本發(fā)明涉及康復醫(yī)療器械技術領域，特別是涉及一種支持全向移動的下肢康復助行機器人。

背景技術：

據(jù)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)有腦卒中患者約為1000多萬人，每年新增患者超過250余萬人，且隨著老齡化的加劇，患者人數(shù)會不斷增加。在這些患者中，有70％～80％的患者會留有不同程度的下肢運動障礙。但醫(yī)學研究顯示，這種神經(jīng)損傷引起的運動功能障礙是可以通過針對肢體的特定功能進行主動或者被動的重復性訓練來進行治療的。

在傳統(tǒng)的康復運動訓練治療過程中，患者通常需要由醫(yī)生輔助進行各單項或綜合項目的運動訓練，但這存在一定的局限性：1、相對于龐大的患者群，醫(yī)生的人數(shù)極其不足；2、醫(yī)生的勞動強度大，難以長時間幫助患者進行康復訓練，容易導致訓練時間少于取得最佳治療效果所必需的時間；3、訓練時醫(yī)生常需要采取不合理的站坐姿，這會對醫(yī)生的健康產(chǎn)生不利影響；4、不能進行重復訓練和治療效果的實時監(jiān)測，沒有對患者的直接反饋，不利于根據(jù)恢復效果調(diào)整訓練計劃?；谝陨蠋c，因此急需開發(fā)下肢康復機器人來輔助醫(yī)生進行康復訓練。

目前主流的下肢康復機器人類型為外骨骼式、把手扶持式及繩索驅動式三種。

專利cn102670379a公開了一種移動式可穿戴下肢康復機器人，該機器人包括外骨骼支架和下肢外骨骼，其中：下肢外骨骼用于患者行走，并提供步態(tài)分析和康復訓練；外骨骼支架則用來固定患者和康復機器人，支架底座四個端部均安裝有支架滾輪。

專利cn101803988公開了一種多功能助立助行康復機器人。該機器人包括機械助立裝置、底盤移動裝置、監(jiān)測控制裝置。機械助立裝置通過電動推桿帶動扶手裝置，輔助病人擺動雙臂。底盤通過四個麥克納姆輪和四個電機實現(xiàn)全方位移動。監(jiān)控裝置包括視覺傳感器、測距傳感器、六維力傳感器和壓力傳感器陣列。

專利cn101862255a公開了一種繩索牽引下肢步態(tài)康復機器人，該機器人包括框架、跑步機、繩索牽引系統(tǒng)、連桿系統(tǒng)和角度傳感器。該機器人通過繩索牽引方式幫助使用者進行康復訓練。

外骨骼式康復機器人主要針對完全沒有行走能力或行走能力極其低下的患者。由于采 用外骨骼假肢機構強制帶動病人進行運動這種康復方式，其對患者行走中骨盆和下肢的活動自由度會有很大的限制作用，從而容易使肌肉的運動發(fā)力模式與正常人不一樣。

把手扶持式康復機器人要求病人依靠手部力量支撐身體，對病人體力要求較高，且不適用于手部受傷或手部力量較弱的病人。對正常步行康復，難于進行手腳協(xié)調(diào)康復訓練。

繩索驅動式康復機器人結構簡單，但體積一般較大，通常適用于跑步機等底盤固定式康復器械，在應用于移動式康復器械時，由于繩索上分力的存在，減重控制難以較高的精度。

此外，上述專利中提到的康復機器人，均不具備幫助病人做橫向、旋轉、斜向等運動時的康復訓練。如專利cn102670379a，沒有閉環(huán)反饋，缺乏對病人步行狀態(tài)的自適應調(diào)整功能。專利cn101803988，采用測距傳感器監(jiān)測病人步態(tài)，不能對病人的橫向運動，斜向運動或者旋轉等進行檢測，不能使機器人做相應運動，從而配合病人進行康復治療。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種支持全向移動的下肢康復助行機器人，能跟隨病人進行全方位移動，使病人在真實的步行條件下進行康復運動。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種支持全向移動的下肢康復助行機器人，包括車體模塊、升降模塊、支持模塊、拉力模塊和快接模塊，其特征在于，所述車體模塊用于機器人的全向移動以實現(xiàn)與使用者的協(xié)同運動；所述升降模塊連接在所述車體模塊上，用于扶持與減輕使用者負載；所述支撐模塊連接在所述升降模塊上，具有三個被動自由度，用于給使用者一定自由運動空間，實現(xiàn)使用者和機器人的柔性連接，并檢測使用者的位移信息；所述拉力模塊連接在所述支撐模塊上，用于檢測使用者與機器人之間的相互作用力，并為機器人的車體模塊和升降模塊的控制提供反饋信息；所述快接模塊與拉力模塊相連，用于使用者和機器人之間的快速連接與分離。

