一种单侧下肢外骨骼助行机器人及其助力控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114642572A(43)申请公布日2022.06.21(21)申请号202210103890.3(22)申请日2022.01.28(71)申请人宁波市康复医院地址315043浙江省宁波市桑田路502号(72)发明人刘晓广杨巍王浩宇詹玉华谷海燕朱春明(74)专利代理机构宁波市鄞州盛飞专利代理事务所(特殊普通合伙)33243专利代理师吴忠杰(51)Int.Cl.A61H3/00(2006.01)A61B5/11(2006.01)A61B5/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种单侧下肢外骨骼助行机器人及其助力控制方法(57)摘要本发明公开了一种单侧下肢外骨骼助行机器人及其助力控制方法，属医疗器械技术领域。包括：腰部模块，其穿戴在使用者的腰部位置；动力单元，其与腰部模块连接，当腰部模块穿戴完毕后，动力单元位于患侧大腿的髋关节处；患侧屈伸组件，其一端可转动地与动力单元连接且另一端用于绑定在患侧大腿上；健侧穿戴组件，其一端与腰部模块连接且另一端用于绑定在健侧大腿上，健侧穿戴组件包括用于采集健侧大腿运动状态的惯性传感器。整个外骨骼助行机器人可对患侧大腿的髋关节需要发力屈曲时提供一定的助力，完成助力大腿迈步的动作，此时膝关节仅需跟随大腿迈步做出一定的屈曲，即可接近自然行走的姿态，由此解决了偏瘫患者康复后期无法抬起大腿的问题。CN114642572ACN114642572A权利要求书1/2页1.一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，包括：腰部模块，其穿戴在使用者的腰部位置；动力单元，其与所述腰部模块连接，当所述腰部模块穿戴完毕后，所述动力单元位于患侧大腿的髋关节处；患侧屈伸组件，其一端可转动地与所述动力单元连接且另一端用于绑定在患侧大腿上；健侧穿戴组件，其一端与所述腰部模块连接且另一端用于绑定在动力单元上，所述健侧穿戴组件包括用于采集健侧大腿运动状态的惯性传感器。2.根据权利要求1所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，所述腰部模块包括腰带以及调节绑带，所述腰带具有开口，所述调节绑带位于所述开口处且两端分别与所述腰带连接。3.根据权利要求2所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，所述患侧屈伸组件包括屈伸连接件、屈伸腿杆、腿部支撑件以及患侧腿部绑带，所述屈伸连接件可转动地与所述动力单元连接，所述屈伸连接件、所述屈伸腿杆、所述腿部支撑件依次连接，所述患侧腿部绑带与所述腿部支撑件连接。4.根据权利要求2所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，所述屈伸腿杆与所述屈伸连接件之间通过合页连接。5.根据权利要求3所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，还包括连接板，所述动力单元通过所述连接板与所述腰带连接。6.根据权利要求2所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，所述腰带设有控制模块以及电源，所述电源、所述控制模块、所述动力单元电连接。7.根据权利要求6所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，所述控制模块以及电源与所述动力单元分别设置在所述腰带的两侧。8.根据权利要求2所述的一种单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，所述健侧穿戴组件还包括健侧腿部绑带以及传感器连线绑带，所述惯性传感器设置于所述健侧腿部绑带，所述健侧腿部绑带通过所述传感器连线绑带与所述腰带连接。9.一种单侧下肢外骨骼助行机器人的间断式助力控制方法，包括如权利要求1‑8任意一项所述的单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，包括以下步骤：步骤一:所述惯性传感器判断健侧大腿是否开始迈腿，若否，则重新进入步骤一，若是，则所述惯性传感器采集记录健侧大腿的运动学参数并进入步骤二；步骤二：所述惯性传感器判断健侧大腿是否结束迈腿，若否，则重新进入步骤二，若是，则进入步骤三；步骤三：所述控制模块判断患者是否触发助力按键，若否，则重新进入步骤三，若是，则所述控制模块读取健侧大腿的迈腿数据并镜像到所述动力单元，所述动力单元基于采集的健侧运动学参数控制所述患侧屈伸组件助力患侧大腿迈腿，同时进入步骤四；步骤四：所述控制模块判断患侧大腿是否结束迈腿，若否，则重新进入步骤四，若是，则结束迈步或重新进入步骤一并进行下一次迈腿。10.一种单侧下肢外骨骼助行机器人的连续式助力控制方法，包括如权利要求1‑8任意一项所述的单侧下肢外骨骼助行机器人，其特征在于，包括以下步骤：2CN114642572A权利要求书2/2页步骤一：所述控制模块设置健侧大腿迈步结束后的延迟时间，进入步骤二；步骤二:所述惯性传感器判断健侧大腿是否开始迈腿，若否，则重新进入步骤二，若是，则所述惯性传感器采集记录健侧大腿的运动学参数并进入步骤三；步骤三：所述惯性传感器判断健侧大腿是否结束迈腿，若否，则重新进入步