1.气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,包括开口向前且整体呈U型结构的臀部组件,所述臀部组件用于与人体的臀部位置相适应,所述臀部组件的内侧面设有腰部组件,所述腰部组件用于缠绕在人体的腰部位置,所述臀部组件U型结构的开口两端对称设有腿部组件,所述臀部组件与对应位置的腿部组件转动连接,以与人体髋关节的前屈和后伸运动相适应,所述腿部组件包括转动连接的大腿杆和小腿杆,以与人体膝关节的前屈和后伸运动相适应,所述腿部组件还包括腿部绑缚机构,所述腿部绑缚机构分别与所述大腿杆和所述小腿杆连接,以将该外骨骼穿戴在人体腿部,所述小腿杆远离其连接所述大腿杆的一端还转动连接有脚部组件,所述脚部组件用于与人体的脚部进行连接并与人体脚部的趾曲和背伸运动相适应;
在所述大腿杆的前侧设有第一气动肌肉,所述第一气动肌肉的两端分别连接在对应位置的臀部组件和大腿绑缚机构上,所述第一气动肌肉在充气缩短时能够通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向前转动,以与人体髋关节的前屈运动相适应,且所述第一气动肌肉在放气变长时还能通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向后转动到初始状态时的位置;
在所述大腿杆的后侧设有第二气动肌肉,所述第二气动肌肉的两端分别连接在对应位置的臀部组件和大腿绑缚机构上,且所述第二气动肌肉在充气缩短时能够通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向后转动,以与人体髋关节的后伸运动相适应,且所述第二气动肌肉在放气变长时还能通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向前转动到初始状态时的位置;
在所述小腿杆的后侧设有第三气动肌肉,所述第三气动肌肉的两端分别连接在对应位置的大腿杆和小腿绑缚机构上,且所述第三气动肌肉在充气缩短时能够通过小腿绑缚机构带动所述小腿杆绕所述大腿杆向后转动,以与人体膝关节的后伸运动相适应,且所述第三气动肌肉在放气变长时还能通过小腿绑缚机构带动所述小腿杆绕所述大腿杆向前转动到初始状态时的位置。
2.根据权利要求1所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述第一气动肌肉的一端通过第一弹簧与所述臀部组件或所述大腿绑缚机构连接,所述第一弹簧的另一端与所述大腿绑缚机构或所述臀部组件连接,且所述第一弹簧在初始状态时处于自由伸长状态;
所述第二气动肌肉的一端通过第二弹簧与所述臀部组件或所述大腿绑缚机构连接,所述第二弹簧的另一端与所述大腿绑缚机构或所述臀部组件连接,且所述第二弹簧在初始状态时处于自由伸长状态;
在小腿杆的前端还设有第三弹簧,所述第三弹簧的两端分别连接在所述大臂杆和所述小臂绑缚机构上,且所述第三弹簧在初始状态时处于自由伸长状态。
3.根据权利要求2所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述臀部组件包括腰部安装板,所述腰部安装板上沿轴向方向开设有贯穿所述腰部安装板的腰部第一安装孔,在所述腰部安装板上沿其轴向方向还开设有多个纵向贯穿所述腰部安装板的腰部第一固定孔,在所述腰部安装板的轴向两侧对称设有腰部调节板,所述腰部调节板靠近所述腰部安装板的一侧开设有腰部第一连接孔并滑动伸入到所述腰部安装孔内,所述腰部第一连接孔与对应位置所述腰部第一固定孔通过第一紧固螺钉进行连接;
所述腰部调节板远离其连接所述腰部安装板的一侧通过第一纵向转动件转动连接有腰部第一连接件,以与人体髋关节的外摆和内收运动相适应,所述腰部第一连接件呈L型的结构样式,所述腰部第一连接件靠近所述腰部调节板的一侧沿轴向方向开设有腰部第一安装槽,所述腰部调节板靠近所述腰部第一连接件的一端伸入到所述第一安装槽内;
所述腰部第一连接件远离其连接所述腰部调节板的一端连接有腰部第二连接件,所述腰部第二连接件靠近所述腰部第一连接件的一端沿纵向方向开设有腰部第二安装孔,所述腰部第二连接件上沿纵向方向还开设有多个轴向贯穿所述腰部第二连接件的腰部第二固定孔,所述腰部第一连接件滑动伸入到所述腰部第二安装孔内,在所述腰部第一连接件伸入到所述腰部第二安装孔的位置还开设有腰部第二连接孔,所述腰部第二连接孔与对应位置所述腰部第二固定孔之间通过第二紧固螺钉进行连接。
