CN103816028A - 一种踝关节主被动复合训练康复系统 - Google Patents

一种踝关节主被动复合训练康复系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103816028A
CN103816028A CN201410041058.0A CN201410041058A CN103816028A CN 103816028 A CN103816028 A CN 103816028A CN 201410041058 A CN201410041058 A CN 201410041058A CN 103816028 A CN103816028 A CN 103816028A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pneumatic muscles
platform
pneumatic
controller
ankle joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410041058.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103816028B (zh
Inventor
姜飞龙
陶国良
刘昊
赵勇
李超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201410041058.0A priority Critical patent/CN103816028B/zh
Publication of CN103816028A publication Critical patent/CN103816028A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103816028B publication Critical patent/CN103816028B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明公开了一种踝关节主被动复合训练康复系统，以气动肌肉作为动力驱动单元，三根气动肌肉在圆周方向上均匀分布在运动平台和固定平台之间，气动肌肉最短时与支撑杆长度相同，支撑杆下端固定在固定平台上，上端用球铰与运动平台连接，通过控制单独或者多根气动肌肉按照一定规律充气和放气，可以实现运动平台的转动，用绑带把人的脚绑在运动平台就可以实现人的踝关节被动康复训练，由于气动肌肉具有很好的柔顺性，当不充气时，可以实现人的踝关节带动运动平台运动，进行踝关节的主动康复训练，本发明具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点，可用于人的踝关节康复训练。

