CN109700637A - 一种踝关节康复机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种踝关节康复机器人，属于医疗康复工程领域。本发明包括动平台、定平台和运动支链，动平台通过三条运动支链与定平台连接；运动支链包括移动副，固定在移动副两端的万向副；万向副由第一转动副和第二转动副构成；第一转动副固定于移动副端部；当万向副连接移动副与动平台时，第二转动副固定于动平台；当万向副连接移动副与定平台时，第二转动副固定于定平台；固定在每个运动支链上的两个第二转动副的转动轴线相交于一点；动平台设置固定脚掌的脚踏板本发明具有两个转动自由度和一个移动自由度，能够带动人体脚踝实现旋前/旋后，内翻/外翻运动，并且可以实现转动轴线高度的调节以确保转动轴线与人体踝关节运动轴线相互重合。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复工程领域,具体是一种踝关节康复机器人。
技术背景
踝关节是人体重要的承重和运动关节，人体的站立、行走中踝关节都起到了重要的作用，由于踝关节在运动中负重较大并且由于其自身结构特点在运动中特别容易损伤，每年有许多人因为运动损伤、中风、踝关节疾病等原因导致踝关节受损，失去正常运动能力。医学研究表明，科学有效的康复训练可以加快受损组织愈合，有利于恢复韧带本体感觉，防止关节粘连，维持关节灵活度，加快关节的康复，对于病人的运动机能恢复起到了十分重要的作用。
现有的踝关节康复训练方法主要是专业护理人员帮助病人人工模拟踝关节的运动，但是这种方法对护理人员的要求较高，且劳动强度较大，所以康复训练的费用高，效率低，治疗效果参差不齐，主观性大，不利于治理。为解决这个问题，需要研制一些能够代替人工康复护理人员的踝关节康复装置。
目前，市场上已经存在一些种类的踝关节康复装置，但现有踝关节康复装置有些无法实现机构转动中心与踝关节运动中心的重合，有些装置只有1个或2个自由度，不满足踝关节康复训练的要求，训练模式不符合人体结构需求，容易对患者造成二次损伤。
发明内容
本发明的目的是提供一种踝关节康复机器人，在满足踝关节康复基本运动的需求上，克服现有装置的缺点，以帮助踝关节病人更好的进行康复训练。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种踝关节康复机器人，其特征在于：包括动平台、定平台和运动支链，所述动平台通过三条运动支链与定平台连接，且使动平台悬空；所述运动支链包括移动副，固定在移动副两端的万向副；所述万向副由第一转动副和第二转动副构成；第一转动副固定于移动副端部；当万向副连接移动副与动平台时，第二转动副固定于动平台；当万向副连接移动副与定平台时，第二转动副固定于定平台；固定在每个运动支链上的两个第二转动副的转动轴线相交于一点；所述动平台设置固定脚掌的脚踏板。
进一步的技术方案在于，还包括底座、支撑板、连接板；所述支撑板底端固定在底座上，其顶端固定连接板；所述定平台固定在连接板上。
进一步的技术方案在于，所述移动副作为驱动副。
进一步的技术方案在于，所述运动支链为UPU结构。
进一步的技术方案在于，所述移动副为伺服电机驱动的直线伸缩驱动装置；所述直线伸缩驱动装置两端分别固定第一转动副。
进一步的技术方案在于，所述移动副为直线电动缸；所述直线电动缸两端分别固定第一转动副。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：三条运动支链采用并联机构具有刚度好，响应快捷，承载能力强，控制精度高等优点，而且三条运动支链采用了相同的结构，降低了分支的复杂程度，便于加工，因此降低了成本，本发明装置具有三个自由度不仅可以较好的实现人体踝关节的旋前/旋后，内翻/外翻运动，还可以实现转动轴线高度方向的调节，使得本装置的运动更加符合人体踝关节的运动特点，达到更好的康复效果；本装置可广泛应用于医院、家庭、康复机构等医疗机构。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1的后视图。
图3为本发明运动支链具体结构示意图。
图4为本发明具体实施例提供的踝关节康复机器人示意图。
