下肢康复机器人技术是近年来迅速发展的一门新兴机器人技术,是机器人技术在医学领域的新应用;目前康复机器人已成为国际社会研究的热点之一。但是我国康复机器人研究仍处于起步阶段,一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化的康复机器人的需求,有待进一步的研究和发展。
我们设计的这款下肢康复机器人主要包括步态训练机器人的总体方案设计、结构设计,和总体控制方案设计等;对步态训练机器人进行三维建模。本步态训练机器人共有7个自由度,其中每一条机械腿上有3个关节(3个自由度)模仿人体腿上的踝关节、膝关节、髋关节和一个用于减重的减重系统(包括1个自由度)。此系统能用于脑损伤、中风等病人的步态康复训练,并且设计出的康复训练机器人能够完成一定的康复训练工作,帮助病人更好地进行康复训练,减轻他人的帮助,挺高效果。也可以实现自动化控制,提高机器人的柔顺性。
为了模拟人体行走的正常步态,更科学合理有效的进行下肢康复训练,所设计的康复机器人下肢各关节的运动(角度、力矩)和人体行走时关节的运动(角度、力矩)应该近似。为本设计就是根据这个原则进行设计的。
1.减重机构可以承担患者的一部分体重,减轻病腿的负荷,还可以调节人体的重心上下浮动。
2.运动平板通过电机驱动,能调节速度,使适应人体行走的不同速度需要。
3.姿态控制机构主要模仿人体下肢关节的功能结构。由气缸驱动的仿人体下肢带动人体下肢运动。用关节运动来带动肌肉进行收缩运动,可以恢复和保持肌肉的收缩功能。
4.腰部结构主要为患者腰部提供支持和下肢与框架的链接。腰带一方面可以对机械骸关节进行固定作用,另一方面减掉机械腿对人体的负重
5.减重机构减轻身体重力作用在腿上的力,使作用在腿上的力为身体重力大小的一部分。考虑到各个病人腿部力量的不同,减重比例要可以调节,要从0~100%。