CN107260494A - 助行机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了助行机器人，其下肢行走机构上包括髋关节旋转机构、膝关节旋转机构和踝关节旋转机构的支撑组件；支撑组件上安装有与身体匹配的躯体承载件、电池和控制器，控制器分别与髋关节旋转机构、膝关节旋转机构和踝关节旋转机构相连接，遥控器与控制器连接，能操作控制下肢行走机构的动作。本发明可帮助患者实现站立或行走训练，从而防止褥疮，肌肉萎缩及骨质疏松，减少肌肉痉挛及骨关节畸形，维护患者生活质量并恢复部分生活自理能力的，另外本发明不仅能协助患者走平地，还能上下楼梯，为患者的生活带来极大的方便。

Description

助行机器人

技术领域

本发明涉及行走器械技术领域，具体涉及助行机器人。

背景技术

现实生活中由于各种原因导致人们行走和站立有障碍，如：脊椎损伤、脊椎裂、脑瘫、截瘫、小儿麻痹、多发性硬化、脊椎空洞症，中风、脑外伤、偏瘫、格林巴利综合症、关节术后等，这些病人长期的行动不方便，不仅生理上得不到康复，心理上也受到很大的影响，这时就需要一些站立并帮助锻炼的行走器，帮助病人实现站立或行走训练，从而防止褥疮，肌肉萎缩及骨质疏松，减少肌肉痉挛及骨关节畸形，维护患者生活质量并恢复部分生活自理能力。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点和不足，提供助行机器人，该无线遥控行走器可帮助患者实现站立或行走训练，从而防止褥疮，肌肉萎缩及骨质疏松，减少肌肉痉挛及骨关节畸形，维护患者生活质量并恢复部分生活自理能力的；不仅能协助患者走平地，还能上下楼梯，为患者的生活带来极大的方便。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提出了助行机器人，由下肢行走机构、躯体承载组件和遥控器组成；所述下肢行走机构上包括安装有镜向对称的两个髋关节旋转机构、膝关节旋转机构和踝关节旋转机构的支撑组件；所述支撑组件上安装有与身体匹配的躯体承载件、电池和控制器，所述电池与控制器相连接，控制器分别与髋关节旋转机构、膝关节旋转机构和踝关节旋转机构相连接，所述遥控器与控制器连接，能操作控制下肢行走机构的动作。

进一步的，所述支撑组件包括通过弧形固定件相连接的大腿外侧杆和大腿内侧杆、小腿外侧杆和小腿内侧杆，所述大腿外侧杆与小腿外侧杆通过膝关节旋转机构相连接，所述大腿内侧杆与小腿内侧杆通过膝关节活动杆相连接，所述膝关节活动杆与膝关节旋转机构相对应。

进一步的，所述髋关节旋转机构下端驱动连接大腿外侧杆，所述大腿外侧杆连同大腿内侧杆可被驱动旋转的范围为：向后20度至向前90度，所述膝关节旋转机构可驱动小腿外侧杆连同小腿内侧杆和膝关节活动杆绕大腿外侧杆旋转的范围为：向后70度至向前2度；

进一步的，所述髋关节旋转机构包括安装在髋关节安装盒一侧的髋关节电机和安装在髋关节安装盒里面的小齿轮、大齿轮和齿轮带，所述髋关节电机分别与电池和控制器相连接，并驱动连接小齿轮，小齿轮通过齿轮带传动大齿轮，所述大齿轮下端与大腿外侧杆固定连接。

进一步的，所述齿轮带后方设置有连接摆臂的张紧轮，所述摆臂由限位装置调节在摆臂槽中的位置，进而通过摆臂一端的张紧轮将齿轮带保持张紧状态。

进一步的，所述膝关节旋转机构包括安装在膝关节安装盒一侧的膝关节电机和安装在膝关节安装盒里面的小齿轮和扇形齿轮，所述膝关节电机分别与电池和控制器相连接，并驱动与扇形齿轮相连接的小齿轮，所述膝关节安装盒上设置有两个微动开关，所述微动开关与扇形齿轮的无齿端相对应，以检测和限定扇形齿轮的来回旋转的极限位置；所述扇形齿轮上端与大腿外侧杆固定连接，所述膝关节安装盒下端与小腿外侧杆固定连接。

进一步的，所述电池和控制器设置在U型板上且位于腰部后侧，所述髋关节电机安装在髋关节安装盒的内侧且位于腰部后侧，所述膝关节电机安装在膝关节安装盒的内侧且位于膝关节后侧。

进一步的，所述躯体承载件包括腰围、坐骨件和踝足件，所述腰围由贴合人体腰部及腹部的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，腰围通过U型板固定安装在髋关节安装盒内侧；所述坐骨件由贴合人体臀部及大腿的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，通过弧形固定件固定安装在大腿外侧杆和大腿内侧杆之间，所述坐骨件上边缘设置有外翻的坐骨平台；所述踝足件由贴合人体小腿、踝关节和脚部的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，通过弧形固定件固定安装在小腿外侧杆和小腿内侧杆之间。

