Page 35 - 康复训练在临床护理工作中的应用

第一章 现代康复训练问题的有关思考

为 -15° ~20°。下肢各关节的运动角度轨迹、扭矩及消耗功率随着人体行走状
态的改变而变化，以确保身体各项机能一直处于平稳的运动状态。全面而系统地
分析人体下肢步态周期关节运动特征，对下肢外骨骼康复机器人关节自由度的选
取、构型的整体设计、步态周期运动特征的判断及关节驱动方式选择具有参考

意义。
（三）下肢外骨骼康复机器人机械结构主体设计
为实现下肢外骨骼康复机器人与人体下肢骨骼结构良好的穿戴贴合度与柔
顺的运动协调性，在进行机械结构主体设计时，既要实现其作为双足机器人的

机械功能，又要保证穿戴者在人、机、环境三者交互中的职能与安全可靠性。第
一，外骨骼安全可靠性：下肢外骨骼康复机器人的主要适用人群是下肢运动功能
障碍和年老体弱行动不便的康复者，由于康复者自身肢体运动障碍而导致的运动
关节活动范围较低，肢体协同运动能力较差，因此在下肢外骨骼康复机器人关节

自由度设计时，确保所有关节活动范围均配有限位装置，有效防止超范围运动对
康复者的二次损伤。与此同时，驱动系统的设计不仅应该满足下肢外骨骼康复机
器人所有康复训练运动，而且必须具有安全装置保护患者人身安全。第二，拟
人化仿生特性：康复患者通过下肢外骨骼康复机器人的实时康复运动以达到良

好的康复训练效果。因此下肢外骨骼结构设计时须根据仿生学与人因工程学原
理，运用仿生拟人化的设计方法，参考人体骨骼与关节结构特征，全面而细致地
考虑下肢外骨骼康复机器人整体构型的设计。第三，穿戴者身体适应性：由于不
同穿戴者具有不同身型，因此在设计下肢外骨骼康复机器人时，下肢外骨骼康复
机器人结构必须具有一定运动调节范围以实现不同身材的患者穿戴。因此，依据

GB-1000088《中国成年人人体尺寸》中人体尺寸数据，设计下肢外骨骼康复机
器人可调节装置范围，以保证不同身型的患者穿戴。
1. 髋关节及腰部外骨骼构型设计

根据生物力学研究分析，在日常生活工作中，髋关节的活动自由度主要以
屈曲 / 伸展、内收 / 外展、内旋 / 外旋来实现，而这 3 个自由度在完成日常活动
时的运动角度为屈曲 / 伸展 0° ~100°，内收 / 外展为 0° ~45°，内旋 / 外旋
为 -25° ~25°，故采用三个旋转 DOF 来模拟人体髋关节运动功能。由于在康复

行走训练中，屈曲 / 伸展 DOF 相比于其他两个 DOF 对行走运动空间的影响较大。
因此，采用电机驱动方式实现与人体髋关节同轴心运动，以减少人机之间的相对

23