申请/专利权人：中南大学湘雅三医院

申请日：2018-09-07

公开（公告）日：2021-02-09

公开（公告）号：CN109381287B

主分类号：A61F5/00(20060101)

分类号：A61F5/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.09#授权;2019.03.22#实质审查的生效;2019.02.26#公开

摘要：本发明公开了一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其结构包括底部运动支撑架、主支撑杆、附属支撑杆、手扶架连接杆、手扶连接架、连接臂活动连接槽、运动检测连接臂、安全背带连接架、安全背带，底部运动支撑架与主支撑杆固定连接，主支撑杆的左右两边各设有一个附属支撑杆，附属支撑杆通过螺栓与底部运动支撑架固定连接，当使用者失去平衡时，安全背带可以拉住使用者的躯干，避免腿部再次受伤，同时设备不能向后运动，为使用者向后失去平衡时提供足够的支撑力，避免造成设备的使用恐慌，可以有效的避免使用者在进行训练时摔倒，防止二次受伤，提高了恢复训练的效果。

主权项：1.一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其结构包括底部运动支撑架（1）、主支撑杆（2）、附属支撑杆（3）、手扶架连接杆（4）、手扶连接架（5）、连接臂活动连接槽（6）、运动检测连接臂（7）、安全背带连接架（8）、安全背带（9）、重垂式头颈保护装置（10），其特征在于：所述底部运动支撑架（1）与主支撑杆（2）固定连接，所述主支撑杆（2）的左右两边各设有一个附属支撑杆（3），所述附属支撑杆（3）通过螺栓与底部运动支撑架（1）固定连接，所述主支撑杆（2）的中部设有手扶架连接杆（4），所述手扶架连接杆（4）的左右两端的前部设有手扶连接架（5），所述手扶架连接杆（4）、手扶连接架（5）固定连接，所述主支撑杆（2）的上部设有连接臂活动连接槽（6），所述连接臂活动连接槽（6）与运动检测连接臂（7）活动连接，所述运动检测连接臂（7）的前端与安全背带连接架（8）固定连接，所述安全背带连接架（8）通过螺栓与安全背带（9）固定连接；所述重垂式头颈保护装置（10）包括U型头部支撑架（101）、中部连接杆（102）、配重块（103），所述U型头部支撑架（101）与中部连接杆（102）连接，所述中部连接杆（102）的下部与配重块（103）固定连接，所述中部连接杆（102）通过连接轴与主支撑杆（2）的上部连接。

