本发明公开了一种家用小型的下肢康复锻炼机器人，包括底座，其上固有人机交互系统、动力系统和末端执行机构，底座上还设有悬挂支撑机构；动力系统包括电机座，其上设有电机，输出动力通过小链轮、链条、大链轮和中心轴传递给末端执行机构；末端执行机构包括两个脚踏板和固于底座上的导轨，导轨与中心轴间设有两套曲柄滑块机构，两个曲柄呈180°布置，曲柄滑块机构中曲柄的一端与中心轴固连，另一端依次铰接连杆和滑块，曲柄长度可调，踏板铰接在连杆上，踏板上设有电磁装置。本发明按更加符合正常步态轨迹带动患者进行康复，且可根据不同身高进行轨迹调节，结构简单、成本低、占用空间小，适合家庭使用并能实现被动、主动训练等多种训练模式。
1.一种家用小型的下肢康复锻炼机器人，包括底座(30)，所述底座(30)上固定有人机交互系统(10)、动力系统(20)和末端执行机构(40)，其特征在于，所述底座上还设有悬挂支撑机构(50)；
所述动力系统(20)包括与底座(30)固定的电机座，所述电机座(21)上设置有电机(26)，所述电机(26)的输出动力依次通过小链轮(22)、链条(23)、大链轮(25)和中心轴(24)后传递给末端执行机构(40)；
所述末端执行机构(40)包括两个脚踏板(47)和固定在底座(30)上的一个导轨(45)，所述导轨(45)与所述中心轴(24)之间设有两套曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括曲柄(41)，所述曲柄(41)的一端与所述中心轴(24)固连，所述曲柄(41)的另一端依次铰接有连杆(43)和滑块(46)，所述曲柄(41)与所述连杆(43)之间的铰接处设有曲柄长度调节结构，所述曲柄长度调节结构由滑槽和调节块(42)构成，所述滑槽设置在所述曲柄(41)上，所述曲柄(41)与所述连杆(43)之间设有铰链座，所述调节块(42)与所述铰链座为一体，所述调节块(42)与所述滑槽之间设有锁紧装置；所述滑块(46)与所述导轨(45)滑动配合，所述连杆是由一长杆和一短杆相交构成的T字形杆件，其中，所述长杆的两端分别与所述滑块(46)和所述调节块(42)铰接，所述脚踏板(47)铰接在所述连杆(43)上、且所述脚踏板(47)与所述连杆(43)之间的铰接点位于所述短杆的端部，所述脚踏板(47)上设有电磁装置，两套曲柄滑块机构中的两个曲柄呈180°布置；所述末端执行机构(40)还包括有一双与脚踏板(47)配套的带有磁性鞋底的鞋；
所述悬挂支撑机构(50)包括与底座(30)固定的支撑框架(51)，所述支撑框架(51)的上设有可调节长度的绳索(52)，所述绳索(52)的底端设有弹簧减震器(53)，所述弹簧减震器(53)上设有吊带(54)。
2.根据权利要求1所述家用小型的下肢康复锻炼机器人，其特征在于，所述滑块(46)包括两块连板(461)和设置在两块连板(461)之间的两个圆柱滚子(462)构成，所述两块连板(461)设置在所述连杆(43)和所述导轨(45)两侧，所述连板(461)的一端与所述连杆(43)铰接，所述导轨(45)从两个圆柱滚子(462)之间的空隙中穿过，两个圆柱滚子(462)与所述导轨滚动配合。
3.根据权利要求1所述家用小型的下肢康复锻炼机器人，其特征在于，所述人机交互系统包括显示器(12)，所述显示器(12)通过一支撑架(11)与所述底座(30)固定。
一种家用小型的下肢康复锻炼机器人
技术领域
[0001] 本发明属于一种康复医疗器械和锻炼器械领域的机器人，具体涉及一种更加符合正常步态轨迹的家用小型下肢康复锻炼机器人。
背景技术
[0002] 据调查，我国每年都有相当数量的人由于疾病、交通事故等原因造成下肢功能障碍。临床实践表明，无论是疾病还是肢体损伤造成的运动肌能障碍，良好的下肢康复训练都可以提高下肢活动能力和促进神经功能修复，并且降低并发症发生率。为此，欧美、日本等发达国家都开发了多种下肢康复机器人。但占用空间大、价格昂贵，难以满足普通百姓的日常家庭需求；而且家庭锻炼越来越流行，家庭对锻炼器械的需求也与日俱增，但现在的锻炼器械主要集中于跑步机、室内自行车等。