所述車體模塊包括車架、麥克納姆輪、傳動機構、驅動機構、安裝平臺和控制箱；所述車架下端安裝有麥克納姆輪、上端安裝有用于安裝升降模塊的安裝平臺；所述車架上還設有控制箱；所述控制箱控制所述驅動機構帶動傳動機構驅動所述麥克納姆輪形成不同的運動組合，實現(xiàn)全方位運動。

所述傳動機構為同步帶及同步帶輪；所述驅動機構為伺服電機和行星減速器；所述伺服電機與行星減速器相連并安裝在車架兩側的中間位置；所述麥克納姆輪和行星減速器通過同步帶及同步帶輪相連；所述控制箱安裝在車架后側，所述安裝平臺連接在車架后側的 中間位置。

所述升降模塊包括導軌架、第一直線導軌、第一滑塊、升降機構和執(zhí)行機構；所述直線導軌安裝在導軌架上，所述第一滑塊安裝在第一直線導軌上；所述支撐模塊通過升降機構與第一滑塊相連；所述執(zhí)行機構帶動升降機構上的支撐模塊沿著所述第一直線導軌上下移動。

所述升降機構包括滾珠絲杠和安裝在滾珠絲杠上的絲杠螺母，所述執(zhí)行機構為齒輪箱；所述導軌架由多個方鋼焊接而成，底部焊接一塊平板作為導軌架底部安裝板；所述齒輪箱安裝在導軌架底部安裝板的上側；所述第一直線導軌安裝在導軌架兩側；所述滾珠絲杠安裝在導軌架中間位置，滾珠絲杠通過第一聯(lián)軸器與所述齒輪箱的輸出軸相連；所述齒輪箱上的電機轉動帶動滾珠絲杠轉動，從而使得螺母上下運動。

所述支撐模塊包括升降連接板、下導軌安裝板、上導軌安裝板、旋轉機構和旋轉支撐臂；所述升降連接板與升降模塊連接在一起；所述下導軌安裝板通過第一夾層機構疊在所述升降連接板上，所述上導軌安裝板通過第二夾層機構疊在所述下導軌安裝板上；所述第一夾層機構和第二夾層機構用于實現(xiàn)前后左右四個方向的運動自由度的調(diào)整；所述旋轉支撐臂通過旋轉機構安裝在所述上導軌安裝板上，并能在所述上導軌安裝板所在的周面上旋轉；所述旋轉支撐臂的末端用于連接所述拉力模塊。

所述旋轉機構包括交叉滾子軸承和連接軸；所述交叉滾子軸承外圈與所述上導軌安裝板螺紋連接，內(nèi)圈與所述連接軸螺紋連接；所述連接軸套入所述旋轉支撐臂的孔中，并在旋轉支撐臂的上表面處固定連接。

所述支撐模塊還包括限位機構，所述限位機構包括限位銷和限位擋塊；所述限位銷安裝在所述支撐臂的下表面，所述限位擋塊安裝在所述上導軌安裝板上，所述限位銷一端受限于所述限位擋塊，實現(xiàn)對旋轉支撐臂的旋轉角度進行限位。

所述第一夾層機構包括第二滑塊、第二直線導軌和第一直線位移測量裝置；所述第二直線導軌安裝在所述升降連接板上，所述第二滑塊安裝在所述第二直線導軌上，并與所述下導軌安裝板的下表面相連；所述第一直線位移測量裝置用于檢測第二滑塊的位移量。

