[发明专利]一种轴线自适应膝关节康复机器人

说明书

本发明公开一种轴线自适应膝关节康复机器人，包括基座总成、运动链总成和动平台总成；所述基座总成包括大腿支架、中央控制器和驱动器，大腿支架固定在大腿上，中央控制器集成设置在大腿支架上，中央控制器电连接驱动器；所述动平台总成包括小腿支架和滑环，滑环固定在小腿上，所述滑环可转动地套设在小腿支架上，所述滑环的转动轴心与小腿重合；所述运动链总成包括三组并联设置的支链组成，每组支链均包括两个连杆，两个连杆的一端相互铰接，两个连杆的另一端分别铰接在大腿支架和小腿支架上；三个驱动器设置在大腿支架上并分别驱动铰接在大腿支架上的连杆。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人技术领域，特别涉及一种轴线自适应膝关节康复机器人。

背景技术

膝关节康复外骨骼机器人是针对康复及助力的外骨骼机器人，主要用于康复医疗和助老领域，现有的膝关节外骨骼大多将膝关节简化为一个旋转副，并且关节驱动装置直接布置在关节处，然而，人体的关节存在两种运动：转动和滚动，这两种运动同时产生，再加上人体关节的复杂曲面造型，造成人体关节的转动轴线会随着关节的转动而变化，直接将驱动装置布置在关节处，不仅会导致下肢末端惯量大，增加了驱动功率的需求，还会产生“寄生力”。而转动轴线的不重合产生的“寄生力”不仅会给穿戴者带来不舒适的穿戴体验，甚至对人体造成损伤。康复机器人的使用者关节比较脆弱，更容易受到伤害。

该问题还有在申请号为CN201910401305.6一种人机融合的膝关节康复机器人的案件中提出，该案件是在腿部侧面和后面分别设置一转动副，两个转动副进行并联后，用以自适应膝部的复杂动作。但其结构整体体积大，转动副向外转动时易造成行走中的磕碰。

因此，应当格外重视转动中心的重合问题，有必要对现有技术中的下肢康复外骨骼机器人予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴线自适应膝关节康复机器人,克服上述缺陷，机器人转动与人体膝关节转动高度适应。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种轴线自适应膝关节康复机器人，设置于人体膝部并通过连接大腿和小腿以带动膝部进行自适应地转动，包括基座总成、运动链总成和动平台总成；

所述基座总成包括大腿支架、中央控制器和驱动器，大腿支架固定在大腿上，中央控制器集成设置在大腿支架上，中央控制器电连接驱动器；

所述动平台总成包括小腿支架和滑环，滑环固定在小腿上，所述滑环可转动地套设在小腿支架上，所述滑环的转动轴心与小腿重合；

所述运动链总成包括三组并联设置的支链组成，每组支链均包括两个连杆，两个连杆的一端相互铰接，两个连杆的另一端分别铰接在大腿支架和小腿支架上，所述连杆的转动面平行于膝关节的转动面；三个驱动器设置在大腿支架上并分别驱动铰接在大腿支架上的连杆；

所述基座总成通过驱动器驱动运动链总成的支链，从而带动动平台总成转动，使基座总成和动平台总成构成实时与膝关节转动轴线重合的转动机构。

优选的，所述支链铰接的转动轴心相互平行。

优选的，所述驱动器内置角度传感器，所述的两个连杆一端相互铰接处设置有编码器，所述动平台总成内置加速度传感器。

优选的，两组所述的支链铰接在小腿支架的同一位置。

优选的，所述大腿支架上还设置有大腿环和柔性垫块，所述大腿环对大腿进行夹持，大腿环通过柔性垫块固定设置在大腿支架上。

优选的，所述大腿支架凸设一朝向小腿支架的轴线指示区，轴线指示区与膝关节的转动轴线重合。