[0003] 通过对现有相关的文献检索发现，中国专利号200620140778.3公开了一种轮椅式行走训练机器人，包括轮椅系统、下肢外骨骼系统、阻尼支撑系统和控制器。该机器人通过控制外骨骼上各关节处电机的转动来实现下肢的训练。该机器人同时对四电机进行控制，成本较高且不易实现。
[0004] 中国专利号200910075068.5公开了一种截瘫患者用下肢康复医疗机器人，包括底座、康复下肢训练装置和计算机控制系统。该机器人通过控制悬挂在外面的外骨骼机构来达到训练目的。其稳定性较差、算法复杂等，进而导致成本高，不适合广泛应用。
[0005] 中国专利号201110050479.6公开了一种骑行式下肢康复机器人，包括骑行式座椅、驱动机构、外骨骼机构和支架。该机器人通过伺服电机驱动，带动脚部运动，使患者的整个下肢跟着运动。该机器人带着脚部走椭圆轨迹，而人正常步态轨迹为类椭圆，差别较大。
发明内容
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种更加符合正常步态轨迹的家用小型的下肢康复锻炼机器人，使用本发明可以根据康复锻炼者的体型尺寸和医学的康复理论而设计，使其结构简单紧凑、所占空间小、实用性强、成本较低，能够满足医疗机构、家庭等对康复锻炼者日常下肢康复及家庭锻炼的需要。
[0007] 本发明一种家用小型的下肢康复锻炼机器人的技术方案是：该机器人包括底座，所述底座上固定有人机交互系统、动力系统和末端执行机构，其特征在于，所述底座上还设有悬挂支撑机构；所述动力系统包括与底座固定的电机座，所述电机座上设置有电机，所述电机的输出动力依次通过小链轮、链条、大链轮和中心轴后传递给末端执行机构；所述末端执行机构包括两个脚踏板和固定在底座上的导轨，所述导轨与所述中心轴之间设有两套曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括曲柄，所述曲柄的一端与所述中心轴固连，所述曲柄的另一端依次铰接有连杆和滑块，所述曲柄与所述连杆之间的铰接处设有曲柄长度调节结构，所述滑块与所述导轨滑动配合，所述脚踏板铰接在所述连杆上，所述脚踏板上设有电磁装置，两套曲柄滑块机构中的两个曲柄呈180°布置；所述末端执行机构还包括有一双与脚踏板配套的带有磁性鞋底的鞋；所述悬挂支撑机构包括与底座固定的支撑框架，所述支撑框架的上设有可调节长度的绳索，所述绳索的底端设有弹簧减震器，所述弹簧减震器上设有吊带。
[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0009] 由于本发明中的脚踏板由两个曲柄滑块机构带动，使用过程中脚踏板的运动轨迹更加符合正常步态轨迹，而且根据康复锻炼者的体型尺寸和医学的康复理论而设计，使其结构简单紧凑、所占空间小、实用性强、成本较低，能够满足医疗机构、家庭等对康复锻炼者日常下肢康复及家庭锻炼的需要。
附图说明
[0010] 图1是本发明家用小型下肢康复锻炼机器人结构示意图；
[0011] 图2是图1所示家用小型下肢康复锻炼机器人中人机交互系统构成图；
[0012] 图3是图1所示家用小型下肢康复锻炼机器人中动力系统结构示意图；
[0013] 图4是图1所示家用小型下肢康复锻炼机器人中末端执行机构示意图；
[0014] 图5是图4所示末端执行机构中滑块机构示意图；
[0015] 图6是图1所示家用小型下肢康复锻炼机器人中悬挂支撑机构示意图。
[0016] 图中：10-人机交互系统，11-支撑架，12-显示器，20-动力系统，21-电机座，22-小链轮，23-链条，24-中心轴，25-大链轮、26-电机，30-底座，40-末端执行机构，41-曲柄，42-调节块，43-连杆，44-支柱，45-导轨，46-滑块机构，461-连板，462-圆柱滚子，47-脚踏板，50-悬挂支撑机构，51-支撑框架，52-绳索，53-弹簧减震器，54-吊带。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。
[0018] 如图1所示，本发明一种家用小型的下肢康复锻炼机器人，包括底座30，所述底座30上固定有人机交互系统10、动力系统20、末端执行机构40和悬挂支撑机构50。
