家庭康复利器：七杆混合式下肢康复机器人

获奖等级：入围奖

设计者：张泽贤，梁策，李家栋

指导教师：韩书葵

北华航天工业学院机电工程学院，廊坊，065000

步行是人类生存和生活的一项必要技能，脑卒中患者和下肢刚完成治疗的患者需要重新获得行走能力，在家中使用机器人进行康复训练是个非常好的方式。本项目利用运动机构学的理论，设计了一种新型七杆混合式家用下肢康复机器人（图59）。

家用下肢康复机器人由运动系统、传感系统和控制系统组成。根据人类下肢生理结构和运动机理，建立运动模型，以实现正常下肢运动为目的，针对患者身高、腿长等不同数据，分别对座椅高度、前后位置进行可调节设计。通过传感和控制系统相互配合，完成对人体下肢生理情况的实时监控，并做出反馈，改变运动速度和行程。(www.xing528.com)

在运动系统的机械传动部分中，踏板动力由电机带动的齿轮齿条机构提供，腿部运动靠七杆机构混联机构带动，经计算自由度F=2，该混联机构满足运动要求。座椅舒适度调节由涡轮蜗杆进行前后调节、气缸进行高低调节，并由棘轮和弹簧组成靠板圆周舒适度调节模块。

在传感系统中，传感器设置在辅助踏板上，检测运动踏板周围，在运行过程中可防止脚误造成伤害，保证行走安全。同时腿部传感器随时检测下肢功能状态，转为电信号输送给控制器。

在控制系统中，手动控制模块可调节座椅位置舒适性。横向“加减”按钮通过控制系统调控座椅前后位置，纵向“加减”按钮调节座椅高度。控制运动系统还设有“半自动模式”和“全自动模式”，利用颜色按钮随时切换运动模式。红色按钮为停止按钮；绿色按钮为渐愈后控制踏板往复匀速运动，仿真人体行走真实速度和行程；蓝色按钮为实时肌体识别反馈运动，根据患者的不同情况反馈电机以实现实时适应的运动。

该机器人能代替人工“走路教学”，完成下肢逐渐康复任务。主体座椅有可调节模块，可适应不同体形患者，适用范围广。在自动模式下，自动检测下肢功能状态，根据实时反馈信号控制七杆机构混联机构调节步行速度和行程，逐渐完成下肢生理运动训练。

图59　家用下肢康复机器人