所述第一夾層機構還包括第一彈簧導向桿、第一彈簧安裝支座和第一彈簧導桿支座；所述第一彈簧安裝支座安裝在升降連接板上，第一彈簧導桿支座與下導軌安裝板的下表面相連，所述第一彈簧導向桿依次穿入第一彈簧安裝支座和第一彈簧導桿支座的孔中；所述第一彈簧導向桿上套有第一壓縮彈簧，所述第一壓縮彈簧一端抵著第一彈簧導桿支座，另 一端抵著第一彈簧調(diào)節(jié)軸，所述第一彈簧調(diào)節(jié)軸連接在第一彈簧安裝支座的孔中。

所述第一直線位移測量裝置包括第一位移測量裝置安裝座和第一位移測量裝置，所述第一位移測量裝置安裝座連接在所述下導軌安裝板的下表面，所述第一位移測量裝置安裝座的孔中安裝有第一位移測量裝置，所述第一位移測量裝置末端與第一位移測量裝置支架連接在一起，所述第一位移測量裝置支架連接在升降連接板上。

所述第二夾層機構包括第三滑塊、第三直線導軌、第二直線位移測量裝置和角度測量裝置；所述第三直線導軌安裝在下導軌安裝板上，所述第三滑塊與上導軌安裝板的下表面相連；所述第二直線位移測量裝置安裝座連接在下導軌安裝板的上表面，所述第二直線位移測量裝置用于檢測第三滑塊的位移量；所述角度測量裝置用于檢測所述旋轉支撐臂的旋轉角度。

所述第二夾層機構包括第二彈簧導向桿、第二彈簧安裝支座和第二彈簧導桿支座；所述第二彈簧安裝支座安裝在上導軌安裝板的下表面處，所述第二彈簧導桿支座與下導軌安裝板的上表面相連，所述第二彈簧導向桿依次穿入第二彈簧安裝支座和第二彈簧導桿支座的孔中；所述第二彈簧導向桿上套有第二壓縮彈簧，所述第二壓縮彈簧一端抵著第二彈簧導桿支座，另一端抵著第二彈簧調(diào)節(jié)軸，所述第二彈簧調(diào)節(jié)軸連接在第二彈簧安裝支座的孔中。

所述第二直線位移測量裝置包括第二位移測量裝置安裝座和第二位移測量裝置，所述第二位移測量裝置安裝座連接在所述上導軌安裝板的下表面，所述第二位移測量裝置安裝座的孔中安裝有第二位移測量裝置，所述第二位移測量裝置末端與第二位移測量裝置支架連接在一起，所述第二位移測量裝置支架連接在下導軌安裝板上。

所述角度測量裝置包括聯(lián)軸器連接軸、第二聯(lián)軸器、角度測量支架和角度測量器；所述角度測量器支架安裝在上導軌安裝板的下表面，所述角度測量器與角度測量器支架通過螺紋連接；所述角度測量器的軸與聯(lián)軸器連接軸通過第二聯(lián)軸器相連。

所述角度測量器為角度傳感器、旋轉編碼器、扭矩傳感器或測速編碼器。

所述拉力模塊包括固定連接機構、力傳遞機構、第一力傳感器和第二力傳感器；所述固定連接機構用于安裝第一力傳感器和第二力傳感器，并與所述支撐模塊和所述快接模塊連接；所述固定機構受到上下前后四個方向的力時，所述第二力傳感器能檢測到兩個方向的力，力同時通過所述力傳遞機構傳遞到所述第一力傳感器處，使得第一力傳感器能檢測到另外兩個方向的力。

所述固定連接機構包括側板、上側板和四塊外側板；所述力傳遞機構包括導軌安裝板和第四直線導軌；所述四塊外側板中的兩塊外側板與支撐模塊的旋轉支撐臂連接，并與所述側板的側面相連；所述上側板與另外兩塊外側板的上側面相連，兩塊外側板連接側板的相對面與另外兩塊外側板相連；所述四塊外側板的內(nèi)側面安裝有位于第四直線導軌上的第四滑塊，所述第四直線導軌安裝在所述導軌安裝板上；所述第一力傳感器一端與側板固定，另一端與導軌安裝板連接，所述第二力傳感器一端與上側板固定，另一端與導軌安裝板連接；當上側板在上下方向和前后方向上受力時，第二力傳感器能檢測到上下方向的力，而力同時通過導軌安裝板傳遞到第一力傳感器處，從而使第一力傳感器能檢測到前后方向上的力。