全文数据：一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人技术领域本发明涉及医疗设备领域，更确切地说，是一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人。背景技术当前，机器人更多的被用于医疗辅助，其中康复机器人是指具有类似人体骨骼形状的康复设备，使用时肢臂部件背捆绑在人的肢臂：人体四肢的长骨的侧面，机器人活动，带动人体活动，达到帮助人体康复的目的。使用人类仿生制造的机器人可以最大程度的模仿人类的运动，但是，现有设备存在以下缺点：现有的康复机器人的平衡性较差，同时机器运动相对于人体运动有一定的滞后性，当人体失去平衡即将跌倒时，仿生机器人无法进行及时的姿势调整甚至还会影响使用者的姿态调节，只会和人体一起跌倒，由于头部的重量较大且倒下时受力最大，颈椎要承受跌倒的全部的冲击力，同时头部也会受到重创。发明内容针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，以解决现有的康复机器人的平衡性较差，同时机器运动相对于人体运动有一定的滞后性，当人体失去平衡即将跌倒时，仿生机器人无法进行及时的姿势调整甚至还会影响使用者的姿态调节，只会和人体一起跌倒，由于头部的重量较大且倒下时受力最大，颈椎要承受跌倒的全部的冲击力，同时头部也会受到重创。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其结构包括底部运动支撑架、主支撑杆、附属支撑杆、手扶架连接杆、手扶连接架、连接臂活动连接槽、运动检测连接臂、安全背带连接架、安全背带、重垂式头颈保护装置，所述底部运动支撑架与主支撑杆固定连接，所述主支撑杆的左右两边各设有一个附属支撑杆，所述附属支撑杆通过螺栓与底部运动支撑架固定连接，所述主支撑杆的中部设有手扶架连接杆，所述手扶架连接杆的左右两端的前部设有手扶连接架，所述手扶架连接杆、手扶连接架固定连接，所述主支撑杆的上部设有连接臂活动连接槽，所述连接臂活动连接槽与运动检测连接臂活动连接，所述运动检测连接臂的前端与安全背带连接架固定连接，所述安全背带连接架通过螺栓与安全背带固定连接，所述重垂式头颈保护装置包括U型头部支撑架、中部连接杆、配重块，所述U型头部支撑架与中部连接杆连接，所述中部连接杆的下部与配重块固定连接，所述中部连接杆通过连接轴与主支撑杆的上部连接。作为本发明进一步地方案，所述U型头部支撑架包括颈部弧形支撑垫、脑勺保护罩、一级缓冲松紧带，所述颈部弧形支撑垫与脑勺保护罩呈一体化成型结构，所述颈部弧形支撑垫上设有一级缓冲松紧带，进行多级缓冲，有效的降低向后摔倒时的冲击力。作为本发明进一步地方案，所述颈部弧形支撑垫为右侧下倾的弧形结构，所述颈部弧形支撑垫下倾的角度为22°，可以更加有效的贴合头部，提高适用的稳定性。作为本发明进一步地方案，所述中部连接杆包括头部支架连接板、上部连接杆、转动连接轴、主支撑杆连接轴、配重系统连接杆，所述颈部弧形支撑垫通过螺栓与头部支架连接板连接，所述头部支架连接板的下部与上部连接杆固定连接，所述上部连接杆与下部的转动连接轴连接，所述转动连接轴与主支撑杆连接轴配合，所述转动连接轴的下端与配重系统连接杆连接，所述配重系统连接杆的下端与下部与配重块连接，当设备向后摔倒时可以迅速的调节头部支撑架的位置，有效的提高设备的可靠性。作为本发明进一步地方案，所述下部与配重块包括配重铁块、阻力平衡弹簧、配重磁铁块、固定磁铁块，所述配重铁块通过阻力平衡弹簧与主支撑杆连接，所述配重铁块的下部设有配重磁铁块，所述配重磁铁块的右边设有固定磁铁块，正常使用时可以有效的减小设备的震动，提高设备使用的舒适性。作为本发明进一步地方案，所述配重铁块的质量为2kg，所述配重铁块为实心结构，当设备向后摔倒时可以重垂式头颈保护装置的位置，使设备U型头部支撑架朝上与头部贴合，提高了使用的稳定性。有益效果本发明提供一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人的方案，通过设有重垂式头颈保护装置-10，设备设备在进行正常作业时，患者在进行下肢恢复性训练时可以将上身与安全背带固定，之后即使不在医师的陪同下也可以在场地内进行下肢的恢复训练，使用者通过安全背带与设备连接之后，一旦向后发生倾倒，在重力的作用下，U型头部支撑架-101、中部连接杆-102、配重块-103任然会保持垂直于地面的姿态，头部先与一级缓冲松紧带-1013接触，之后再与颈部弧形支撑垫-1011接触，可以有效的对摔倒的冲击力进行缓解，有效的避免使用时对颈椎造成损伤，有效的提高了设备的使用的安全性和可靠性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人的结构示意图。图2为本发明一种重垂式头颈保护装置的结构侧视图。图3为本发明一种脑勺保护罩的结构示意图。图4为本发明一种重垂式头颈保护装置的工作状态图。图中：底部运动支撑架-1、主支撑杆-2、附属支撑杆-3、手扶架连接杆-4、手扶连接架-5、连接臂活动连接槽-6、运动检测连接臂-7、安全背带连接架-8、安全背带-9、重垂式头颈保护装置-10、U型头部支撑架-101、中部连接杆-102、配重块-103、颈部弧形支撑垫-1011、脑勺保护罩-1012、一级缓冲松紧带-1013、头部支架连接板-1021、上部连接杆-1022、转动连接轴-1023、主支撑杆连接轴-1024、配重系统连接杆-1025、所述配重铁块-1031、阻力平衡弹簧-1032、配重磁铁块-1033、固定磁铁块-1034。