目前我国失能、半失能老人大致为4063万人，预计2030~2050年将达到9000多万（不包括持牌残疾人和因交通、工伤事故致残的3000余万人士）。每10万人运动障碍患者中再次发病率为60%～80%。

本产品主要针对于失去下肢机能等人群而设计的一款智能康复外骨骼，主要由步进电机、肌松检测器、陀螺仪、物联网技术、GPRS无线通讯技术、铝合金材料构成。采用solidworks软件进行三维建模,并对核心支撑部件进行应力学分析，仿真结果表明:设备实现下肢康复训练，研制初代模型机并开始进行实际测试。用户群体：主要针对于失去下肢机能、运动受限等人群。国外从20世纪60年代就开始对外骨骼助力机器人技术进行研究。国际上外骨骼康复机器人明星企业主要有以色列的Rewalk公司、美国的Ekso和Indego公司、日本的Cyberdyne公司和新西兰的Rex公司。其中，Rewalk公司的外骨骼康复机器人采用了体感芯片，捕捉患者的肢体动作，帮助行走，通过电池驱动关节部位的电机，组成电动腿部结构，在行走过程中可以感应患者重心的变化，模仿自然行走的步态，并能根据实际情况控制步行速度。Ekso公司的产品兼顾轻量化和耐用性，在关键的部位大量采用了铝合金、钛合金、碳纤维等金属和复合材料，另外系统还内嵌了高精度的感应器、微型驱动马达、拟人关节，以及运行速度快的中央处理器和强大的软件系统，整套系统采用锂电池供电，标配的电池包多达四组，每组都可以提供4~6小时的电力。Cyberdyne的产品采用模块化设计，降低了使用成本；通过在皮肤上粘贴肌电传感器识别用户的意图，控制伺服电机产生和肌肉收缩力相等的扭矩，使助力机器人的运动近似匹配人体肌肉系统，？从而驱动助力机器人系统做相应的动作。Rex？的产品无需用助行器、拐杖，无论站立还是行走，都能够解放使用者的双手，从而让肩膀承受最低限度的压力。另外从产业化方面来看，Rewalk、Ekso、Indego的产品已获得CE标识和FDA批准，率先进入了欧美市场，无疑走在了市场化的前列；Cyberdyne？的产品已获得CE标识，正在申请FDA认证，紧随其后；Rex的产品目前正在申请CFDA进入中国市场国外外骨骼康复机器人虽然实现产业化，但对国内实行技术垄断，产品价格昂贵、助力效率偏低、协调性较差，不利于产品的推广使用。我们一直在努力；我们刻苦专研，研制高端前沿外骨骼康复医疗设备，为推动中国康复医疗行业的发展，让患者享受最好的康复医疗技术而奋斗不息。我们一直在践行；提升多元化的售后服务、医疗机构的康复医疗水平，让患者跑最少的路花最少的钱享受最好的康复医疗服务。

作品内容简介

       在康复中心、老年人社区智能外骨骼康复装备可按照不同人的腿型、腿长调整产品自身长度，穿戴后，自动

运行程序，电机带动舵机运作，通过舵机的转动带动外骨骼机器的整体运作。根据安装在产品上的蓝牙模块通过

语音识别、数据处理，来与产品使用者进行直走、转弯、起立、下蹲等动作；当产品使用者吐字不清晰或有语言

障碍时，采用陀螺仪通过人体感应，手动控制直走、转弯、起立、下蹲等动作；工作过程中，如果出现舵机卡死

、电机电量不足时；产品会强行运转到合适人体位置时停止，以产品使用者的安全为首要考虑。

1.研制背景及意义

        在世界人口中，大约15%的人有某种形式的残疾，造成全球残疾率估计数上升的原因是：人口老龄化和慢性

疾病迅速蔓延，近年来老龄化问题严重，全球范围内老龄化国家日益增多。全球老年人口基数大，且腿脚大多不

便。而且老年人的患病几率极高，我国由于中风而导致终身残疾、行动困难的老年人有很多。同时残疾人口也不

可忽视，我国脊髓损伤患者以及行走不便患者数量较大并呈逐年上升趋势，其中包括偏瘫、截瘫病患以及行走不

便的人，使得助老助残问题日益成为一个重大的社会问题，但目前的一些康复设备无法满足这一巨大的需求。

       一 方面，同时解决老年人行走不便，腿脚不灵活，帮助老年人锻炼，以达到预防老年人腿部肌肉萎缩、维持

腿部力量的功能且可以让腿脚不便的老人稳健行走，让老人摆脱拐杖，让家属放心独自外出；另一方面，可以帮

助失去行动能力的人们重新恢复行走能力，使其回归正常的生活，拥有自理能力，减轻家庭负担。

2.设计方案

           要解决患者四肢康复治疗问题、老年人行走不便，帮助老年人正常生活，预防肌肉萎缩，肌肉退化，实现

下肢康复治疗，其控制系统关键要解决以下几个问题：

           （1）设备使用者上肢承重问题

       设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能. 根据人体生物力

学特点，使用固体各向同性材料惩罚（SIMP）模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节，该柔性关节在行走运动

支撑期具有刚性，能够减轻膝关节体重负载，在摆动期柔性较强，能适应人体生理关节运动特性，不对膝关节造成

额外载荷. 在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上，配套设计行走助力模块，研究相应的助力控制方法可以实

现步行助力. 性能测试实验表明，单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载，外骨骼结构自身质量为

639 g，减重比大；带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg，能实现步行运动的助力功能。  

           （2）安全保护能力

       通过机械或从结构上产生缓冲效果，维持关节稳定；提供肌肉主动刺激，以保护关键和软组织，为了保证柔性

外骨骼系统在工作过程中安全稳定，需要进行实时监控，党超出安全裕度时，及时向穿戴者传送信号并报警，并按

照导入的安全规则，对系统进行控制。分别在医师方面、患者方面和设备方面设计了不同的操作使用方式，并对其

配置，搭建， 使用管理有着严格的要求。规范了康复机器人的使用方法，为了确保系统的万无一失，还必须要在底

层设有机械和电路的硬限位，使外骨骼在检测到关节到达机械限位时，能够自动切断电源或使关节以反向缓慢运动

回到安全初始位置，避免伤害操作者。

          （3）设备方便快捷的操作系统

口令控制混合拼接矩阵信号切换

CREATOR快捷智能语音控制系统可以对混合拼接矩阵切换器进行语音口令控制。支持WEB页面直接控制矩阵信号

源矩阵切换，拼接预案调用，信号上墙等操作并且实时监测矩阵的在线状态和信号源在线状态检测;支持语音口令

控制矩阵的信号切换、模式调用、信号切换上屏等操作。智能语音控制系统兼容网络型中央控制系统，支持语音口

令控制中控系统，对中控系统控制的主要内容有：话筒设备的麦克风打开、关闭；灯光的开启和关闭，生意的大小

调节，第三方系统包括高清混合拼接矩阵设备、网络型中控主机设备等，支持语音口令控制分布系统的视频与音频

的绑定、IPC网络健康摄像机的云台控制，拼接模式的保存和调用等操作。