所述快接模塊包括夾緊機構、壓板、連接板和半身腰帶；所述夾緊機構與所述拉力模塊相連；所述夾緊機構夾緊時能夠固定所述連接板；所述半身腰帶被壓在所述壓板與連接板之間。

所述夾緊機構包括夾緊塊、凸輪把手和連接銷；所述夾緊塊固定在拉力模塊上；所述凸輪把手安裝在夾緊塊的螺紋孔中；所述連接銷插入夾緊塊的中心孔中，并與所述連接板連接；當所述凸輪把手轉至與其安裝面垂直時，則夾緊塊的縫隙會增大至連接銷能夠拔出的大??；當所述凸輪把手轉至與其安裝面平行時，則夾緊塊的縫隙會減小，使得插入中心孔的連接銷卡在孔中無法拔出從而使得連接板固定在夾緊塊與連接銷的端面之間。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：還提供一種上述的支持全向移動的下肢康復助行機器人的控制方法，其中，所述支撐模塊檢測使用者和下肢康復助行機器人之間的相對位移量，并根據(jù)檢測到的相對位移量控制車體模塊以保證使用者和下肢康復助行機器人之間的相對位移距離處于支撐模塊能夠提供的自由運動范圍；所述拉力模塊檢測使用者和下肢康復助行機器人之間的相對作用力，并根據(jù)檢測到的相對作用力控制車體模塊以保證車體模塊能夠具有隨動性，控制升降模塊以保證減輕使用者負載。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

本發(fā)明對整個機器人的設計采用模塊化思想，各個模塊之間均相互獨立，方便安裝、維護和模塊升級。特別是機器人與病人之間的連接采用快插方式，一方面便于醫(yī)生為病人穿戴訓練外套，另一方面可以通過升級與病人相連的連接件來擴展機器人的應用范圍，滿足病人的不同需求，如體格、訓練項目等。

本發(fā)明采用慣性傳感器得到病人的步態(tài)。慣性傳感器被直接安置于訓練外套上，并通過病人穿戴被固定在各關節(jié)臂上，隨各關節(jié)的運動而運動，因此能真實反映病人在訓練中各關節(jié)的狀態(tài)。其相比于測距傳感器，更直觀、準確，且對于病人原地晃動、轉身、斜向與橫向移動等意圖也能準確識別。

本發(fā)明的支撐模塊采用兩組導軌和一個旋轉軸設計，配以彈簧和阻尼塊，提供的三個被動自由度讓使用者和機器人之間形成一種柔性連接，在提供支撐的同時，給予使用者在安全范圍內(nèi)足夠的運動自由度，不會讓使用者產(chǎn)生束縛感。在導軌以及旋轉軸上配以位移傳感器和角度傳感器，使機器人能實時地獲取病人的位置信息，既可以用于估計病人的中心軌跡、步速等訓練效果參數(shù)，也可以作為底部運動平臺的反饋控制信息。

本發(fā)明采用髖關節(jié)支撐，解放了病人的雙手，使病人在做行走康復訓練時更接近真實情況，且能夠輔助完成一些上下肢協(xié)調(diào)康復訓練項目。

本發(fā)明的減重模塊采用伺服電機控制，配合力傳感器和慣性傳感器，使機器人能夠根據(jù)設定的參數(shù)支撐使用者的體重，幫助其減輕負重，并在病人不慎失穩(wěn)時，能夠平穩(wěn)地將其托住，防止使用者摔落或者受到過大沖擊，使其可以安心、循序漸進地完成康復訓練。

本發(fā)明設計的力傳感模塊，既改善了傳統(tǒng)力傳感器抗拉性能不佳的缺點；又通過組合多個一維力傳感器，實現(xiàn)了多維力傳感的功能；整個模塊還對力傳感器進行了封裝，減少了外部環(huán)境變化對力傳感器傳感電路的影響。