4.根据权利要求3所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述腰部调节板凸出所述第一安装槽的位置还开设有腰部第一限位凸起,所述腰部第一连接件在与所述腰部调节板相对转动到与人体髋关节60°的外摆运动相适应的位置时将与所述第一限位凸起的一个侧壁相抵,且所述腰部第一连接件在与所述腰部调节板相对转动到与人体髋关节
30°的内收运动相适应的位置时将与所述第一限位凸起的另一个侧壁相抵;
在所述腰部第二连接件上还设有安装座,所述安装座包括轴向对称设置在所述腰部第二连接件上的两个安装块,所述安装块包括竖向安装部,和纵向安装部,所述竖向安装部与对应位置的所述腰部第二连接件固定连接,所述竖向安装部远离其连接所述腰部第二连接件的一端沿纵向方向向前延伸呈逐渐向上的倾斜状,在两个所述安装块之间还设有多个连接杆,所述第一弹簧用于与所述臀部组件连接的一端连接在对应位置的连接杆上。
5.根据权利要求1所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述大腿杆包括大腿上杆和大腿下杆,所述大腿上杆与所述腰部第二连接件通过第一轴向转动件转动连接,以与人体髋关节的前屈和后伸运动相适应,所述腰部第二连接件用于与所述大腿上杆连接的一端开设有第二安装槽,所述大腿上杆用于与所述腰部第二连接件连接的一端伸入到所述第二安装槽内,且所述大腿上杆在与所述腰部第二连接件相对转动到与人体髋关节
120°的前屈运动相适应的位置时将与所述第二安装槽的一个侧壁相抵,所述大腿上杆在与所述腰部第二连接件相对转动到与人体髋关节65°的后伸运动相适应的位置时将与所述第二安装槽的另一个侧壁相抵;
所述小腿杆包括小腿上杆和小腿下杆,所述小腿上杆用于与所述大腿下杆连接,所述大腿下杆用于与所述小腿上杆连接的一端开设有第三安装槽,所述小腿上杆用于与所述大腿下杆连接的一端伸入到所述第三安装槽内,所述小腿上杆伸入到所述第三安装槽的部分与所述大腿下杆通过第二轴向转动件进行转动连接,以与人体膝关节的前屈和后伸运动相适应,所述小腿上杆在初始状态时与所述第三安装槽的一个侧壁相抵,且所述小腿上杆在与所述大腿下杆相对转动到与人体膝关节160°的后伸运动相适应的位置时将与所述第三安装槽的另一个侧壁相抵。
6.根据权利要求5所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述大腿下杆用于与所述大腿上杆连接的一端沿其长度方向开设有大腿安装孔,所述大腿安装孔的侧壁上沿其长度方向分布有多个贯穿所述大腿下杆的大腿固定孔,所述大腿上杆用于与所述大腿下杆连接的一端开设有大腿连接孔并滑动伸入到所述大腿安装孔内,所述大腿连接孔与对应位置的所述大腿固定孔通过大腿紧固螺钉进行连接;
所述小腿下杆用于与所述小腿上杆连接的一端沿其长度方向开设有小腿安装孔,所述小腿安装孔的侧壁上沿其长度方向分布有多个贯穿所述小腿下杆的小腿固定孔,所述小腿上杆用于与所述小腿下杆连接的一端开设有小腿连接孔并滑动伸入到所述小腿安装孔内,所述小腿连接孔与对应位置的所述小腿固定孔通过小腿紧固螺钉进行连接。
7.根据权利要求1所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述腿部绑缚机构包括绑缚外壳,所述绑缚外壳包括连接部和弧形安装部,所述连接部用于固定连接在所述大腿杆和所述小腿杆上,所述弧形安装部上滑动连接有滑块,所述滑块竖向方向的上下端面均开设有第一导轨,所述弧形安装部上与所述第一导轨对应的位置开设有第一滑槽,所述第一滑槽内固定连接有钢珠保持架,所述钢珠保持架上沿其长度方向转动连接有多个钢珠,所述钢珠凸出对应位置的所述钢珠保持架并滑动连接在所述滑块的第一导轨处,以使得所述滑块能够沿所述弧形安装部滑动;
在所述弧形安装部相对于所述滑块滑动方向的两端还对称设有限位挡块,所述限位挡块上固定连接有朝向所述弧形安装部的内侧且与所述弧形安装部的弧度相适应的弹簧导套,所述弹簧导套沿其长度开设有贯穿所述弹簧导套的第二导轨,在所述滑块滑动方向的两端对称布置有弹簧滑杆,所述弹簧滑杆靠近所述滑块的一端设有安装凸起,所述安装凸起与对应位置的所述滑块固定连接,且所述弹簧滑杆靠近所述弹簧导套的一端滑动伸入到所述第二导轨内,以使得所述滑块沿所述弧形安装部滑动时,所述弹簧滑杆能够同步沿所述第二导轨滑动,在所述弹簧滑杆上还设有复位弹簧,所述复位弹簧的两端分别与所述安装凸起和所述限位挡块相抵,且所述复位弹簧在所述滑块沿所述安装部滑动时能够被压缩或拉伸;
在所述滑块的内侧还设有腿部绑带,所述腿部绑带上设有腿部粘接部,所述腿部粘接部能够与所述腿部绑带上的不同位置进行粘接,以与人体腿部尺寸相适应。