[0019] 如图2所示，所述人机交互系统包括显示器12，所述显示器12通过一支撑架11与所述底座30固定，可以根据康复锻炼者的个人身高调整显示器12的高低位置，显示器12用来调整运动参数，并可以显示步态轨迹、步行速度、训练时间等信息，该人机交互系统与动力系统20连接，其结构、连接关系和控制均属于本技术领域的改制常识，在此不再赘述。
[0020] 如图3所示，所述动力系统20包括与底座30固定的电机座，所述电机座21上设置有电机26，所述电机26的输出动力依次通过小链轮22、链条23、大链轮25和中心轴24后传递给末端执行机构40。
[0021] 如图4所示，所述末端执行机构40包括两个脚踏板47和固定在底座30上的导轨45，所述导轨45通过支柱44固连在底座30上，所述导轨45与所述中心轴24之间设有两套曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括曲柄41，所述曲柄41的一端与所述中心轴24固连，所述曲柄41的另一端依次铰接有连杆43和滑块46，所述曲柄41与所述连杆43之间的铰接处设有曲柄长度调节结构，所述曲柄长度调节结构由设置在曲柄41上的滑槽及与所述曲柄41与所述连杆43之间铰链座为一体的调节块42构成，所述调节块42可在曲柄41的滑槽中滑动，所述调节块42与所述滑槽之间设有锁紧装置。
[0022] 如图5所示，所述滑块46与所述导轨45滑动配合，所述滑块46包括两块连板461和设置在两块连板461之间的两个圆柱滚子462构成，所述两块连板461设置在所述连杆43和所述导轨45两侧，所述连板461的一端与所述连杆43铰接，所述导轨45从两个圆柱滚子462之间的空隙中穿过，两个圆柱滚子462可绕各自的转轴转动，转轴设置在连板461上，连杆43运动时，连板461带动圆柱滚子262沿导轨45的表面滚动，即两个圆柱滚子462与所述导轨45滚动配合，进而使滑块46沿导轨45滑动。所述脚踏板47铰接在所述连杆43上，所述脚踏板47上设有电磁装置，所述末端执行机构40还包括有一双与脚踏板47配套的带有磁性鞋底的鞋（图中未画出）；两套曲柄滑块机构中的两个曲柄呈180°布置，电机26工作时，所述电机26带动所述小链轮22转动，通过链条23带动大链轮25转动，进而使中心轴24转动，最后带动固连在中心轴24的曲柄41转动，如图4所示。
[0023] 如图6所示，所述悬挂支撑机构50包括与底座30固定的支撑框架51，所述支撑框架51的上设有可调节长度的绳索52，所述绳索52的底端设有弹簧减震器53，所述弹簧减震器
53上设有吊带54，所述吊带54可将康复锻炼者着悬挂于机器人上，使其双脚踏在脚踏板上进行康复，所述弹簧减震器53可对悬挂后的康复锻炼者的竖直方向位移进行补偿，从而起到减震的效果。
[0024] 综上，本发明结构简单合理、布局紧凑占用空间较小、成本小、操作简单、可根据自身情况调整，所以较适合个人家庭及普通百姓使用。
[0025] 以下通过实施例对本发明作进一步的说明。首先根据康复锻炼者的步态尺寸，松开末端执行机构40中的调节块42处的锁紧装置，滑动调节块42在曲柄41滑槽中的位置，使调节块42达到预定位置，然后，关闭锁紧装置。将悬挂支撑机构50中的吊带54穿在康复锻炼者身上，调节好绳索52的长度，通过悬挂支撑机构50让康复锻炼者悬于机器人上，且使穿有与机器人脚踏板47配套的鞋（该鞋的鞋底为磁铁可吸引的材质），该鞋的鞋底接触脚踏板47，使康复锻炼者的脚部能够承受一定体重。打开脚踏板47处电磁装置，康复锻炼者脚部固连在脚踏板47上。通过人机交互机构10设置训练步速、时间等参数，打开电源开关，动力系统20将动力输送给末端执行机构40，最终脚踏板47绕连杆转动带动康复锻炼者脚部按类似正常步态行走进行康复训练。遇到紧急情况，如轨迹超出康复锻炼者可活动范围，脚踏板47对康复锻炼者脚部的拉力超出电磁装置所提供的吸引力，康复锻炼者脚部和脚踏板47脱离，达到保护康复锻炼者的目的或看护人员、康复锻炼者可按下急停按钮，使装置被迫停止工作。本发明采用由曲柄41、连杆43、导轨45和滑块机构46组成的曲柄滑块机构模拟人正常步态，从而带动康复锻炼者脚部运动，达到康复训练。
[0026] 尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