本發(fā)明的供電系統(tǒng)采用蓄電池與逆變器，使該康復機器人能不受供電限制，適用于各種康復環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的車體模塊的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的升降模塊的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的支撐模塊的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的支撐模塊中第一夾層機構的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的支撐模塊中第二夾層機構的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的支撐模塊中角度測量裝置的結構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的拉力模塊的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的拉力模塊的內(nèi)部結構示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的快接模塊的結構示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的快接模塊中夾緊機構的結構示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人控制方框圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明涉及一種支持全向移動的下肢康復助行機器人，包括車體模塊、升降模塊、支持模塊、拉力模塊和快接模塊，所述車體模塊用于機器人的全向移動以實現(xiàn)與使用者的協(xié)同運動；所述升降模塊豎直地連接在所述車體模塊上，用于扶持與減輕使用者負載；所述支撐模塊橫向地連接在所述升降模塊上，具有三個被動自由度，用于給使用者一定自由運動空間，實現(xiàn)使用者和機器人的柔性連接，并檢測使用者的位移信息；所述拉力模塊連接在所述支撐模塊上，用于檢測使用者與機器人之間的相互作用力，并為機器人的車體模塊和升降模塊的控制提供反饋信息；所述快接模塊與拉力模塊相連，用于使用者和機器人之間的快速連接與分離。

該機器人能夠跟隨使用者進行全方位移動，并且給使用者的關節(jié)提供足夠大的活動自由度和活動空間，使得使用者能夠在不受到運動干涉和真實的步行條件下進行康復訓練。該機器人還能減輕使用者一定的負載，并且在使用者失穩(wěn)跌倒時，機器人能夠以柔性的方式將其托住，使其不會摔倒且不會受到過大沖擊。同時該機器人也能夠實時記錄使用者各項信息、用來指導康復效果的判定和康復策略的制定。

如圖1所示，基于麥克納姆輪的下肢康復機器人共有五個模塊，分別為：車體模塊1、升降模塊2、支撐模塊3、拉力模塊4、快接模塊5?？旖幽K5與拉力模塊4相連，拉力模塊4與支撐模塊3相連，支撐模塊3與升降模塊2相連，升降模塊2與車體模塊1相連，模塊與模塊之間能夠方便的進行安裝或者拆卸。

如圖2所示，基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的車體模塊1包括：車架11、第一同步帶輪141、螺栓座151、同步帶142、張緊螺栓152、第二同步帶輪143、麥克納姆輪121、輪座122、車體伺服電機131、行星減速器132、電機座133、安裝平臺16。其中：麥克納姆輪121安裝在輪座122的凹口之中，輪座122通過螺栓連接在車架11四個端部的下表面；車體伺服電機131與行星減速器132相連，并且兩者均安裝在電機座133上，電機座133安裝在車架11上表面；第一同步帶輪141在電機座133外側面與行星減速器132相連，第二同步帶輪143在輪座122外側面與麥克納姆輪121相連，第一同步帶輪141和第二同步帶輪143通過同步帶142相連形成傳動裝置；張緊螺栓151安裝在螺栓座152中，螺栓座152安裝在車體11的上表面，張緊螺栓151的一端頂住電機座133，通過旋動張緊螺栓151，可以調(diào)整電機座133的位置，從而張緊同步帶142；車架11的后側還設有穩(wěn)定模塊6，通過穩(wěn)定模塊6的設置能夠穩(wěn)定整個下肢康復機器人的重心，使得使用者在使用時能夠更為方便，防止使用者失穩(wěn)跌倒。安裝平臺16安裝在車架11后側的中心位置，該位置能夠更好的為患者提供支撐；升降模塊2與安裝平臺16通過螺栓連接從而安裝在車體模塊1上。

