CN105640736A - 一种三自由度踝关节康复训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种三自由度踝关节康复训练装置，包括外壳、踝关节回转单元、踝关节背伸跖屈单元、踝关节内翻外翻单元。踝关节回转单元主要由回转电机、外壳、小齿轮、大齿轮、大齿轮连接板、下层支架等构成，在回转电机的驱动下可以实现踝关节旋内、旋外及环转的动作；踝关节背伸跖屈单元主要由踝关节屈伸电动缸、中层支架、脚踏板等构成，通过控制屈伸电动缸推杆伸缩量实现踝关节的背伸和跖屈动作；踝关节内翻外翻单元主要包括踝关节翻转电动缸、中层支架、下层支架等构成，通过控制翻转电动缸推杆伸缩量实现踝关节的内翻和外翻动作。本发明可实现踝关节所有基本动作的康复训练。

Description

一种三自由度踝关节康复训练装置

技术领域

本发明涉及的是一种康复装置，具体地说是踝关节康复装置。

背景技术

目前偏瘫和中风患者的下肢康复训练已经得到国内外研究人员的关注，随着该类患者以及下肢运动障碍患者的日益增多，恢复这类人群的生活能力以及康复训练已成为迫切需要。因此，设计一款可以对残疾踝关节和肌肉机群进行康复训练和神经功能恢复的机器人系统具有重要意义。

目前现有的踝关节康复装置有很多，大都采用并联机构，该机构自由度多且运动范围不确定性大，安全系数低，控制难度大。主被动式踝关节康复器(申请号为201310014261.4的专利)提出了一种整体框架是结构，但都是基于电机直驱方式，且使用时患者需站立在康复器正上方，对下肢有功能障碍的患者极为不便；一种踝关节康复装置(申请号为201310421566.7的专利)提出一种基于并联机构的踝关节康复装置，该装置结构复杂，控制难度大，且对患者训练也极为不便，仅能存在于实验室中，难以在市场上普及和使用。

发明内容

本发明的目的在于提供可实现踝关节所有基本动作康复训练的一种三自由度踝关节康复训练装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种三自由度踝关节康复训练装置，其特征是：包括下层支架、中层支架、脚踏板、大齿轮、小齿轮、回转电机、翻转电机、屈伸电动缸，所述大齿轮与小齿轮相啮合，回转电机的输出轴连接小齿轮，下层支架的底部设置下层支架输出轴，下层支架输出轴通过键与大齿轮相连，所述脚踏板的截面为V字型，中层支架的四周均设置有旋转副轴承孔，中层支架的底部设置有第一旋转副小支架和第二旋转副小支架，脚踏板通过其自身左右对称布置的旋转副与中层支架左右两侧的旋转副轴承孔相连，下层支架通过其自身前后对称布置的旋转副与中层板支架前后两侧的旋转副轴承孔相连，下层支架设置在中层支架下方，中层支架设置在脚踏板下方，屈伸电动缸底部与第一旋转副小支架铰接，屈伸电动缸的推杆与脚踏板背面铰接，翻转电机的底部与下层支架铰接，翻转电机的推杆与第二旋转副小支架铰接。

本发明还可以包括：

1、大齿轮上方设置底板，底板套于下层支架输出轴外部并通过轴承与下层支架输出轴相配合。

2、所述屈伸电动缸的推杆推动脚踏板绕脚踏板旋转轴线转动，所述翻转电机的推杆推动中层支架绕中层支架的旋转轴线旋转。

本发明的优势在于：本发明所提出的一种新型的三自由度踝关节康复训练装置，可实现踝关节所有基本动作的康复训练即：踝关节绕三个基本轴的运动，其基本运动方向有：背伸、跖屈、内翻、外翻、内旋、外旋；此外，该装置结构小巧，使用简单性能更可靠，可实现患者坐在轮椅上伸出一只脚即可完成康复训练，装置转移搬运极为方便。

附图说明

图1为本发明的使用状态图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明除去外壳的结构示意图；

图4为本发明出去外壳和脚踏板的结构示意图；

图5为脚踏板、中层支架和下层支架的分解图；

图6为本发明的内部结构示意图a；

图7为本发明的内部结构示意图b；

图8为本发明的剖视图；

图9为图8中的A-A视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～9，本发明包括外壳1、回转电机2、脚踏板3、底板4、下层支架5、中层支架6、大齿轮7、小齿轮8、屈伸电动缸9、翻转电机10。

结合图2～5，及图7，踝关节回转单元主要由外壳1、回转电机2、底板4、下层支架5、大齿轮7、小齿轮8、等构成，回转电机2固定在外壳1上，回转电机2的输出轴与小齿轮7相连，小齿轮7与大齿轮8啮合，下层支架5的底部设置有输出轴，输出轴上设置有键槽，轴端有螺纹，输出轴通过键与大齿轮8相连，并通过螺母轴向定位，下层支架5底部下表面还设置有旋转副小支架，回转电机2驱动小齿轮7带动大齿轮8，大齿轮8带动下层支架5旋转，进而带动与下层支架5相连接的部分实现旋转运动，完成踝关节旋内、旋外及环转的动作；

