，斜下方设有皮带过槽，并在上端凹陷部位固定一根竖直向上的固定柱，在固定柱的一侧面上垂直固定一个水平的连接体并在连接体的自由端上水平固定一个大腿绑带，所述的主动带轮与同步带轮同轴固定在一起并通过转动副固定在固定壳的空腔体内，在固定壳上端凸起的部分上分别设有一个设置竖直贯穿的通孔，在固定壳空腔的内侧面上固定两个分别位于通孔的正下方且与通孔相对应的转向滑轮，驱动带绕过主动带轮后其两端分别绕过转向滑轮并从对应的通孔内穿出固定壳，所述的上连接板的一端铰接在固定壳的一侧面上，上连接板在固定壳上的铰接轴线与主动带轮的轴线共线，上连接板与绑紧带分别位于固定壳的两侧，所述的同步带轮位于主动带轮与上连接板之间，所述的下连接板的一端与上连接板的另一端铰接且与固定壳位于上连接板的同一侧面，所述的过渡带轮为通过转动副同轴固定在上连接板与下连接板铰接点上的具有双轮槽的带轮，过渡带轮上内侧的轮槽与同步带轮通过上传动带连接形成带传动，所述的从动带轮通过转动副固定在下连接板的另一端，从动带轮与过渡带轮上的外侧的轮槽通过下传动带连接形成带传动，所述的小腿驱动板的上端固定在从动带轮的一侧面上，在小腿驱动板的下端固定一块竖直向下的连接块，在连接块的侧面上通过横向伸出的球销副连接小腿绑带，小腿绑带与大腿绑带均位于固定壳的同一侧面。

优选的，所述的上连接板的内侧面上固定一个顶压在上传动带上的张紧轮甲，所述的下连接板的内侧面上固定一个顶压在下传动带上的张紧轮乙。