如圖3所示，基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的升降模塊2包括：第一直線導軌241、絲杠座上墊板216、第一軸承座254、第一滑塊242、絲杠螺母252、滾珠絲杠251、導軌架211、導軌壓板215、螺母座253、絲杠座下墊板217、導軌支撐座214、第二軸承座255、軸端螺母256、第一聯(lián)軸器26、齒輪箱22、側支撐支架23、導軌墊板213、底部安裝板212。其中：導軌架211是由多段方鋼焊接而成，并且與底部安裝板212也焊接成一體；導軌墊板213焊接在導軌架211兩側方鋼正面，導軌支撐座214焊接在導軌壓板215的下方位，其螺紋孔中穿有螺栓抵住第一直線導軌241的下側面；第一直線導軌241通過螺紋連接在導軌墊板213上，第一滑塊242嵌在第一直線導軌241上，可以順滑的進行直線運動；導軌壓板215通過螺釘與導軌墊板213連接，并且抵住第一直線導軌241的側面，防止第一直線導軌241的位置松動；絲杠座上墊板216焊接在導軌架241上端橫置方鋼正面中心處，絲杠座下墊板217焊接在導軌架241下端橫置方鋼正面中心處；第一軸承座254通過螺釘與絲杠座上墊板216連接，第二軸承座255通過螺釘與絲杠座下墊板217連接；滾珠絲杠251的上下兩端分別安裝在第一軸承座254與第二軸承座255的孔中；螺母座253與絲杠螺母252螺紋連接，并且支撐模塊3通過絲杠螺母252和兩側的第一滑塊242與升降模塊2相連；側支撐支架23與底部安裝板212螺紋連接，齒輪箱22安裝在兩側支撐支架23之間，齒輪箱22輸出軸與滾珠絲杠251下端通過第一聯(lián)軸器26連接。

圖3中，采用滾珠絲杠251和絲杠螺母252作為可以實現(xiàn)減重傳動的升降機構，值得一提的是，還可以通過同步帶等其他裝置實現(xiàn)減重傳動的功能。其中，齒輪箱22內(nèi)部既可以采用齒輪的傳動方式實現(xiàn)將伺服電機的動力傳遞給滾珠絲杠，也可以采用同步帶的傳動方式實現(xiàn)將伺服電機的動力傳遞給滾珠絲杠，具體可根據(jù)實際應用環(huán)境進行選擇。

如圖4所示，基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的支撐模塊3包括：升降連接板31、下導軌安裝板32、上導軌安裝板33、交叉滾子軸承381、連接軸382、旋轉支撐臂383、限位銷391、限位擋塊392、升降連接板31和下導軌安裝板32之間的第一夾層機構301、下導軌安裝板32和上導軌安裝板33之間的第二夾層機構302。其中：升降連接板31通過螺釘與升降模塊2中的螺母座253和第一滑塊242連接在一起，下導軌安裝板32通過夾層機構疊在升降連接板31之上，上導軌安裝板33通過夾層機構疊在下導軌安裝板32之上；交叉滾子軸承381外圈與上導軌安裝板33螺紋連接，內(nèi)圈與連接軸382螺紋連接；連接軸382套入旋轉支撐臂383的孔中，在旋轉支撐臂383的上表面處通過螺釘進行連接；旋轉支撐臂383的末端與拉力模塊4螺紋連接在一起；限位銷391安裝在旋轉支撐臂383下表面，限位擋塊392安裝在上導軌安裝板33，限位銷391一端處于兩個限位擋塊392之間，起到旋轉支撐臂383旋轉角度限位的作用。

如圖5所示，第一夾層機構301包括：第二滑塊342、壓縮彈簧361、第二直線導軌341、彈簧調(diào)節(jié)軸362、彈簧導向桿363、彈簧安裝支座364、聚氨酯墊365、彈簧導桿支座366、直線電位計安裝座352、直線電位計351、電位計連接支架353。其中，第二直線導軌341安裝在升降連接板31上，第二滑塊342與下導軌安裝板32的下表面相連；彈簧安裝支座364安裝在升降連接板31上，彈簧導桿支座366與下導軌安裝板32的下表面相連，彈簧導向桿363依次穿入彈簧安裝支座364和彈簧導桿支座366的孔中；壓縮彈簧361套在彈簧導向桿363上，一端抵著彈簧導桿支座366，另一端抵著彈簧調(diào)節(jié)軸362，彈簧調(diào)節(jié)軸362連接在彈簧安裝支座364的孔中；直線電位計安裝座352連接在下導軌安裝板32的下表面，直線電位計351安裝在電位計安裝座352的孔中，直線電位計351末端與電位計支架353通過螺母連接在一起，電位計支架353連接在升降連接板31上。