具体实施方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。请参阅图1-图4，本发明提供一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人的技术方案：一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其结构包括底部运动支撑架1、主支撑杆2、附属支撑杆3、手扶架连接杆4、手扶连接架5、连接臂活动连接槽6、运动检测连接臂7、安全背带连接架8、安全背带9、重垂式头颈保护装置10，所述底部运动支撑架1与主支撑杆2固定连接，所述主支撑杆2的左右两边各设有一个附属支撑杆3，所述附属支撑杆3通过螺栓与底部运动支撑架1固定连接，所述主支撑杆2的中部设有手扶架连接杆4，所述手扶架连接杆4的左右两端的前部设有手扶连接架5，所述手扶架连接杆4、手扶连接架5固定连接，所述主支撑杆2的上部设有连接臂活动连接槽6，所述连接臂活动连接槽6与运动检测连接臂7活动连接，所述运动检测连接臂7的前端与安全背带连接架8固定连接，所述安全背带连接架8通过螺栓与安全背带9固定连接；所述重垂式头颈保护装置10包括U型头部支撑架101、中部连接杆102、配重块103，所述U型头部支撑架101与中部连接杆102连接，所述中部连接杆102的下部与配重块103固定连接，所述中部连接杆102通过连接轴与主支撑杆2的上部连接。所述U型头部支撑架101包括颈部弧形支撑垫1011、脑勺保护罩1012、一级缓冲松紧带1013，所述颈部弧形支撑垫1011与脑勺保护罩1012呈一体化成型结构，所述颈部弧形支撑垫1011上设有一级缓冲松紧带1013，进行多级缓冲，有效的降低向后摔倒时的冲击力。所述颈部弧形支撑垫1011为右侧下倾的弧形结构，所述颈部弧形支撑垫1011下倾的角度为22°，可以更加有效的贴合头部，提高适用的稳定性。所述中部连接杆102包括头部支架连接板1021、上部连接杆1022、转动连接轴1023、主支撑杆连接轴1024、配重系统连接杆1025，所述颈部弧形支撑垫1011通过螺栓与头部支架连接板1021连接，所述头部支架连接板1021的下部与上部连接杆1022固定连接，所述上部连接杆1022与下部的转动连接轴1023连接，所述转动连接轴1023与主支撑杆连接轴1024配合，所述转动连接轴1023的下端与配重系统连接杆1025连接，所述配重系统连接杆1025的下端与下部与配重块103连接，当设备向后摔倒时可以迅速的调节头部支撑架的位置，有效的提高设备的可靠性。所述配重铁块1031、阻力平衡弹簧1032、配重磁铁块1033、固定磁铁块1034，所述配重铁块1031通过阻力平衡弹簧1032与主支撑杆2连接，所述配重铁块1031的下部设有配重磁铁块1033，所述配重磁铁块1033的右边设有固定磁铁块1034，正常使用时可以有效的减小设备的震动，提高设备使用的舒适性。所述配重铁块1031的质量为2kg，所述配重铁块1031为实心结构，当设备向后摔倒时可以重垂式头颈保护装置10的位置，使设备U型头部支撑架101朝上与头部贴合，提高了使用的稳定性。综上所述，通过设有重垂式头颈保护装置重垂式头颈保护装置10，设备设备在进行正常作业时，患者在进行下肢恢复性训练时可以将上身与安全背带固定，之后即使不在医师的陪同下也可以在场地内进行下肢的恢复训练，使用者通过安全背带与设备连接之后，一旦向后发生倾倒，在重力的作用下，U型头部支撑架重垂式头颈保护装置101、中部连接杆重垂式头颈保护装置102、配重块重垂式头颈保护装置103任然会保持垂直于地面的姿态，头部先与一级缓冲松紧带重垂式头颈保护装置1013接触，之后再与颈部弧形支撑垫重垂式头颈保护装置1011接触，可以有效的对摔倒的冲击力进行缓解，有效的避免使用时对颈椎造成损伤，有效的提高了设备的使用的安全性和可靠性。本发明的一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人的，其工作原理为：当设备发生向后的倾倒时，超过一定的角度之后，配重磁铁块1033与固定磁铁块1034的之间的吸力减小，阻力平衡弹簧1032可以平衡U型头部支撑架101、中部连接杆102、配重块103转动时的阻力，摔倒时平衡U型头部支撑架101对颈部进行支撑，同时脑勺保护罩102护住患者的后脑勺，可以有效的对摔倒的冲击力进行缓解，有效的避免使用时对颈椎造成损伤，有效的提高了设备的使用的安全性和可靠性。本发明解决的问题是人体工学极其复杂，康复机器人的平衡性较差，同时机器运动相对于人体运动有一定的滞后性，当人体失去平衡即将跌倒时，仿生机器人无法进行及时的姿势调整甚至还会影响使用者的姿态调节，只会和人体一起跌倒，由于头部的重量较大且倒下时受力最大，颈椎要承受跌倒的全部的冲击力，同时头部也会受到重创，本发明通过上述部件的互相组合，当使用者失去平衡时，安全背带可以拉住使用者的躯干，避免腿部再次受伤，同时设备不能向后运动，为使用者向后失去平衡时提供足够的支撑力，避免造成设备的使用恐慌，可以有效的避免使用者在进行训练时摔倒，防止二次受伤，提高了恢复训练的效果。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

