本实用新型公开了一种膝关节康复训练外骨骼机器人，涉及医疗器械技术领域。包括由上至下依次连接的大腿支撑部、小腿支撑部和足底支撑部，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部通过阻尼转轴连接，所述小腿支撑部与所述足底支撑部连接，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部连接处设有前气垫与后气垫，还包括液压缸，所述液压缸一端与所述大腿支撑部铰接，另一端与所述小腿支撑部铰接。本实用新型提供的膝关节康复训练外骨骼机器人，通过在大腿支撑部与小腿支撑部之间设置阻尼转轴、前气垫和后气垫，不仅可以对膝盖可到保护作用，还可以防止患者膝关节
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 215536269 U (45)授权公告日 2022.01.18 (21)申请号 8.9 (22)申请日 2021.08.19 (73)专利权人 中国人民解放军东部战区总医院 地址 210002 江苏省南京市中山东路305号 (72)发明人 包倪荣杨凯江辉袁涛孟嘉 钱洪曹青刚张雷李岩 赖圳登杨少强 (74)专利代理机构 北京睿智保诚专利代理事务 所 (普通合伙) 11732 代理人 龙涛 (51) Int.C l. A61H 3/00 (2006.01) A63B 23/04 (2006.01) A63B 21/008 (2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (54)实用新型名称 一种膝关节康复训练外骨骼机器人 (57)摘要 本实用新型公开了一种膝关节康复训练外 骨骼机器人，涉及医疗器械技术领域。包括由上 至下依次连接的大腿支撑部、小腿支撑部和足底 支撑部，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部通过 阻尼转轴连接，所述小腿支撑部与所述足底支撑 部连接，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部连接 处设有前气垫与后气垫，还包括液压缸，所述液 压缸一端与所述大腿支撑部铰接，另一端与所述 小腿支撑部铰接。本实用新型提供的膝关节康复 训练外骨骼机器人，通过在大腿支撑部与小腿支 撑部之间设置阻尼转轴、前气垫和后气垫，不仅 可以对膝盖可到保护作用，还可以防止患者膝关 U 节弯曲角度过大造成二次伤害。 9 6 2 6 3 5 5 1 2 N C CN 215536269 U 权利要求书 1/1页 1.一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，包括由上至下依次连接的大腿支 撑部、小腿支撑部和足底支撑部，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部通过阻尼转轴连接，所 述小腿支撑部与所述足底支撑部连接，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部连接处设有前气 垫与后气垫， 还包括液压缸，所述液压缸一端与所述大腿支撑部铰接，另一端与所述小腿支撑部铰 接。 2.如权利要求1所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿支撑 部包括在长度方向平行设置的两个大腿固定板，所述大腿固定板之间连接有大腿箍板与大 腿绑带，所述小腿支撑部包括在长度方向平行设置的两个小腿固定板，所述小腿固定板之 间连接有小腿箍板与小腿绑带，同侧的所述大腿固定板与所述小腿固定板通过阻尼转轴连 接。 3.如权利要求2所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿箍板 的弧度与大腿的弧度相匹配，所述小腿箍板的弧度与小腿的弧度相匹配。 4.如权利要求2所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿固定 板上设有大腿绑带夹，所述大腿绑带可拆卸的连接于所述大腿绑带夹上，所述小腿固定板 上设有小腿绑带夹，所述小腿绑带可拆卸的连接于所述小腿绑带夹上。 5.如权利要求2所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述液压缸包 括筒体与杆体，所述筒体通过第一安装件铰接于所述大腿固定板上，所述杆体通过第二安 装件铰接于与所述小腿固定板上。 6.如权利要求2所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述前气垫与 所述后气垫通过魔术贴连接，所述后气垫粘贴于所述小腿固定板上部，所述前气垫的弧度 与膝盖前部的弧度相匹配，所述后气垫的弧度与膝盖后部的弧度相匹配。 7.如权利要求1所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，还包括气泵， 所述气泵通过充气管与所述前气垫、后气垫连通。 8.