如圖6所示，第二夾層機構302包括：第二滑塊342、壓縮彈簧361、第二直線導軌341、彈簧調(diào)節(jié)軸362、彈簧導向桿363、彈簧安裝支座364、聚氨酯墊365、彈簧導桿支座366、直線電位計安裝座352、直線電位計351、電位計連接支架353、角度測量裝置37。其中，第二直線導軌341安裝在下導軌安裝板32上，第二滑塊342與上導軌安裝板33的下表面相連；彈簧安裝支座364安裝在上導軌安裝板33的下表面處，彈簧導桿支座366 與下導軌安裝板32的上表面相連，彈簧導向桿363依次穿入彈簧安裝支座364和彈簧導桿支座366的孔中；壓縮彈簧361套在彈簧導向桿363上，一端抵著彈簧導桿支座366，另一端抵著彈簧調(diào)節(jié)軸362，彈簧調(diào)節(jié)軸362連接在彈簧安裝支座364的孔中；直線電位計安裝座352連接在下導軌安裝板32的上表面，直線電位計351安裝在電位計安裝座352的孔中，直線電位計351末端與電位計支架353通過螺母連接在一起，電位計支架353連接在上導軌安裝板33下表面處；角度測量裝置與上導軌安裝平面33相連。

如圖7所示，角度測量裝置37包括：聯(lián)軸器連接軸374、第二聯(lián)軸器373、角位移傳感器支架372、角位移傳感器371。其中，角位移傳感器支架372安裝在上導軌安裝板33的下表面，角位移傳感器371與角位移傳感器支架372通過螺紋連接；角位移傳感器371的軸與聯(lián)軸器連接軸374通過第二聯(lián)軸器373相連，聯(lián)軸器連接軸374與連接軸382相連。

本實施方式中采用直線電位計作為直線位移測量裝置，值得一提的是，還可以使用其它的直線位移測量裝置用來測量位移，如光柵尺、磁柵尺、激光位移傳感器；也可以采用間接測量位移的設備，例如速度傳感器、加速度傳感器等。本實施方式中采用角度傳感器作為角度測量裝置，值得一提的是，還可以使用其他的角度測量裝置用來測量角度，如旋轉編碼器；也可以采用間接測量角度的設備，例如扭矩傳感器、測速編碼器等。

在下肢康復助行機器人中，不管是扭矩傳感器，還是角度位移傳感器，都是用來測量病人相對機器人的一個旋轉方向，進而控制機器人跟隨病人進行旋轉。當采用角度位移傳感器時，病人繞機器人旋轉會帶動旋轉支撐臂383繞連接軸382發(fā)生旋轉，從而帶動角度位移傳感器旋轉，實時測量病人相對機器人的旋轉角度，根據(jù)旋轉角度和旋轉角速度來控制機器人的方向和運動速度來跟隨病人旋轉。當采用扭據(jù)傳感器時，由于扭矩傳感器的軸是固定不動的，因此病人繞機器人旋轉不會帶動旋轉支撐臂383繞連接軸382發(fā)生旋轉，但會把旋轉的扭矩傳遞給扭矩傳感器，由此可以得到病人相對機器人的旋轉方向和力的大小，進而可以根據(jù)旋轉方向和力的大小來控制機器人的運動方向和運動速度，跟隨病人運動。

如圖8和圖9所示，基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的拉力模塊4包括：第一拉力傳感器431、導軌安裝板40、側板411、第一外側板412、第二外側板413、第三直線導軌及滑塊44、上側板421、第二拉力傳感器432、第三外側板422、第四外側板423。其中，側板411和上側板421的兩側位置均設有兩條凸棱，第一外側板412和第二外側板413分別安裝在側板411的兩邊，并且緊貼側板411的兩側凸棱的外側邊；同樣的，第三外側板422和第四外側板423安裝在上側板421兩邊，并且緊貼上側板421的兩側凸棱的外側邊， 利用兩側的凸棱能夠確保第一外側板412和第二外側板413以及第三外側板422和第四外側板423的平行；兩組第三直線導軌及滑塊44分別安裝在導軌安裝板40的凹槽中以及第一外側板412、第二外側板413、第三外側板422、第四外側板423的內(nèi)側面上；第一拉力傳感器431旋入導軌安裝板40側邊的螺紋孔中，其軸線沿水平方向，另一端穿過側板411的孔，并且通過螺母與側板411固定；同樣，第二拉力傳感器432旋入導軌安裝板40側邊的螺紋孔中，其軸線沿豎直方向，另一端穿過上側板421的孔，并且通過螺母與上側板421固定。

