CN209316388U - 一种球面并联机构脚踝康复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于脚踝康复机构的技术领域，具体是一种球面并联机构脚踝康复装置。包括底座、支架、伺服电机、动平台、脚架、伸缩装置及三条运动支链，底座上安装有三台伺服电机，三台伺服电机分别与三条运动支链的下端连接，三条运动支链的上端均与弧形导轨连接，其中两条运动支链通过弧形滑块与弧形导轨连接，另一条运动支链通过套筒固定在弧形导轨上，弧形导轨上固定有动平台，动平台中心固定有伸缩装置，伸缩装置上固定有脚架。本实用新型机构简单，负载能力强，驱动少，易于控制简单，能实现脚踝在空间三个方向的转动，运动规律完全符合人体脚踝的运动规律。

Description

一种球面并联机构脚踝康复装置

技术领域

本实用新型属于脚踝康复机构的技术领域，具体是一种球面并联机构脚踝康复装置。

背景技术

踝关节是人体负重最多的运动关节，踝关节扭伤在日常生活中较为常见，此外，中风后神经***受到损害，可导致踝关节韧带过度松弛，容易引起踝关节反复扭伤，造成踝关节功能障碍等后遗症。所以，踝关节扭伤后进行康复训练是至关重要的，同样要采取行之有效的康复训练更为重要，若康复训练不正确容易造成踝关节二次损伤。

传统的治疗方法是医生与患者“面对面”地指导与训练，耗时费力、过程繁重，难以满足患者对踝关节快速彻底康复的急切需求，康复机构不仅可以提高康复效率，减轻医生的工作量，还可以通过有规律、适宜的康复运动使踝关节尽快康复。现有的踝关节康复机构在不同程度上存在一定的局限性:机构自由度不足，机构不能进行空间三个方向的转动运动，仅能实现脚踝在空间的部分运动，从而导致机器人不能达到脚踝康复的康复效果；机构自由度冗余，存在除转动外的移动运动，容易对踝关节造成二次伤害；机构固定转动中心与踝关节运动中心不重合，这也容易对踝关节造成二次伤害。

球面并联机构作为并联机构的一种特殊类型，具有固定转动中心，工作空间大、各个部件之间不容易发生干涉的特点。

发明内容

本实用新型为了解决现有脚踝康复装置存在的上述问题，提供一种球面并联机构脚踝康复装置。

本实用新型采取以下技术方案：一种球面并联机构脚踝康复装置，包括底座、支架、伺服电机、动平台、脚架、伸缩装置及三条运动支链，底座上安装有三台伺服电机，三台伺服电机分别与三条运动支链的下端连接，三条运动支链的上端均与弧形导轨连接，其中两条运动支链通过弧形滑块与弧形导轨连接，另一条运动支链通过套筒固定在弧形导轨上，弧形导轨上固定有动平台，动平台中心固定有伸缩装置，伸缩装置上固定有脚架。

运动支链包括支架、转动副、弧形杆I、转动副、弧形杆II和转动副，弧形杆I末端通过转动副与支架连接，伺服电机固定在支架上，伺服电机的转轴与弧形杆I末端相连并驱动弧形杆I转动，弧形杆I顶端通过转动副与弧形杆II连接，弧形杆II顶端通过转动副与弧形滑块或套筒连接，转动副固结于弧形滑块或套筒上。

伸缩装置通过螺钉与伸缩装置底座连接，伸缩装置的伸缩杆上设有多个限位孔，并通过锁紧螺钉与伸缩装置固定。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型机构简单，负载能力强，驱动少，易于控制，能实现脚踝在空间三个方向的转动，运动规律完全符合人体脚踝的运动规律。

2.本实用新型满足脚踝中心与康复装置的转动中心重合的条件，从而实现行之有效的康复训练，防止二次损伤。

3.本实用新型采用伸缩装置可针对患者不同脚踝尺寸进行调整，是脚踝的运动中心和康复装置的转动中心重合。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图；