如权利要求7所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述阻尼转轴 上设有角度传感器，所述液压缸上设有压力传感器，所述角度传感器和压力传感器均由控 制器监测数据。 9.如权利要求8所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述控制器设 置在大腿支撑部、小腿支撑部、足底支撑部、液压缸任一位置。 10.如权利要求8所述的一种膝关节康复训练外骨骼机器人，其特征在于，所述控制器 还与所述气泵电连接。 2 2 CN 215536269 U 说明书 1/3页 一种膝关节康复训练外骨骼机器人 技术领域 [0001] 本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种膝关节康复训练外骨骼机器 人。 背景技术 [0002] 对于下肢有运动障碍的病人，通常根据其运动障碍程度会分为多个训练阶段，例 如，在肌无力程度，会利用训练仪来带动下肢运动而训练，即被动训练模式；在肌力恢复阶 段，会利用人体主动运动、训练仪辅助支撑的模式来进行训练，即主动训练模式，在主动训 练模式中人们一般使用膝关节康复训练外骨骼机器人辅助训练。 [0003] 膝关节康复训练外骨骼机器人是近年来迅速发展的一门新兴技术，是机器人技术 在医学领域的新应用。膝关节康复训练外骨骼机器人可以穿戴于人体下肢，可有效的帮助 残疾者提供助力的效果，进一步实现他们自主生活的愿望，减轻社会和家庭的压力，还可以 帮助下肢无力或残疾患者进行康复训练及助力行走，使得患者逐渐得到康复。 [0004] 目前用于患者康复治疗及助力行走的外骨骼机器人，其体积较大，结构较为笨重， 操作较为麻烦，并且当患者在达到膝关节最大弯曲角度时，患者可能因控制不佳或锻炼不 当造成关节损伤，导致二次伤害，不利于患者康复。 实用新型内容 [0005] 本实用新型主要目的在提供一种膝关节康复训练外骨骼机器人，以解决现有存在 的问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案： [0007] 一种膝关节康复训练外骨骼机器人，包括由上至下依次连接的大腿支撑部、小腿 支撑部和足底支撑部，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部通过阻尼转轴连接，所述小腿支 撑部与所述足底支撑部连接，所述大腿支撑部与所述小腿支撑部连接处设有前气垫与后气 垫， [0008] 还包括液压缸，所述液压缸一端与所述大腿支撑部铰接，另一端与所述小腿支撑 部铰接。 [0009] 进一步的，所述大腿支撑部包括在长度方向平行设置的两个大腿固定板，所述大 腿固定板之间连接有大腿箍板与大腿绑带，所述小腿支撑部包括在长度方向平行设置的两 个小腿固定板，所述小腿固定板之间连接有小腿箍板与小腿绑带，同侧的所述大腿固定板 与所述小腿固定板通过阻尼转轴连接。 [0010] 进一步的，所述大腿箍板的弧度与大腿的弧度相匹配，所述小腿箍板的弧度与小 腿的弧度相匹配。 [0011] 进一步的，所述大腿固定板上设有大腿绑带夹，所述大腿绑带可拆卸的连接于所 述大腿绑带夹上，所述小腿固定板上设有小腿绑带夹，所述小腿绑带可拆卸的连接于所述 小腿绑带夹上。 3 3 CN 215536269 U 说明书 2/3页 [0012] 进一步的，所述液压缸包括筒体与杆体，所述筒体通过第一安装件铰接于所述大 腿固定板上，所述杆体通过第二安装件铰接于与所述小腿固定板上。 [0013] 进一步的，所述前气垫与所述后气垫通过魔术贴连接，所述后气垫粘贴于所述小 腿固定板上部，所述前气垫的弧度与膝盖前部的弧度相匹配，所述后气垫的弧度与膝盖后 部的弧度相匹配。 [0014] 进一步的，还包括气泵，所述气泵通过充气管与所述前气垫、后气垫连通。 [0015] 进一步的，所述阻尼转轴上设有角度传感器，所述液压缸上设有压力传感器，所述 角度传感器和压力传感器均由控制器监测数据。 [0016] 进一步的，所述控制器设置在大腿支撑部、小腿支撑部、足底支撑部、液压缸任一 位置。 [0017] 进一步的，所述控制器还与所述气泵电连接。 [0018] 与现有技术相比，本实用新型提供的一种膝关节康复训练外骨骼机器人具有以下 有益效果： [0019] 通过设置阻尼转轴、前气垫、后气垫可以为患者提供一定的阻力，在进行弯曲训练 时，保证患者只能缓慢运动，防止患者膝关节弯曲角度过大造成二次伤害，而液压缸又可以 提供一定的动力，使患者不必过度发力，通过气泵向前气垫、后气垫内部充入气体，在患者 磕碰或者摔倒时，可以对膝盖可到保护作用。 附图说明 [0020] 图1为本实用新型实施例整体结构示意图。 [0021] 图2为本实用新型实施例另一角度整体结构示意图。 [0022] 图3为本实用新型实施例爆炸图。 [0023] 图4为本实用新型实施例大腿支撑部、小腿支撑部结构示意图。 [0024] 其中，1‑大腿支撑部，11‑大腿固定板，12‑大腿箍板，13‑大腿绑带，14‑ 第一安装 件，2‑小腿支撑部，21‑小腿固定板，22‑小腿箍板，23‑第二安装件， 3‑足底支撑部，4‑前气 垫，5‑后气垫，6‑液压缸，61‑筒体，62‑杆体，7‑阻尼转轴，8‑气泵，9‑充气管。 具体实施方式 [0025] 以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。 [0026] 结合图1至图4本实用新型提供一种膝关节康复训练外骨骼机器人，包括由上至下 依次连接的大腿支撑部1、小腿支撑部2和足底支撑部3，所述大腿支撑部1与所述小腿支撑 部2通过阻尼转轴7连接，所述小腿支撑部2与所述足底支撑部3通过销轴铰接，足底支撑部3 可以相对小腿支撑部2转动，所述大腿支撑部1与所述小腿支撑部2连接处设有前气垫4与后 气垫5，还包括液压缸6，所述液压缸6一端与所述大腿支撑部1铰接，另一端与所述小腿支撑 部2铰接。阻尼转轴7可以减少震动，防止过多的振动造成产品的损坏，且使用阻尼转轴7连 接大腿支撑部1与小腿支撑部2，当患者做弯曲训练时，患者膝关节弯曲角度越大，阻尼转轴 7上垫片与垫片之间的挤压产生摩擦力越大，可以为患者提供一定的阻力，防止患者膝关节 弯曲角度过大造成二次伤害。液压缸6可以提供一定的动力，使患者训练时不必过度发力， 辅助患者进行康复训练。在另一实施例中，小腿支撑部2与足底支撑部3固定连接，患者在康 4 4 CN 215536269 U 说明书 3/3页 复训练时，小腿与脚部不能相对运动，可以防止患者行走过快而摔倒造成二次伤害。 [0027] 进一步的，所述大腿支撑部1包括在长度方向平行设置的两个大腿固定板11，所述 大腿固定板11之间连接有大腿箍板12与大腿绑带13，所述小腿支撑部2包括在长度方向平 行设置的两个小腿固定板21，所述小腿固定板21 之间连接有小腿箍板22与小腿绑带，同侧 的所述大腿固定板11与所述小腿固定板21通过阻尼转轴7连接。大腿箍板12与两个大腿固 定板11固定连接，小腿箍板22与两个小腿固定板21固定连接，所述大腿箍板12的弧度与大 腿的弧度相匹配，所述小腿箍板22的弧度与小腿的弧度相匹配，保证患者穿戴时的舒适性。 [0028] 进一步的，所述大腿固定板11上设有大腿绑带夹13，所述大腿绑带13 可拆卸的连 接于所述大腿绑带夹上，所述小腿固定板21上设有小腿绑带夹，所述小腿绑带可拆卸的连 接于所述小腿绑带夹上，大腿绑带13、小腿绑带采用采用可拆卸的连接方式，可以根据患者 腿的粗细灵活换用不同规格的大腿绑带13、小腿绑带。 [0029] 进一步的，所述液压缸6包括筒体61与杆体62，所述筒体6通过第一安装件14铰接 于所述大腿固定板11上，所述杆体62通过第二安装件23铰接于与所述小腿固定板21上。筒 体61顶端、杆体62的末端设有连接杆，连接杆上开设圆孔，第一安装件14、第二安装件23上 均设有连接轴，连接轴与连接杆上的圆孔匹配连接。 [0030] 进一步的，还包括气泵8，所述气泵8通过充气管9与所述前气垫4、后气垫5连通，气 泵8可以通过充气管9向前气垫4、后气垫5内部充入气体，不仅可以提高患者的穿戴的舒适 度，在患者磕碰或者摔倒时，还可以对膝盖可到保护作用。 [0031] 进一步的，所述阻尼转轴7上设有角度传感器，所述液压缸6上设有压力传感器，所 述角度传感器和压力传感器均由控制器监测数据。所述控制器可设置在大腿支撑部1、小腿 支撑部2、足底支撑部3和液压缸6任一位置。本实施例中，控制器设置在液压缸6的筒体61 上。角度传感器的型号为 QKJ‑120，压力传感器的型号为MPM288，控制器的型号为TB6600。 [0032] 进一步的，所述控制器还与所述气泵8连接。当角度传感器检测到患者膝关节弯曲 角度较大时，反馈信号至控制器，控制器控制气泵8向前气垫4、后气垫5内部充入气体，对即 将弯曲大腿和小腿起到一定的阻力，避免患者膝关节弯曲角度过大造成二次伤害。训练时， 控制器实时监测液压缸6上压力传感器的力度，根据采集的患者以往数据，来对液压缸6进 行调节。 [0033] 工作原理：本实用新型提供的一种膝关节康复训练外骨骼机器人使用时，患者依 次穿戴大腿支撑部1、小腿支撑部2、足底支撑部3，利用大腿绑带13、小腿绑带将大腿、小腿 进行固定，足底支撑部3采用仿形设计，脚部可直接穿戴，不易脱落。患者在进行康复训练 时，在行走时，液压缸6可以提供一定的动力，辅助患者进行康复训练，保证患者不必过度发 力，控制器实施监测液压缸6上压力传感器的力度，根据采集的患者以往数据，来对液压缸6 的动力输出进行调节，控制器还可以根据需要控制气泵8向前气垫4、后气垫 5内部充入气 体，在患者磕碰或者摔倒时，可以对膝盖可到保护作用。在进行弯曲训练时，阻尼转轴7、前 气垫4、后气垫5可以为患者提供一定的阻力，防止患者膝关节弯曲角度过大造成二次伤害。 [0034] 以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任 何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化 与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 5 5 CN 215536269 U 说明书附图 1/4页 图1 6 6 CN 215536269 U 说明书附图 2/4页 图2 7 7 CN 215536269 U 说明书附图 3/4页 图3 8 8 CN 215536269 U 说明书附图 4/4页 图4 9 9
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