一种穿戴式腰部康复外骨骼机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111920643A(43)申请公布日2020.11.13(21)申请号202010815495.9(22)申请日2020.08.17(71)申请人侯超地址200433上海市杨浦区邯郸路539号新金博大厦申请人刘飞王洪波常晶媛马文(72)发明人侯超刘飞王洪波常晶媛马文(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)A61F5/042(2006.01)A61N1/36(2006.01)A61B5/0488(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种穿戴式腰部康复外骨骼机器人(57)摘要本发明公开了一种穿戴式腰部康复外骨骼机器人，它包括腰部仿生机构、信息采集系统和控制系统；模拟人体肢体运动，腰部仿生机构采用4‑UPS‑PS并联机器人人机耦合仿生机构构型，由微型电动推杆构成4轴并联仿生机构支撑人体上身重量，为腰椎提供柔和稳定的支撑力；信息采集系统实时感测腰部仿生机构的空间位置姿态以及各个电动推杆的力信息和位移信息，控制系统根据信息采集系统的检测数据控制和调整电动推杆的位移及其施加在腰部的牵引力，使作用于腰椎的力量大小恒定。腰部仿生机构有四个自由度，可实现腰部的三自由度的转动运动和腰椎一个自由度的牵引移动，使用者的移动自由不受影响，可以全天佩戴。自适应满足腰椎的活动度和稳定性，安全可靠。CN111920643ACN111920643A权利要求书1/1页1.一种穿戴式腰部康复外骨骼机器人，其特征在于：包括腰部仿生机构、信息采集系统和控制系统，所述腰部仿生机构是由四个微型电动推杆驱动的4-UPS-PS并联机构，并联机构的动平台和定平台分别通过柔性部件呈环形腰围状围绕在人体腰部脊椎的上部和下部，即动平台与人体胸骨联结，定平台与人体胯骨联结；四个微型电动推杆驱动并联机构支撑人体上身重量使得腰椎被牵引伸开从而释放腰椎压力；信息采集系统实时感测腰部仿生机构的空间位置姿态以及各个电动推杆的力信息和位移信息，控制系统根据信息采集系统的检测数据控制和调整所述电动推杆的位移及其施加在腰部的牵引力，使作用于腰椎的力量大小恒定。2.根据权利要求1所述的穿戴式腰部康复外骨骼机器人，其特征在于：信息采集系统包括拉压力传感器、线性位移传感器和惯性测量单元，拉压力传感器用于感测腰部的牵引力，线性位移传感器实时检测各个电动推杆的伸出长度，惯性测量单元采用双传感器测量方法，分别安装在所述动平台和定平台上，用于实时检测腰部的空间运动姿态和相对位置。3.根据权利要求1所述的穿戴式腰部康复外骨骼机器人，其特征在于：控制系统包括调整装置、记录装置和无线传输装置，所述调整装置用于调整电动推杆施加在使用者腰部的牵引力大小和方向；所述记录装置用于记录使用者在佩戴期间的动作和位置，识别可能导致使用者腰部疼痛的动作和位置，从而通过控制系统使使用者无法执行可能导致伤害或增加疼痛的移动；无线传输装置向处理器系统传输信息采集系统和记录装置的数据。4.根据权利要求1所述的穿戴式腰部康复外骨骼机器人，其特征在于：所述腰部仿生机构的动平台和定平台上分别设置有横向自动收紧机构，用于调节穿戴在人体腰部的松紧度，所述横向自动收紧机构包括横向设置的微型电机、拉紧带和压力传感器，微型电机配减速器经齿轮传动，带动收紧滚子转动拉紧所述拉紧带，横向设置的压力传感器用于实时监控横向拉紧力，并实时反馈调节，自适应地根据腰围大小和松紧度来调整皮带横向收紧的量，防止穿戴随时间和动作变化而松弛，与人体良好适配。5.根据权利要求1-4中任一项所述的穿戴式腰部康复外骨骼机器人，其特征在于：还包括腰部仿生曲率支撑机构，所述腰部曲率支撑机构的两端分别可拆卸地与所述腰部仿生机构的动平台和定平台连接，以辅助减少椎间盘压力，所述腰部曲率支撑机构由底托和硅胶包覆弹簧钢片组成。6.根据权利要求1-4中任一项所述的穿戴式腰部康复外骨骼机器人，其特征在于：还包括腰部肌肉肌电信号监测和功能性电刺激装置，用于辅助诊断和进行腰部肌肉锻炼，所述肌电信号监测和功能性电刺激装置包括电刺激及肌电检测电极，所述肌电检测电极采用暗扣式设置在腰部仿生机构的动平台和定平台的贴合腰部肌肉处，安装拆卸方便。2CN111920643A说明书1/4页一种穿戴式腰部康复外骨骼机器人技术领域[0001]本发明涉及柔性外骨骼机器人技术领域，尤其涉及一种穿戴式腰部康复外骨骼机器人。背景技术[0002]腰椎疼痛在我国乃至全世界都是普遍存在的临床上常见的顽固性疾患之一，严重困扰着患者的日常工作和生活。市场上腰部康复产品很多,但现有腰部功能康复设备都存在不能满足长时间有效提供稳定支撑以及机构庞大不能随身携带等问题，能够自适应满足腰椎的活动度以及稳定性并且方便患者随身穿戴的腰部康复