[发明专利]一种减重车助力辅助下肢机器人重心转移的装置及方法

说明书

本发明涉及一种减重车助力辅助下肢机器人重心转移的装置及方法，包括固定于减重车车体的腰撑组件；所述的腰撑组件与下肢外骨骼机器人上端连接；当下肢外骨骼机器人处于单支撑相且准备迈步、足部未落地时，加速的减重车向腰撑组件与下肢外骨骼机器人的连接处施加向前的加速度推力，使得下肢外骨骼机器人重心提高、位置前移。本发明与现有技术相比，具有以下优点：1：利用减重车加速运动，产生的推力使机器人重心转移。2：使用推力的方法来完成模仿人体膝关节屈曲到直立的过程。3：利用机械结构刚性来模仿人体膝关节和肌肉协同作用下完成的迈步动作。

技术领域

本发明涉及一种减重车助力辅助下肢机器人重心转移的装置及方法。

背景技术

在临床上出现了各种的患者(比如脑卒中、脊髓损伤、骨折术后等引起的下肢运动功能障碍的恢复期患者)，目前在临床上没有太多的训练设备，而且康复需求不断扩大，然而专业康复人员缺乏；一对一模式人力资本高且耗时费力。

人在行走的过程中，重心呈现一种动态变化的状态，在不同的步态下，人的重心会发生转移。目前产品还没有一种合适的方式去度过重心转移过程(尤其是足部压力最大点时刻)。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种减重车助力辅助下肢机器人重心转移的装置及方法，使用推力的方法来完成模仿人体膝关节屈曲到直立的过程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：一种减重车助力辅助下肢机器人重心转移的装置，其特征在于，包括控制器、固定于减重车车体的腰撑组件、与腰撑组件连接的下肢外骨骼机器人；所述的控制器包括速度控制模块、电机驱动模块；

所述的速度控制模块，用于向电机驱动模块发送加速信号，加速信号是指：使减重车在每个步态周期的(1±10％)*40％T时刻突然加速的信号；

减重车的加速度形成向前的推力作用于腰撑组件与下肢外骨骼机器人的连接处，辅助下肢机器人重心转移。

优选的，所述的下肢外骨骼机器人具有膝关节屈伸自由度和髋关节屈伸自由度。

进一步地，所述的速度控制模块用于向电机驱动模块发送加速信号，加速信号是指：使减重车在每个步态周期的(1±10％)*40％T时刻开始加速，加减速的时间为(8％-12％)T，加减速过程中加速至减重车正常速度的1.5-2.5倍，加减速过程中加速时间和减速时间基本相同。

进一步地，所述的控制器还包括步态信息采集模块；

所述的步态信息采集模块，用于实时接收下肢机器人发出的步态信息，得出当前下肢机器人是否起步、步长以及步态周期；

所述速度控制模块，在下肢机器人起步时，根据下肢机器人发来的步态信息计算出减重车的正常速度并将正常速度信息发送至电机驱动模块，电机驱动模块驱动电机使减重车以正常速度行驶；速度控制模块还通过电机驱动模块使减重车在每个步态周期的(1±10％)*40％T时刻开始加速，加减速的时间为(8％-12％)T，加减速过程中加速至减重车正常速度的1.5-2.5倍，加减速过程中加速时间和减速时间基本相同，在加减速过程中电机驱动模块驱动电机使减重车加减速。减重车始终跟随下肢机器人，即下肢机器人不动，减重车也不动；当下肢机器人开始行走，则减重车从停车状态变成以一定的速度行驶。

优选的，所述的腰撑组件还连接主动辅助重心转移机构。

更优选的，速度控制模块通过电机驱动模块、电机使减重车在每个步态周期的(1±10％)*40％T时刻开始加速，加减速的时间为10％T，加减速过程中加速至减重车正常速度的2倍，加减速过程中加速时间和减速时间相同。

优选的，所述的腰撑组件通过机器人安装板与下肢外骨骼机器人的髋关节上方连接。