权利要求：1.一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其结构包括底部运动支撑架1、主支撑杆2、附属支撑杆3、手扶架连接杆4、手扶连接架5、连接臂活动连接槽6、运动检测连接臂7、安全背带连接架8、安全背带9、重垂式头颈保护装置10，其特征在于：所述底部运动支撑架1与主支撑杆2固定连接，所述主支撑杆2的左右两边各设有一个附属支撑杆3，所述附属支撑杆3通过螺栓与底部运动支撑架1固定连接，所述主支撑杆2的中部设有手扶架连接杆4，所述手扶架连接杆4的左右两端的前部设有手扶连接架5，所述手扶架连接杆4、手扶连接架5固定连接，所述主支撑杆2的上部设有连接臂活动连接槽6，所述连接臂活动连接槽6与运动检测连接臂7活动连接，所述运动检测连接臂7的前端与安全背带连接架8固定连接，所述安全背带连接架8通过螺栓与安全背带9固定连接；所述重垂式头颈保护装置10包括U型头部支撑架101、中部连接杆102、配重块103，所述U型头部支撑架101与中部连接杆102连接，所述中部连接杆102的下部与配重块103固定连接，所述中部连接杆102通过连接轴与主支撑杆2的上部连接。2.根据权利要求1所述的一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其特征在于：所述U型头部支撑架101包括颈部弧形支撑垫1011、脑勺保护罩1012、一级缓冲松紧带1013，所述颈部弧形支撑垫1011与脑勺保护罩1012呈一体化成型结构，所述颈部弧形支撑垫1011上设有一级缓冲松紧带1013。3.根据权利要求2所述的一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其特征在于：所述颈部弧形支撑垫1011为右侧下倾的弧形结构，其下倾的角度为22°。4.根据权利要求1或2所述的一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其特征在于：所述中部连接杆102包括头部支架连接板1021、上部连接杆1022、转动连接轴1023、主支撑杆连接轴1024、配重系统连接杆1025，所述颈部弧形支撑垫1011通过螺栓与头部支架连接板1021连接，所述头部支架连接板1021的下部与上部连接杆1022固定连接，所述上部连接杆1022与下部的转动连接轴1023连接，所述转动连接轴1023与主支撑杆连接轴1024配合，所述转动连接轴1023的下端与配重系统连接杆1025连接，所述配重系统连接杆1025的下端与下部与配重块103连接。5.根据权利要求1所述的一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其特征在于：所述下部与配重块103包括配重铁块1031、阻力平衡弹簧1032、配重磁铁块1033、固定磁铁块1034，所述配重铁块1031通过阻力平衡弹簧1032与主支撑杆2连接，所述配重铁块1031的下部设有配重磁铁块1033，所述配重磁铁块1033的右边设有固定磁铁块1034。6.根据权利要求1所述的一种基于重垂对头颈实时保护的康复机器人，其特征在于：所述配重铁块1031的质量为2kg，所述配重铁块1031为实心结构。

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