如圖10所示，基于麥克納姆輪的下肢康復機器人的快接模塊5包括：連接銷523、凸輪把手522、夾緊塊521、連接板513、半身腰帶511、壓板512。其中，連接銷523、凸輪把手522、夾緊塊521構成了如圖11所示的夾緊機構，夾緊塊521通過螺釘固定在上側板421上，凸輪把手522的軸通過螺紋連接固定在夾緊塊521側面的孔中；連接銷523通過螺釘固定在連接板513的上面，連接銷523插入夾緊塊521的中心孔中，當凸輪把手522的把手旋緊時，連接銷523會卡在夾緊塊521的孔中，從而使得連接板513也固定在夾緊塊521和連接銷523端面之間；半身腰帶511被壓在壓板512與連接板513之間，壓板512和連接板513通過短頭螺釘連接在一起；連接板513與半身腰帶511之間也可以增加其他機構，以適應不同的康復訓練需求。本實施方式中快接模塊5通過螺釘固定在上側板421的正上方，值得一提的是，快接模塊5還可以安裝在上側板421的前方，其安裝位置和固定方式均可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。

本實施方式提供的基于麥克納姆輪的下肢康復機器人在使用時，先將半身腰帶511穿在使用者身上，扣緊。使用者坐在座椅上，機器人移動至合適的位置，升降模塊2帶動支撐模塊3下降到合適高度，然后將快接模塊5的連接銷523插入夾緊塊521的中心孔中，旋緊凸輪把手522，則將使用者和康復機器人連接在一起，升降模塊2帶動支撐模塊3抬高到適合高度，則可以開始進行康復訓練運動?？祻陀柧殨r，升降模塊2將提供使用者需要的減重力以減輕使用者自身受到的負載，支撐模塊3給使用者提供一定范圍內(nèi)的運動自由度，使用者和機器人的相對位移在此運動范圍內(nèi)時，其相對運動的阻力很小，提高了使用者和機器人連接的柔性。同時，如圖12所示，支撐模塊3的直線電位計351以及角位移傳感器371可以檢測使用者和機器人之間的相對位移量，檢測到的位移數(shù)據(jù)也用于控制車體模塊1的麥克納姆輪進行全向運動，以保證使用者和機器人之間的相對位移距離處于支撐模塊3能夠提供的自由運動范圍。也就是說，當支撐模塊3的直線電位計351以及角位移傳感器371檢測到的相對位移量超過了支撐模塊3能夠提供的自由運動范圍時，控制 單元通過對車體模塊進行控制，驅動麥克納姆輪實現(xiàn)全方位運動以使使用者和機器人之間的相對位移距離處于支撐模塊3能夠提供的自由運動范圍。拉力模塊4也能夠檢測使用者和機器人之間的相對作用力，檢測到的相對作用力信息也用于控制車體模塊1的隨動效果和升降模塊2減重效果。也就是說，當拉力模塊4檢測到使用者與機器人之間的前后方向的力過大時，控制單元通過對車體模塊1進行控制，驅動麥克納姆輪實現(xiàn)全方位運動從而實現(xiàn)隨動；當拉力模塊4檢測到使用者與機器人之間的上下方向的力過大時，控制單元通過對升降模塊2進行控制，驅動齒輪箱22工作實現(xiàn)減輕負載的效果。位移信息檢測和力信息檢測兩者使得機器人在康復訓練時不會給使用者帶來較大的束縛感，同時提供使用者一定的自由運動空間，使其康復訓練更加貼近正常人走路的狀態(tài)。訓練完成后，升降模塊2帶動支撐模塊3降下，使用者回到座位上，松開凸輪把手522，將連接銷523從夾緊塊521的中心孔中抽出，完成機器人和使用者的分離。解開半身腰帶511，整個康復訓練過程結束。