结合图4～6及图8，踝关节背伸跖屈单元主要由脚踏板3、中层支架6、屈伸电动缸9等构成，脚踏板3设计成V字型，起到与人体足部完美贴合的作用，脚踏板3两侧设置有旋转副轴承孔，中间背面设置有支架，脚踏板3与中层支架6通过脚踏板3左右对称布置的旋转副相连，所述中层支架6设计成框架式结构，四周都设计有旋转副轴承孔，在中层支架6底部还设计有两个旋转副小支架，为避免干涉中层支架6底部部分掏空，屈伸电动缸9底部与中层支架6底部第一小支架铰接，屈伸电动缸9推杆与脚踏板3中间背面支架铰接，屈伸电动缸9推杆推动脚踏板3绕脚踏板3旋转轴线转动，实现踝关节的背伸和跖屈动作；

结合图4～6及图9，踝关节内翻外翻单元主要包括踝关节翻转电动缸10、中层支架6、下层支架5等构成，中层支架6通过左右对称的旋转副与下层支架5两侧旋转副相连，翻转电动缸10底部与下层支架5底部小支架铰接，翻转电动缸10推杆与中层支架6底部第二小支架铰接，翻转电动缸10推杆推动中层支架6绕中层支架6旋转轴线旋转，进而带动连接在中层支架6上方的机构转动，实现踝关节的内翻和外翻动作。

所述踝关节回转单元主要由回转电机、外壳、小齿轮、大齿轮、底板、下层支架等构成，回转电机固定在外壳上，回转电机的输出轴与小齿轮相连，小齿轮与大齿轮啮合，下层支架的底部设置有输出轴，输出轴上设置有键槽，轴端有螺纹，输出轴通过键与大齿轮相连，并通过螺母轴向定位，下层支架底部下表面还设置有旋转副小支架，回转电机驱动小齿轮带动大齿轮，大齿轮带动下层支架旋转，进而带动与下层支架相连接的部分实现旋转运动，完成踝关节旋内、旋外及环转的动作；

所述踝关节背伸跖屈单元主要由踝关节屈伸电动缸、中层支架、脚踏板等构成，脚踏板设计成V字型，起到与人体足部完美贴合的作用，脚踏板两侧设置有旋转副轴承孔，中间背面设置有支架，脚踏板与中层支架通过脚踏板左右对称布置的旋转副相连，所述中层支架设计成框架式结构，四周都设计有旋转副轴承孔，在中层支架底部还设计有两个旋转副小支架，为避免干涉中层支架底部部分掏空，屈伸电动缸底部与中层底部第一小支架铰接，屈伸电动缸推杆与脚踏板中间背面支架铰接，屈伸电动缸推杆推动脚踏板绕脚踏板旋转轴线转动，实现踝关节的背伸和跖屈动作；

所述踝关节内翻外翻单元主要包括踝关节翻转电动缸、中层支架、下层支架等构成，中层支架通过左右对称的旋转副与下层支架左右两侧旋转副相连，翻转电动缸底部与下层支架底部小支架铰接，翻转电动缸推杆与中层支架底部第二小支架铰接，翻转电动缸推杆推动中层支架绕中层支架旋转轴线旋转，实现踝关节的内翻和外翻动作。

踝关节回转单元主要由回转电机、外壳、小齿轮、大齿轮、底板、下层支架等构成，回转电机的驱动小齿轮带动大齿轮，下层支架底部的输出轴通过键与大齿轮相连，进而带动与下层支架相连接的部分实现旋转运动，完成踝关节旋内、旋外及环转的动作；

踝关节背伸跖屈单元主要由踝关节屈伸电动缸、中层支架、脚踏板等构成，脚踏板与中层支架通过脚踏板左右对称布置的旋转副相连，屈伸电动缸底部与中层支架铰接，屈伸电动缸推杆与脚踏板铰接，屈伸电动缸推杆推动脚踏板绕脚踏板旋转轴线转动，实现踝关节的背伸和跖屈动作；

踝关节内翻外翻单元主要包括踝关节翻转电动缸、中层支架、下层支架等构成，中层支架通过左右对称的旋转副与下层支架相连，翻转电动缸底部与下层支架铰接，翻转电动缸推杆与中层支架铰接，翻转电动缸推杆推动中层支架绕中层支架旋转轴线旋转，实现踝关节的内翻和外翻动作。

Claims (3)

1.一种三自由度踝关节康复训练装置，其特征是：包括下层支架、中层支架、脚踏板、大齿轮、小齿轮、回转电机、翻转电机、屈伸电动缸，所述大齿轮与小齿轮相啮合，回转电机的输出轴连接小齿轮，下层支架的底部设置下层支架输出轴，下层支架输出轴通过键与大齿轮相连，所述脚踏板的截面为V字型，中层支架的四周均设置有旋转副轴承孔，中层支架的底部设置有第一旋转副小支架和第二旋转副小支架，脚踏板通过其自身左右对称布置的旋转副与中层支架左右两侧的旋转副轴承孔相连，下层支架通过其自身前后对称布置的旋转副与中层板支架前后两侧的旋转副轴承孔相连，下层支架设置在中层支架下方，中层支架设置在脚踏板下方，屈伸电动缸底部与第一旋转副小支架铰接，屈伸电动缸的推杆与脚踏板背面铰接，翻转电机的底部与下层支架铰接，翻转电机的推杆与第二旋转副小支架铰接。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度踝关节康复训练装置，其特征是：大齿轮上方设置底板，底板套于下层支架输出轴外部并通过轴承与下层支架输出轴相配合。

3.根据权利要求1或2所述的一种三自由度踝关节康复训练装置，其特征是：所述屈伸电动缸的推杆推动脚踏板绕脚踏板旋转轴线转动，所述翻转电机的推杆推动中层支架绕中层支架的旋转轴线旋转。