进一步的，所述腰围上边沿设置有软垫，腰围的高度为稍高于患者腰部可感知的部位。

进一步的，所述遥控器安装在双拐手握处，所述遥控器与控制器无线连接，控制器包括有发射器和电池。

本发明的有益效果是：

1.患者佩戴与下肢行走机构相匹配的操作双拐上手握处的无线遥控，使控制系统控制下肢行走机构，通过髋关节旋转机构和膝关节旋转机构带动大腿与小腿运作，下肢行走机构按照人体行走的动作方式运行，使腿部行走过程中更加灵活；

2.该发明可帮助患者实现站立或行走训练，从而防止褥疮，肌肉萎缩及骨质疏松，减少肌肉痉挛及骨关节畸形，维护患者生活质量并恢复部分生活自理能力的；另外本发明不仅能协助患者走平地，还能上下楼梯，为患者的生活带来极大的方便；

3.本发明使用的电机均采用后置的方法，做到了占用空间小且隐蔽，并且整个下肢行走机构可穿戴在衣服内，很好的维护了患者的外观形象；

4.采用的髋关节旋转机构和膝关节旋转机构设计精巧传动精确且效率高，使患者佩戴舒适，行走自如，且节能。

5.采用大腿外侧杆、大腿内侧杆与小腿外侧杆、小腿内侧杆能够更好的传力和保护身体平衡；

6.腰围的高度稍高于患者腰部可感应的部位，因此患者可感知下肢行走机构与地面的接触，能更好的协助患者操作行走器；

7.腰围、坐骨件和踝足件均为贴合人体结构的曲面板，不仅能够固定躯体而更好地平衡受力承重，且能使患者佩戴舒适。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是髋关节旋转机构的结构示意图；

图3是膝关节旋转机构的结构示意图；

图4是腰围的结构示意图；

图5是坐骨件的结构示意图；

图6是踝足件的结构示意图。

附图中：1、髋关节旋转机构，11、髋关节电机，12、U型板，13、髋关节安装盒，111、小齿轮，112、大齿轮，113、齿轮带，121、摆臂，122、张紧轮，123、摆臂槽，131、限位装置，21、大腿外侧杆，211、大腿内侧杆，212、膝关节活动杆，22、小腿外侧杆，221、小腿内侧杆，23、弧形固定件，3、膝关节旋转机构，31、膝关节电机，32、膝关节安装盒，311、扇形齿轮，331、微动开关，41、腰围，42、坐骨件，421、坐骨平台，43、踝足件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

如图1至图6所示，由下肢行走机构、躯体承载组件和遥控器组成；下肢行走机构上包括安装有镜向对称的两个髋关节旋转机构1、膝关节旋转机构3和踝关节旋转机构的支撑组件；支撑组件上安装有与身体匹配的躯体承载件、电池和控制器，电池与控制器相连接，控制器分别与髋关节旋转机构1、膝关节旋转机构3和踝关节旋转机构相连接，遥控器与控制器连接，能操作控制下肢行走机构的动作。

支撑组件包括通过弧形固定件23相连接的大腿外侧杆21和大腿内侧杆211、小腿外侧杆22和小腿内侧杆221，大腿外侧杆21与小腿外侧杆22通过膝关节旋转机构3相连接，大腿内侧杆211与小腿内侧杆221通过膝关节活动杆212相连接，膝关节活动杆212与膝关节旋转机构3相对应。

髋关节旋转机构1下端驱动连接大腿外侧杆21，大腿外侧杆21连同大腿内侧杆211可被驱动旋转的范围为：向后20度至向前90度，膝关节旋转机构3可驱动小腿外侧杆连同小腿内侧杆和膝关节活动杆绕大腿外侧杆旋转的范围为：向后70度至向前2度；

髋关节旋转机构1包括安装在髋关节安装盒13一侧的髋关节电机11和安装在髋关节安装盒13里面的小齿轮111、大齿轮112和齿轮带113，髋关节电机111分别与电池和控制器相连接，并驱动连接小齿轮111，小齿轮111通过齿轮带113传动大齿轮112，大齿轮112下端与大腿外侧杆21固定连接；齿轮带113后方设置有连接摆臂121的张紧轮122，摆臂121由限位装置131调节在摆臂槽123中的位置，进而通过摆臂121一端的张紧轮122将齿轮带113保持张紧状态。

膝关节旋转机构3包括安装在膝关节安装盒32一侧的膝关节电机31和安装在膝关节安装盒32里面的小齿轮111和扇形齿轮311，膝关节电机31分别与电池和控制器相连接，并驱动与扇形齿轮311相连接的小齿轮111，膝关节安装盒32上设置有两个微动开关311，微动开关331与扇形齿轮311的无齿端相对应，以检测和限定扇形齿轮311的来回旋转的极限位置；扇形齿轮311上端与大腿外侧杆21固定连接，膝关节安装盒32下端与小腿外侧杆22固定连接。