Description

一种踝关节主被动复合训练康复系统
技术领域
本发明属于医疗康复技术领域，涉及一种踝关节主被动复合训练康复系统。
背景技术
人在做在各种运动时，有时会引起下肢韧带的损伤或者骨折，这时就需要借助踝关节康复训练系统协助康复，以防止长时间的不运动引起的缩挛。
中国专利200820073836.4以三个均匀分布的力矩电机作为动力驱动单元，仅可以实现踝关节两个自由度的康复训练，并且不具备被动训练的功能。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种踝关节主被动复合训练康复系统，本发明结构紧凑，干净、防爆。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种踝关节主被动复合训练康复系统，它包括：运动平台、支撑杆、气动肌肉、拉线式编码器、固定平台、空气组合元件、压力表、控制器、触摸屏、驱动与放大电路；其中，所述固定平台固定在地面上，支撑杆的一端固定在固定平台上，另一端通过球铰与运动平台相连，三根气动肌肉的一端均通过球铰均匀地连接在固定平台的连接圆周上，三根气动肌肉的另一端均通过球铰均匀地连接在运动平台的连接圆周上，固定平台的连接圆周与运动平台的连接圆周半径相等；气动肌肉充气收缩至最短时长度与支撑杆相同；每根气动肌肉的两端连接一拉线式编码器的两端；绑带的两端均通过吊环螺栓固定在运动平台上；空气组合元件的出气口连接三个气动比例阀的进气口，三个气动比例阀的出气口分别连接三个气动肌肉的进气口，空气组合元件的出气口设置压力表，三个气动比例阀的电磁驱动部分均与驱动与放大电路的输出接口相连，驱动与放大电路的输入接口与控制器的DO接口相连，三个拉线式编码器均与控制器的A/D接口连接；控制器与触摸屏相连。 
    本发明的有益效果为： 
1.本发明利用三根气动肌肉在上下平台固定在圆周方向上呈一定角度安装，可以实现踝关节三个方向的锻炼。
2.本发明利用气动肌肉驱动具有较好的柔顺性可以实现主被动综合康复训练、具有多功能的等特点。
3. 本发明利用触摸屏和控制器结合的控制策略，结构简单紧凑。
附图说明
图1是踝关节主被动复合训练康复系统结构图；
图2是踝关节主被动复合训练康复系统控制系统原理图；
图3是驱动和放大电路原理图；
图4是控制器工作流程图；
图中：绑带1、吊环螺栓2、运动平台3、支撑杆4、气动肌肉5、拉线式编码器6、固定平台7、空气组合元件8、压力表9、气动比例阀10、控制器11、触摸屏12、驱动与放大电路13。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明踝关节主被动复合训练康复系统包括：运动平台3、支撑杆4、气动肌肉5、拉线式编码器6、固定平台7、空气组合元件8、压力表9、控制器11、触摸屏12、驱动与放大电路13。其中，固定平台7固定在地面上，支撑杆4的一端固定在固定平台7上，另一端通过球铰与运动平台3相连，三根气动肌肉5的一端均通过球铰均匀地连接在固定平台7的连接圆周上，三根气动肌肉5的另一端均通过球铰均匀地连接在运动平台3的连接圆周上，固定平台7的连接圆周与运动平台3的连接圆周半径相等。气动肌肉5充气收缩至最短时长度与支撑杆4相同。每根气动肌肉5的两端连接一拉线式编码器6的两端。绑带1的两端均通过吊环螺栓2固定在运动平台3上。
空气组合元件8的出气口连接三个气动比例阀10的进气口，三个气动比例阀10的出气口分别连接三个气动肌肉5的进气口，空气组合元件8的出气口设置压力表9，三个气动比例阀10的电磁驱动线圈均与驱动与放大电路13的输出接口相连，驱动与放大电路13的输入接口与控制器11的DO接口相连，三个拉线式编码器6均与控制器11的A/D接口连接。控制器11与触摸屏12相连。
如图3所示，驱动与放大电路13包括达林顿管U1、光藕管U2、四个MOS管M1-M4、四个二极管D1-D4和输出端子U3，达林顿管U1的信号输入管脚连接控制器11的输出接口，达林顿管U1的信号输出管脚连接光藕管U2的信号输入管脚，光藕管U2的四个电压输出管脚均连接+12V电源的正极，光藕管U2的四个信号输出接口分别连接四个MOS管M1-M4的栅极，四个MOS管M1-M4的漏极均连接+24V电源的负极，MOS管M1的源极同时连接二极管D1的正极和输出端子U3的端子针脚2，MOS管M2的源极同时连接二极管D2的正极和输出端子U3的端子针脚4，MOS管M3的源极同时连接二极管D3的正极和输出端子U3的端子针脚6，MOS管M4的源极同时连接二极管D4的正极和输出端子U3的端子针脚8，四个二极管D1-D4的负极均接+24V电源的正极，电源的正极连接四个二极管D1-D4的输出对应连接U3的端子针脚1、3、5、7。
驱动与放大电路13的两端分别连接控制器11和三个气动比例阀10，根据控制器11的控制信号实现对气动比例阀10的驱动。
控制器11可以由PLC或DSP来实现，如可以选择三菱FX2N-16MR、FX2N-4DA、FX2N-4AD，触摸屏12可以选择型号：F940GOT-SWD-C。如图4所示，PLC的工作过程为：控制器11通电后，通过触摸屏12选择是单根还是多根气动肌肉5工作，然后输出控制信号，通过驱动与放大电路13控制气动比例阀10为气动肌肉5充气，气动肌肉5收缩，带动运动平台3运动对踝关节进行训练，同轴安装的拉线式编码器6测量其收缩量，反馈给控制器11，到达指定位置停止工作。
本发明的工作过程如下：用户的脚通过绑带1绑在运动平台3上。将空气组合元件8的进气口连接气源，通过观察压力表9调节空气组合元件8出气口的气体压力，控制器11、触摸屏12通电，通过触摸屏12选择控制器11的工作模式，控制器11输出的模拟量经过驱动与放大电路13驱动气动比例阀10的进气口打开一定的开度进行充气，空气进入气动肌肉5，气动肌肉5开始收缩，运动平台3由气动肌肉5充气带动人的踝关节开始运动，与此同时拉线式编码器6测量到气动肌肉5的收缩量，反馈给控制器11，控制器11控制气动比例阀10进行充气或者放气，以实现踝关节随着运动平台14运动到预定角度的训练。
本发明，通过控制单根或者多根气动肌肉按照一定规律充气和放气，实现踝关节单向或者多个方向的训练，不充气时可以实现踝关节的主动训练，本发明拥有其他踝关节康复训练系统无法比拟的优势。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式中的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种踝关节主被动复合训练康复系统，其特征在于，它包括：运动平台（3）、支撑杆（4）、气动肌肉（5）、拉线式编码器（6）、固定平台（7）、空气组合元件（8）、压力表（9）、控制器（11、触摸屏（12）、驱动与放大电路（13）；其中，所述固定平台（7）固定在地面上，支撑杆（4的一端固定在固定平台（7）上，另一端通过球铰与运动平台（3）相连，三根气动肌肉（5）的一端均通过球铰均匀地连接在固定平台（7）的连接圆周上，三根气动肌肉（5）的另一端均通过球铰均匀地连接在运动平台（3）的连接圆周上，固定平台（7）的连接圆周与运动平台（3）的连接圆周半径相等；气动肌肉（5）充气收缩至最短时长度与支撑杆（4）相同；每根气动肌肉（5）的两端连接一拉线式编码器（6）的两端；绑带（1）的两端均通过吊环螺栓（2）固定在运动平台（3）上；空气组合元件（8）的出气口连接三个气动比例阀（10）的进气口，三个气动比例阀（10）的出气口分别连接三个气动肌肉（5）的进气口，空气组合元件（8）的出气口设置压力表（9），三个气动比例阀（10）的电磁驱动部分均与驱动与放大电路（13）的输出接口相连，驱动与放大电路（13）的输入接口与控制器（11）的DO接口相连，三个拉线式编码器（6）均与控制器（11）的A/D接口连接；控制器（11）与触摸屏（12）相连。
CN201410041058.0A 2014-01-28 2014-01-28 一种踝关节主被动复合训练康复系统 Expired - Fee Related CN103816028B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410041058.0A CN103816028B (zh) 2014-01-28 2014-01-28 一种踝关节主被动复合训练康复系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410041058.0A CN103816028B (zh) 2014-01-28 2014-01-28 一种踝关节主被动复合训练康复系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103816028A true CN103816028A (zh) 2014-05-28
CN103816028B CN103816028B (zh) 2015-12-02