图2为本实用新型的运动支链的示意图；

图3本实用新型的脚架支撑装置和脚架示意图；

图中：1-底座，2-伺服电机，3-支架，4-转动副，5-弧形杆I，6-转动副，7-弧形杆II，8-转动副，9-弧形滑块，10-伸缩装置，11-套筒，12-弧形导轨，13-动平台，10.1-螺钉，10.2-伸缩装置底座，10.3-锁紧螺钉，10.4-限位孔，10.5-脚架。

具体实施方式

结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的基于球面并联机构的脚踝康复装置由底座1、支架3、伺服电机2、动平台13、脚架10.5、伸缩装置10及三条分别与底座和动平台连接的运动支链组成。三条运动支链其中两条完全相同，相同的两条支链结构为：弧形杆I5末端通过转动副4与支架3连接，伺服电机2转轴与弧形杆I末端相连并驱动弧形杆I转动，弧形杆I顶端通过转动副与弧形杆II连接，弧形杆II顶端通过转动副与弧形滑块9连接，转动副固结于弧形滑块9上，弧形滑块9与弧形导轨12连接，实现弧形滑块9在弧形导轨上的移动。运动支链II与运动支链I的不同之处在于：弧形杆II末端与弧形导轨12通过套筒11连接，套筒11是固定于弧形导轨12的，套筒11不能沿弧形导轨12移动。所述机构的所有转动和移动的轴线都交于球面并联机构的球心，即机构的固定转动中心，且与人体脚踝的运动中心重合。

球面并联机构能够实现空间三个方向的转动，带动焊接到弧形滑块9和套筒11上的整个脚架支撑装置，从而实现放置于脚架上的人体脚踝的康复训练。

如图3示的脚架支撑装置和脚架，伸缩装置10通过螺钉10.1与伸缩装置底座10.2连接，伸缩装置10的伸缩杆上设有多个限位孔10.4，用来对患者脚踝尺寸的不同进行调节，通过锁紧螺钉10.3进行固定，原理是患者脚踝转动中心至脚底之间的距离不同，通过调节脚架高度使人体脚踝在转动中心与脚踝康复装置的转动中心重合。

Claims (3)

1.一种球面并联机构脚踝康复装置，其特征在于：包括底座（1）、支架（3）、伺服电机（2）、动平台（13）、脚架（10.5）、伸缩装置（10）及三条运动支链，底座（1）上安装有三台伺服电机（2），三台伺服电机（2）分别与三条运动支链的下端连接，三条运动支链的上端均与弧形导轨（12）连接，其中两条运动支链通过弧形滑块（9）与弧形导轨（12）连接，另一条运动支链通过套筒（11）固定在弧形导轨（12）上，弧形导轨（12）上固定有动平台（13），动平台（13）中心固定有伸缩装置（10），伸缩装置（10）上固定有脚架（10.5）。

2.根据权利要求1所述的球面并联机构脚踝康复装置，其特征在于：所述的运动支链包括支架（3）、转动副（4）、弧形杆I（5）、转动副R1（6）、弧形杆II（7）和转动副R2（8），弧形杆I（5）末端通过转动副（4）与支架（3）连接，伺服电机（2）固定在支架（3）上，伺服电机（2）的转轴与弧形杆I（5）末端相连并驱动弧形杆I（5）转动，弧形杆I（5）顶端通过转动副R1（6）与弧形杆II（7）连接，弧形杆II（7）顶端通过转动副R2（8）与弧形滑块（9）或套筒（11）连接，转动副固结于弧形滑块（9）或套筒（11）上。

3.根据权利要求2所述的球面并联机构脚踝康复装置，其特征在于：所述的伸缩装置（10）通过螺钉（10.1）与伸缩装置底座（10.2）连接，伸缩装置（10）的伸缩杆上设有多个限位孔（10.4），并通过锁紧螺钉（10.3）与伸缩装置（10）固定。