一种下肢康复机器人足底多维传感装置.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CN104605868A(43)申请公布日2015.05.13(21)申请号201510033085.8(22)申请日2015.01.22(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人王洪波冯永飞史小华张浩张小雪卢浩张冬李齐(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所13116代理人李合印(51)Int.Cl.A61B5/22(2006.01)A61H1/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种下肢康复机器人足底多维传感装置(57)摘要一种下肢康复机器人足底多维传感装置，主要包括足底支撑板、绷带、脚后跟挡块、力矩承压板、传感器、传感器支架、大支撑架、固定架、连接板、中间支撑板、挡板、导轨和滑块，患者的脚捆绑在足底支撑板上，当患者在矢状面内做直线运动、踏车运动时，足底多维传感装置通过七个传感器对应获取患者脚对足底板的力矩、摩擦力及垂直压力。本发明结构紧凑，成本低，可直接获取患者足底压力，摩擦力和力矩。CN104605868ACN104605868A权利要求书1/1页1.一种下肢康复机器人足底多维传感装置，其主要包括足底支撑板、绷带、脚后跟挡块、力矩承压板、传感器、传感器支架、大支撑架、固定架、连接板、中间支撑板、挡板、导轨和滑块，其特征在于：足底支撑板为一个矩形框架，在该足底支撑板短边的一端设有脚后跟挡块，前后两条绷带分别固定在足底支撑板长边前后的边框上；由两个立板和连接板构成的大支撑架通过两个立板固定在足底支撑板底面中间横向两侧的框架上，两个凵形第一传感器支架和第二传感器支架分别固定在大支撑架两侧的足底支撑板底面的框架上，第一传感器固定在第一传感器支架上，第二传感器固定在第二传感器支架上，在足底支撑板的中间设有力矩承压板，该力矩承压板长边的两侧中间分别设有支耳，销轴分别穿过该支耳与大支撑架上的通孔形成转动副，两个紧固螺钉分别固定在力矩承压板上与第一和第二传感器中心相对应的螺钉孔内，这两个螺钉与第一和第二传感器有适当的预紧力；凵形中间支撑板上设有两个通孔，上述大支撑架的两个立板分别穿过通孔后与连接板连接；第一挡板和第二挡板分别固定在足底支撑板下面的两侧，第三和第四传感器分别固定在第三和第四传感器连接板的外侧，第三和第四传感器连接板分别固定在上述中间支撑板两端的竖板外侧，两个紧固螺钉分别穿过第一和第二挡板上与第三和第四传感器相对应的螺纹孔，这两个螺钉与第三和第四传感器有适当的预紧力；在上述中间支撑板两端的竖板外侧各设有垂直小导轨，在该垂直小导轨上均设有小滑块，大导轨的两端固定在上述两个小导轨的下端，该大导轨上设有大滑块，该大滑块固定在上述大支撑架的连接板下面；第五、第六、第七传感器分别固定在中间支撑板的底面上，在大支撑架两个立板之间设有固定在力矩承压板底面的固定架，该固定架上的中心设有与第七传感器相对应的螺纹孔，通过紧固螺钉用于预紧第七传感器；大导轨上设有与第五、第六传感器相对应的螺纹孔，通过紧固螺钉预紧第五、第六两个传感器；固定架、大支撑架、连接板、大滑块通过螺钉连接成为一体，从而通过由两套小导轨滑块，形成相对于中间支撑板的上下运动副。2CN104605868A说明书1/3页一种下肢康复机器人足底多维传感装置技术领域[0001]本发明属于康复医疗器械，特别是一种下肢康复机器人的足底多维传感装置。背景技术[0002]下肢康复机器人是康复治疗技术与机器人技术结合的高新技术产物，主要用于恢复功能性障碍患者的下肢运动功能。中枢神经装置具有高度的可塑性，这已在神经康复领域得到有效阐明和验证，康复机器人带动患者重复训练，可使患者运动功能的可塑性达到最优，通过功能性的渐进性治疗，最终帮助患者重新获得运动功能。[0003]燕山大学研发的多关节下肢康复机器人，具有被动训练、辅助训练和抗阻训练三种训练模式，而下肢康复机器人辅助训练的功能是通过识别患者的运动意图，跟随并辅助人体下肢完成既定轨迹运动的过程。[0004]获取患者运动意图的技术中，基于生物电信号下的运动意图的获取是康复机器人领域近几年研究的热点，但这种运动信号的获取方式在国内外文献中还处于试验阶段，还未真正进入“运动意图”的实用化阶段。而力控制获取运动意图的技术比较成熟,基于力控制方法提出一种足底多维传感装置，用于获得患者下肢末端足底力，通过力平衡方程和力矩平衡方程计算得到患者下肢各关节力矩，进而依据此关节力矩,分析得到患者的运动意图，并利用PID算法来控制康复机器人各电机运动速度，驱动康复机器人机械臂带动患者进行单关节辅助训练和多关节辅助训练。[0005]国内外研究足底力传感装置的学者专家比较多，但用于康复机器人足底力传感装置比较少。目