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一种直驱式康复外骨骼及训练方法技术

作者:小编发布时间:2025-09-09 16:00

  

一种直驱式康复外骨骼及训练方法技术

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  本发明专利技术公开了一种直驱式康复外骨骼,包括机架、髋关节力矩电机、大腿外骨骼、膝关节力矩电机和小腿外骨骼;一种训练方法,获取髋关节/膝关节角度,设定步态曲线和外骨骼输出力矩,获取髋关节/膝关节所受力矩,计算外骨骼与患者匹配度差异,设定匹配灵敏度,调节关节助力系数,康复训练。本发明专利技术一种直驱式康复外骨骼采用力矩电机直接驱动患者下肢关节运动,无需额外的传感器,精确测量监控患者各个关节所受的康复力矩,并根据患者的关节康复力矩设计了训练方法,能够使康复外骨骼的助力大小与患者的康复需求相匹配,提高外骨骼康复训练效果,同时可以根据康复力矩进行康复效果评估。

  据统计资料显示,我国有数千万因脑卒中、脊髓损伤以及各种事故造成的下肢瘫痪、半瘫等行走功能性障碍。这些患者均需要进行康复训练来改善患肢功能,甚至逐步恢复行走能力。传统康复训练通常由医师手动协助病人站立及行走训练,工作强度大,训练效果低下,且很难保证康复训练动作的标准性与一致性。康复外骨骼融合了人工智能、人体工程学、电气自动化及仿生机械设计,能够满足不同患者及不同阶段的训练要求。其带动脑卒中及下肢瘫痪患者的下肢进行康复训练,利用大脑具有的可塑造性,准确、及时的重复康复训练能促进神经组织功能进行代偿或者重组,弥补受到损伤的神经细胞所缺失的功能,从而使得患者提高运动控制能力,促进各个关节肌群的协调运动,最终恢复步行功能。传统技术的缺点:1、未能对关节力矩进行准确实时的测量,不能对痉挛、脱臼等治疗过程中的突发生理状态进行及时的判断,容易在康复治疗过程中对人体造成二次损伤,而且不能对患者进行有效准确的康复效果评估;2、未将患者关节力矩反馈引入控制环节,康复外骨骼助力大小不能与人体康复需求准

  1.一种直驱式康复外骨骼,其特征在于:包括机架、髋关节力矩电机、大腿外骨骼、膝关节力矩电机和小腿外骨骼,两个所述大腿外骨骼的上端分别通过两个所述髋关节力矩电机与所述机架的两端可转动连接,两个所述小腿外骨骼的上端分别通过两个所述膝关节力矩电机与两个所述大腿外骨骼的下端可转动连接。

  1.一种直驱式康复外骨骼,其特征在于:包括机架、髋关节力矩电机、大腿外骨骼、膝关节力矩电机和小腿外骨骼,两个所述大腿外骨骼的上端分别通过两个所述髋关节力矩电机与所述机架的两端可转动连接,两个所述小腿外骨骼的上端分别通过两个所述膝关节力矩电机与两个所述大腿外骨骼的下端可转动连接。2.根据权利要求1所述的一种直驱式康复外骨骼,其特征在于:所述髋关节力矩电机和所述膝关节力矩电机均为永磁同步力矩电机,且所述永磁同步力矩电机通过伺服驱动器伺服控制。3.一种基于上述直驱式康复外骨骼的训练方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、设定的步态曲线,包括各个步态下的髋关节角度θhip和膝关节角度θknee,设定外骨骼输出力矩Tout=λ0·TN:式中:TN为髋关节/膝关节的额定输出转矩;λ0为髋关节/膝关节的初始关节助力系数;θhip为髋关节角度,以竖直方向为参考零点,向前抬腿为正,向后摆腿为负;θknee为和膝关节角度,以小腿伸直为参考零点,小腿向后弯曲为正;S2、获取康复训练过程中膝关节所受力矩Tknee,计算公式为:式中:Iknee为膝关节力矩电机的电枢电流;KT1为膝...

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