电池和控制器设置在U型板12上且位于腰部后侧，髋关节电机11安装在髋关节安装盒13的内侧且位于腰部后侧，膝关节电机31安装在膝关节安装盒32的内侧且位于膝关节后侧。

躯体承载件包括腰围41、坐骨件42和踝足件43，腰围41由贴合人体腰部及腹部的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，腰围41通过U型板固定安装在髋关节安装盒13内侧；坐骨件42由贴合人体臀部及大腿的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，通过弧形固定件23固定安装在大腿外侧杆21和大腿内侧杆211之间，坐骨件42上边缘设置有外翻的坐骨平台421；踝足件43由贴合人体小腿、踝关节和脚部的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，通过弧形固定件23固定安装在小腿外侧杆22和小腿内侧杆221之间；腰围41上边沿设置有软垫，腰围41的高度为稍高于患者腰部可感知的部位；遥控器安装在双拐手握处，遥控器与控制器无线连接，控制器包括有发射器和电池。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.助行机器人，其特征在于，由下肢行走机构、躯体承载组件和遥控器组成；所述下肢行走机构上包括安装有镜向对称的两个髋关节旋转机构、膝关节旋转机构和踝关节旋转机构的支撑组件；所述支撑组件上安装有与身体匹配的躯体承载件、电池和控制器，所述电池与控制器相连接，控制器分别与髋关节旋转机构、膝关节旋转机构和踝关节旋转机构相连接，所述遥控器与控制器连接，能操作控制下肢行走机构的动作。

2.根据权利要求1所述的助行机器人，其特征在于，所述支撑组件包括通过弧形固定件相连接的大腿外侧杆和大腿内侧杆、小腿外侧杆和小腿内侧杆，所述大腿外侧杆与小腿外侧杆通过膝关节旋转机构相连接，所述大腿内侧杆与小腿内侧杆通过膝关节活动杆相连接，所述膝关节活动杆与膝关节旋转机构相对应。

3.根据权利要求2所述的助行机器人，其特征在于，所述髋关节旋转机构下端驱动连接大腿外侧杆，所述大腿外侧杆连同大腿内侧杆可被驱动旋转的范围为：向后20度至向前90度，所述膝关节旋转机构可驱动小腿外侧杆连同小腿内侧杆和膝关节活动杆绕大腿外侧杆旋转的范围为：向后70度至向前2度。

4.根据权利要求3所述的助行机器人，其特征在于，所述髋关节旋转机构包括安装在髋关节安装盒一侧的髋关节电机和安装在髋关节安装盒里面的小齿轮、大齿轮和齿轮带，所述髋关节电机分别与电池和控制器相连接，并驱动连接小齿轮，小齿轮通过齿轮带传动大齿轮，所述大齿轮下端与大腿外侧杆固定连接。

5.根据权利要求4所述的助行机器人，其特征在于，所述齿轮带后方设置有连接摆臂的张紧轮，所述摆臂由限位装置调节在摆臂槽中的位置，进而通过摆臂一端的张紧轮将齿轮带保持张紧状态。

6.根据权利要求3所述的助行机器人，其特征在于，所述膝关节旋转机构包括安装在膝关节安装盒一侧的膝关节电机和安装在膝关节安装盒里面的小齿轮和扇形齿轮，所述膝关节电机分别与电池和控制器相连接，并驱动与扇形齿轮相连接的小齿轮，所述膝关节安装盒上设置有两个微动开关，所述微动开关与扇形齿轮的无齿端相对应，以检测和限定扇形齿轮的来回旋转的极限位置；所述扇形齿轮上端与大腿外侧杆固定连接，所述膝关节安装盒下端与小腿外侧杆固定连接。

7.根据权利要求4或6任一项所述的助行机器人，其特征在于，所述电池和控制器设置在U型板上且位于腰部后侧，所述髋关节电机安装在髋关节安装盒的内侧且位于腰部后侧，所述膝关节电机安装在膝关节安装盒的内侧且位于膝关节后侧。

8.根据权利要求2所述的助行机器人，其特征在于，所述躯体承载件包括腰围、坐骨件和踝足件，所述腰围由贴合人体腰部及腹部的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，腰围通过U型板固定安装在髋关节安装盒内侧；所述坐骨件由贴合人体臀部及大腿的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，通过弧形固定件固定安装在大腿外侧杆和大腿内侧杆之间，所述坐骨件上边缘设置有外翻的坐骨平台；所述踝足件由贴合人体小腿、踝关节和脚部的曲面板以及曲面板上安装的魔术贴组成，通过弧形固定件固定安装在小腿外侧杆和小腿内侧杆之间。

9.根据权利要求8所述的助行机器人，其特征在于，所述腰围上边沿设置有软垫，腰围的高度为稍高于患者腰部可感知的部位。

10.根据权利要求1所述的助行机器人，其特征在于，所述遥控器安装在双拐手握处，所述遥控器与控制器无线连接，控制器包括有发射器和电池。