【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及康復工程、機器人，具體的說是一種骨盆驅動裝置及步態康復訓練機器人。
技術介紹
1、由于人口老齡化步伐的加快和神經系統的疾病趨向于年輕化等各方面的原因的影響，我國步態異常的患病群體非常龐大，患者急切地得到有效的治療，除去手術和藥物治療外，合理有效地康復訓練也是必不可少的。但現在的步態康復訓練機器人多通過修復腿部的步行行動來實現相應的步態訓練，例如，一部分踏板式的康復機器人，需要使用對上本身進行上拉減重的方式來輔助下肢的康復訓練；一部分外骨骼式的康復機器人，通過對下肢進行約束和驅動來進行康復訓練。但是康復訓練如果忽略了對于骨盆的影響，往往會導致在訓練過程中的骨盆和髖關節異常，這對于因腰部或脊柱損傷而引起的下肢功能障礙的患者來說是非常不利的。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有骨盆驅動裝置及步態康復訓練機器人技術存在的不足，提出了一種骨盆驅動裝置及步態康復訓練機器人，可以根據患者步態運動過程中骨盆的運動特征和康復的要求，通過對伺服電機的控制，產生在步態康復訓練的過程中所需的任意骨盆運動軌跡。本專利技術的骨盆驅動裝置巧妙的實現了各運動的驅動部分在康復人員的后側，在不影響步態康復的前提下實現對于骨盆的輔助驅動，增加了在步行康復訓練的過程中骨盆運動的可控性和準確性。整體具有結構簡單、承載能力強、各種運動控制簡單等優點。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用的具體方案為：
3、一種骨盆驅動裝置，包括機架、骨盆固定座靠、骨盆平動系統、骨盆擺動系統和兩條運動支
4、進一步地，所述z向移動機構包括固定于機架上的沿z向延伸的豎直導軌，豎直導軌上設有能夠沿豎直導軌上下移動的豎直滑臺，豎直滑臺的其中一個側面上設有兩個與支鏈相連接的萬向節連接座，豎直滑臺上遠離萬向節連接座的側面上設有豎直絲杠螺母，豎直絲杠螺母與固定在機架上的沿z向延伸的豎直絲杠螺紋連接，豎直絲杠的下端與固定在機架上的豎直動力組件相連接，通過豎直動力組件能夠帶動豎直絲杠旋轉，豎直絲杠螺母通過豎直絲杠的旋轉帶動豎直滑臺沿豎直滑軌上下運動。
5、進一步地，所述豎直動力組件包括豎直伺服電機、以及與豎直伺服電機相連接的帶輪皮帶傳動結構。
6、進一步地，所述y向移動機構包括固定于機架上的沿y向延伸的水平導軌，水平導軌上設有能夠沿水平導軌前后移動的水平滑臺，水平滑臺上設有水平絲杠螺母，水平絲杠螺母與固定在機架上的沿y向延伸的水平絲杠螺紋連接，水平絲杠的一端與固定在機架上的水平動力組件相連接，通過水平動力組件能夠帶動水平絲杠旋轉，水平絲杠螺母通過水平絲杠的旋轉帶動水平滑臺沿水平滑軌前后運動。
7、進一步地，所述水平動力組件包括水平伺服電機、以及與水平伺服電機相連接的帶輪皮帶傳動結構。
8、進一步地，骨盆擺動系統包括安裝于水平滑臺頂面上的擺動伺服電機，擺動伺服電機的軸端安裝有動力齒輪，動力齒輪與安裝于水平滑臺底面上的輸出齒輪相嚙合，輸出齒輪與安裝于水平滑臺底面上的兩個偏心齒輪相嚙合，兩個偏心齒輪上均設有與運動支鏈相連接的萬向節連接座，擺動伺服電機的旋轉運動帶動動力齒輪運動，動力齒輪通過齒輪傳動帶動輸出齒輪和兩個偏心齒輪旋轉，進而帶動兩條運動支鏈擺動。
9、進一步地，兩條運動支鏈包含形狀相同的第一運動支鏈和第二運動支鏈，其中，第一運動支鏈包含第一萬向節、第二萬向節、第三萬向節、第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿；其中，第一萬向節通過萬向節連接座固定在豎直滑臺上，第二萬向節通過萬向節連接座固定在其中一個偏心齒輪上，第三萬向節通過萬向節連接座固定在骨盆固定座靠上，第一連桿的一端與第一萬向節相鉸接，鉸點為e，另一端與第三連桿相鉸接，鉸點為b；第二連桿的一端與第二萬向節相鉸接，鉸點為d，另一端與第三連桿的前段相鉸接，鉸點為c；第三連桿遠離第一連桿的一端與第三萬向節相鉸接，鉸點為f，第四連桿的一端與第二萬向節相鉸接，鉸點為d，另一端與第一連桿的上段相鉸接，鉸點為a；鉸點e、鉸點d和鉸點f位于同一平面內，第一連桿與第二連桿平行設置，第三連桿與第四連桿平行設置。