8.根据权利要求5所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述脚部组件包括踝关节件、脚后跟件和脚底板件,所述小腿下杆用于与所述踝关节件连接的一端沿其长度方向开设有第四安装槽,所述踝关节件用于与所述小腿下杆连接的一端伸入到所述第四安装槽内并与所述小腿下杆通过第三轴向转动件进行连接,以与人体脚部的趾曲和背伸运动相适应,在所述踝关节件凸出所述小腿下杆的位置还设有脚部限位凸块,所述小腿下杆在与所述踝关节件相对转动到与人体脚部50°的趾曲运动相适应的位置时将与所述脚部限位凸块的一个侧壁相抵,且所述小腿下杆在与所述踝关节件相对转动到与人体脚部15°的背伸运动相适应的位置时将与所述脚部限位凸块的另一个侧壁相抵;
所述脚后跟件整体呈开口向前的U型结构,且所述脚后跟件U型结构的一个侧边与所述踝关节件固定连接,所述脚底板件位于所述脚后跟件的下方,且所述脚底板件与所述脚后跟件之间设有竖向设置的脚部连接件,所述脚部连接件用于与所述脚后跟件连接的一端开设有第五安装槽,所述脚后跟件U型结构的中间部分卡接在所述第五安装槽内并通过第二纵向转动件与所述脚部连接件转动连接,以与人体脚部的内收和外摆运动相适应,所述脚后跟件在与所述脚部连接件相对转动到与人体脚部35°的内收运行相适应的位置时将与所述第五安装槽的一个侧壁相抵,且所述脚后跟件在与所述脚部连接件相对转动到与人体脚部20°的外摆运行相适应的位置时将与所述第五安装槽的另一个侧壁相抵,所述脚部连接件用于与所述脚底板件连接的一端与对应位置的所述脚底板件固定连接。
9.根据权利要求8所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,其特征在于,所述脚部组件还包括沿纵向方向对称分布在所述踝关节件前后两侧且初始状态为自由伸长状态的第一脚部弹簧和第二脚部弹簧,所述第一脚部弹簧和所述第二脚部弹簧的两端分别连接在所述脚后跟件和所述小腿下杆上;
所述脚部组件还包括沿轴向方向对称分布在所述脚部连接件左右两侧且初始状态为自由伸长状态的第三脚部弹簧和第四脚部弹簧,所述第三脚部弹簧和所述第四脚部弹簧的两端分别连接在所述脚后跟件和所述脚部连接件上;
所述脚底板件上还设有脚部绑带,所述脚部绑带上设有脚部粘接部,所述脚部粘接部能够与所述脚部绑带上的不同位置进行粘接,以与人体的脚部大小相适应。
10.一种气动肌肉驱动下肢康复外骨骼的康复工作控制方法,其特征在于,采用如权利要求1所述的气动肌肉驱动下肢康复外骨骼,该康复工作控制方法采用康复工作控制系统来实现,所述康复工作控制系统包括上位机、控制器、供电电源和高速开关组件;
所述供电电源用于分别向所述上位机、所述控制器和所述高速开关组件供电;
所述上位机用于发送康复控制指令到所述控制器;
所述控制器用于接收所述上位机发送的康复控制指令,并根据所述上位机发送的康复控制指令控制所述高速开关组件的开启和关闭;
所述高速开关组件包括与所述第一气动肌肉连接以实现对所述第一气动肌肉充气或放气操作的第一高速开关阀、与所述第二气动肌肉连接以实现对所述第二气动肌肉充气或放气操作的第二高速开关阀、以及与所述第三气动肌肉连接以实现对所述第三气动肌肉充气或放气操作的第三高速开关阀;
当所述上位机发出进行抬腿的康复控制指令时,所述控制器控制第一高速开关阀和所述第三高速开关阀得电开启、第二高速开关阀不得电关闭,第一高速开关阀得电使得第一气动肌肉充气缩短,所述第一气动肌肉充气缩短时通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向前转动,以与人体髋关节的前屈运动相适应,第三高速开关阀得电使得第三气动肌肉充气缩短,所述第三气动肌肉充气缩短时通过小腿绑缚机构带动所述小腿杆绕所述大腿杆向后转动,以与人体膝关节的后伸运动相适应,由此完成抬腿的康复运动;
当所述上位机发出进行收腿的康复控制指令时,所述控制器控制第一高速开关阀和所述第三高速开关阀断电关闭、第二高速开关阀得电开启,第一高速开关阀失电使得第一气动肌肉放气变长,所述第一气动肌肉放气变长时通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向后转动到初始状态时的位置,第三高速开关阀失电使得第三气动肌肉放气变长,所述第三气动肌肉放气变长时通过小腿绑缚机构带动所述小腿杆绕所述大腿杆向前转动到初始状态时的位置,所述第二高速开关阀得电使得第二气动肌肉充气缩短,所述第二气动肌肉在充气缩短时能够通过大腿绑缚机构带动所述大腿杆绕所述臀部组件向后转动,由此完成收腿的康复运动。