1、脚踏板；2、动平台；3、定平台；4、移动副；5、第一转动副；6、第二转动副；7、连接板；8、支撑板；9、底座。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行详细、清楚完整地描述，显然，所述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明阐述了一种踝关节康复机器人，其包括动平台2、定平台3和运动支链，所述动平台2通过三条运动支链与定平台3连接，且使动平台2悬空；固定在每个运动支链上的两个第二转动副的转动轴线相交于一点，三条运动支链形成了三个点，这三个点形成的平面为机构的运动平面S，可实现绕运动平面内任意一条轴线转动，还能够实现转动轴线高度方向的调节。三条运动支链分别为运动支链A、运动支链B和运动支链C；所述运动支链包括移动副4，固定在移动副两端的万向副；所述万向副由第一转动副5和第二转动副6构成；第一转动副5固定于移动副4端部；当万向副连接移动副4与动平台2时，第二转动副6固定于动平台2；当万向副连接移动副4与定平台3时，第二转动副6固定于定平台3；固定在每个运动支链上的两个第二转动副6的转动轴线相交于一点；所述动平台2设置固定脚掌的脚踏板1。
如图4所示，本发明优选实施例中，还包括底座9、支撑板8、连接板7；所述支撑板8底端固定在底座9上，其顶端固定连接板7；所述定平台3固定在连接板7上。
本发明优选实施例中，所述移动副4作为驱动副。
本发明优选实施例中，所述运动支链为UPU结构。
本发明优选实施例中，所述移动副4为伺服电机驱动的直线伸缩驱动装置；所述直线伸缩驱动装置两端分别固定第一转动副5。
上述的直线伸缩驱动装置及其伺服电机可以是螺旋传动(如：螺杆螺母传动机构)，其螺母由伺服电机直接驱动或者通过传动装置驱动其旋转，从而使螺杆直线移动；也可以是伺服电机直接驱动或者通过传动装置驱动一个油泵提供动力油，由动力油驱动油缸使活塞杆作直线移动。
本发明优选实施例中，所述移动副4为直线电动缸；所述直线电动缸两端分别固定第一转动副5。
具体实施过程中，患者在保持坐姿状态下将脚放在脚踏板上并加以固定，然后通过调节三条运动支链中的移动副实现装置转动轴线高度方向的调节，调整到机构转动轴线与人体踝关节运动轴线重合后，然后用松紧带将患者腿部固定在定平台上。再然后通过控制三条运动支链的移动副驱动动平台带动患者脚踝实现旋前/旋后，内翻/外翻运动，从而达到康复训练的效果。
本发明具有三个自由度，不仅具有绕运动平面内任意一条轴线转动的自由度，还具有高度方向的移动自由度，所以该机构不仅可以满足踝关节的旋前/旋后，内翻/外翻运动，还能够实现转动轴线高度方向的调节以更加符合不同人体踝关节的结构差异性。
Claims (6)
1.一种踝关节康复机器人，其特征在于：包括动平台、定平台和运动支链，所述动平台通过三条运动支链与定平台连接，且使动平台悬空；所述运动支链包括移动副，固定在移动副两端的万向副；所述万向副由第一转动副和第二转动副构成；第一转动副固定于移动副端部；当万向副连接移动副与动平台时，第二转动副固定于动平台；当万向副连接移动副与定平台时，第二转动副固定于定平台；固定在每个运动支链上的两个第二转动副的转动轴线相交于一点；所述动平台设置固定脚掌的脚踏板。
2.根据权利要求1所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，还包括底座、支撑板、连接板；所述支撑板底端固定在底座上，其顶端固定连接板；所述定平台固定在连接板上。
3.根据权利要求1所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，所述移动副作为驱动副。
4.根据权利要求1所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，所述运动支链为UPU结构。
5.根据权利要求3所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，所述移动副为伺服电机驱动的直线伸缩驱动装置；所述直线伸缩驱动装置两端分别固定第一转动副。
6.根据权利要求3所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，所述移动副为直线电动缸；所述直线电动缸两端分别固定第一转动副。
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