10、進一步地，兩條運動支鏈中，令鉸點a與鉸點b之間的長度為lab，鉸點a與鉸點e之間的長度為lae，鉸點c與鉸點f之間的長度為lcf，鉸點c與鉸點b之間的長度為lcb，則lab/lae＝lcf/lcb。
11、進一步地，兩條運動支鏈滿足以下設置中的至少一個：
12、(1)、兩條運動支鏈中的鉸接點e在z向的坐標不同；
13、(2)、兩條運動支鏈中的鉸接點e在x向的坐標不同；
14、(3)、兩條運動支鏈中的鉸接點d在z向的坐標不同；
15、(4)兩條運動支鏈中的鉸接點d在x向的坐標不同；
16、(5)、兩條運動支鏈中對應連桿的長度不同。
17、一種步態康復訓練機器人，包括上述的骨盆驅動裝置。
18、有益效果：
19、1)、采用本專利技術所述的骨盆驅動裝置，骨盆固定座靠的z向移動、y向移動和擺動都是采用伺服電機進行驅動，能夠根據控制系統的命令實現骨盆運動軌跡與參數的任意調整，從而能夠產生更加精確的運動軌跡來配合患者在不同的步態康復階段的骨盆運動；機構的設計使各個運動方式解耦，降低了控制系統的復雜性；整個機構的剛性較高，臂長長，動作空間大，有很高的實用價值。
20、2)、當豎直滑臺沿z軸運動時，帶動骨盆固定座靠沿z軸平動，運動方向與豎直滑臺的運動方向相反，骨盆固定座靠沿z方向的位移與豎直滑臺沿z方向的位移保持固定比例關系；水平滑臺沿y軸運動時，骨盆固定座靠沿y軸平動，運動方向與水平滑臺的運動方向相同，骨盆固定座靠在y方向的位移與水平滑臺在y方向的位移保持固定比例關系，實現了動平臺運動的解耦。
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1.一種骨盆驅動裝置，其特征在于，包括機架、骨盆固定座靠、骨盆平動系統、骨盆擺動系統和兩條運動支鏈；其中，骨盆平動系統包括設于機架側面的Z向移動機構和設于機架中部的Y向移動機構，骨盆固定座靠設于機架遠離Z向移動機構的一側，骨盆擺動系統安裝于Y向移動機構上，兩條運動支鏈分別與Z向移動機構、骨盆擺動系統和骨盆固定座靠相鉸接，Z向移動機構與兩條運動支鏈相配合能夠控制骨盆固定座靠沿Z向移動，骨盆擺動系統與兩條運動支鏈相配合能夠控制骨盆固定座靠繞矢狀軸擺動，Y向移動機構能夠控制骨盆擺動系統沿Y向移動，進而控制骨盆固定座靠沿Y向移動。
2.根據權利要求1所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述Z向移動機構包括固定于機架上的沿Z向延伸的豎直導軌，豎直導軌上設有能夠沿豎直導軌上下移動的豎直滑臺，豎直滑臺的其中一個側面上設有兩個與運動支鏈相連接的萬向節連接座，豎直滑臺上遠離萬向節連接座的側面上設有豎直絲杠螺母，豎直絲杠螺母與固定在機架上的沿Z向延伸的豎直絲杠螺紋連接，豎直絲杠的下端與固定在機架上的豎直動力組件相連接，通過豎直動力組件能夠帶動豎直絲杠旋轉，豎直絲杠螺母通過豎直絲杠的旋轉帶
3.根據權利要求2所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述豎直動力組件包括豎直伺服電機、以及與豎直伺服電機相連接的帶輪皮帶傳動結構。
4.根據權利要求1所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述Y向移動機構包括固定于機架上的沿Y向延伸的水平導軌，水平導軌上設有能夠沿水平導軌前后移動的水平滑臺，水平滑臺上設有水平絲杠螺母，水平絲杠螺母與固定在機架上的沿Y向延伸的水平絲杠螺紋連接，水平絲杠的一端與固定在機架上的水平動力組件相連接，通過水平動力組件能夠帶動水平絲杠旋轉，水平絲杠螺母通過水平絲杠的旋轉帶動水平滑臺沿水平滑軌前后運動。
5.根據權利要求4所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述水平動力組件包括水平伺服電機、以及與水平伺服電機相連接的帶輪皮帶傳動結構。
6.根據權利要求4所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，骨盆擺動系統包括安裝于水平滑臺頂面上的擺動伺服電機，擺動伺服電機的軸端安裝有動力齒輪，動力齒輪與安裝于水平滑臺底面上的輸出齒輪相嚙合，輸出齒輪與安裝于水平滑臺底面上的兩個偏心齒輪相嚙合，兩個偏心齒輪上均設有與運動支鏈相連接的萬向節連接座，擺動伺服電機的旋轉運動帶動動力齒輪運動，動力齒輪通過齒輪傳動帶動輸出齒輪和兩個偏心齒輪旋轉，進而帶動兩條運動支鏈擺動。
7.根據權利要求1所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，兩條運動支鏈包含形狀相同的第一運動支鏈和第二運動支鏈，其中，第一運動支鏈包含第一萬向節、第二萬向節、第三萬向節、第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿；其中，第一萬向節通過萬向節連接座固定在豎直滑臺上，第二萬向節通過萬向節連接座固定在其中一個偏心齒輪上，第三萬向節通過萬向節連接座固定在骨盆固定座靠上，第一連桿的一端與第一萬向節相鉸接，鉸點為E，另一端與第三連桿相鉸接，鉸點為B；第二連桿的一端與第二萬向節相鉸接，鉸點為D，另一端與第三連桿的前段相鉸接，鉸點為C；第三連桿遠離第一連桿的一端與第三萬向節相鉸接，鉸點為F，第四連桿的一端與第二萬向節相鉸接，鉸點為D，另一端與第一連桿的上段相鉸接，鉸點為A；鉸點E、鉸點D和鉸點F位于同一平面內，第一連桿與第二連桿平行設置，第三連桿與第四連桿平行設置。
8.根據權利要求7所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，兩條運動支鏈中，令鉸點A與鉸點B之間的長度為LAB，鉸點A與鉸點E之間的長度為LAE，鉸點C與鉸點F之間的長度為LCF，鉸點C與鉸點B之間的長度為LCB，則LAB/LAE=LCF/LCB。
9.根據權利要求7所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，兩條運動支鏈滿足以下設置中的至少一個：
10.一種步態康復訓練機器人，其特征在于，包括權利要求1-9任一項所述的骨盆驅動裝置。
...【技術特征摘要】
1.一種骨盆驅動裝置，其特征在于，包括機架、骨盆固定座靠、骨盆平動系統、骨盆擺動系統和兩條運動支鏈；其中，骨盆平動系統包括設于機架側面的z向移動機構和設于機架中部的y向移動機構，骨盆固定座靠設于機架遠離z向移動機構的一側，骨盆擺動系統安裝于y向移動機構上，兩條運動支鏈分別與z向移動機構、骨盆擺動系統和骨盆固定座靠相鉸接，z向移動機構與兩條運動支鏈相配合能夠控制骨盆固定座靠沿z向移動，骨盆擺動系統與兩條運動支鏈相配合能夠控制骨盆固定座靠繞矢狀軸擺動，y向移動機構能夠控制骨盆擺動系統沿y向移動，進而控制骨盆固定座靠沿y向移動。
2.根據權利要求1所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述z向移動機構包括固定于機架上的沿z向延伸的豎直導軌，豎直導軌上設有能夠沿豎直導軌上下移動的豎直滑臺，豎直滑臺的其中一個側面上設有兩個與運動支鏈相連接的萬向節連接座，豎直滑臺上遠離萬向節連接座的側面上設有豎直絲杠螺母，豎直絲杠螺母與固定在機架上的沿z向延伸的豎直絲杠螺紋連接，豎直絲杠的下端與固定在機架上的豎直動力組件相連接，通過豎直動力組件能夠帶動豎直絲杠旋轉，豎直絲杠螺母通過豎直絲杠的旋轉帶動豎直滑臺沿豎直滑軌上下運動。
3.根據權利要求2所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述豎直動力組件包括豎直伺服電機、以及與豎直伺服電機相連接的帶輪皮帶傳動結構。
4.根據權利要求1所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述y向移動機構包括固定于機架上的沿y向延伸的水平導軌，水平導軌上設有能夠沿水平導軌前后移動的水平滑臺，水平滑臺上設有水平絲杠螺母，水平絲杠螺母與固定在機架上的沿y向延伸的水平絲杠螺紋連接，水平絲杠的一端與固定在機架上的水平動力組件相連接，通過水平動力組件能夠帶動水平絲杠旋轉，水平絲杠螺母通過水平絲杠的旋轉帶動水平滑臺沿水平滑軌前后運動。
5.根據權利要求4所述的一種骨盆驅動裝置，其特征在于，所述水平動力組件包括水平伺服電機、以及與水...
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