Family

ID=50751520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410041058.0A Expired - Fee Related CN103816028B (zh) 2014-01-28 2014-01-28 一种踝关节主被动复合训练康复系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103816028B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105125381A (zh) * 2015-10-19 2015-12-09 吉林大学 多自由度可调式踝和膝关节联动康复训练器
CN105250112A (zh) * 2015-07-10 2016-01-20 哈尔滨天愈康复医疗机器人有限公司 一种非穿戴式三自由度手腕康复治疗机器人
CN105796297A (zh) * 2016-05-18 2016-07-27 虞田乐 一种基于冗余并联机构的自动化腋窝揉压器
CN105832518A (zh) * 2016-05-18 2016-08-10 虞田乐 一种新型胳肢窝医疗保健智能机器人用三自由度按摩器
CN105943351A (zh) * 2016-05-18 2016-09-21 虞田乐 一种新型臂膀和胸部交接处自动化按摩设备专用按摩装置
CN105943306A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 天津大学 一种气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置
CN105943307A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 天津大学 一种踝关节并联康复装置
CN106038217A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种人体腋下推拿按摩智能机器人
CN106038188A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种腋窝揉压自动化机器人
CN106038187A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种全面型可调式腋下按摩智能机器人
CN106038189A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种新型胳肢窝医疗保健智能机器人
CN107157711A (zh) * 2017-06-02 2017-09-15 中国矿业大学 一种踝关节康复训练机器人系统
CN111568697A (zh) * 2020-05-22 2020-08-25 深圳市大鹏新区南澳人民医院 一种智能型踝关节运动装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105364941B (zh) * 2015-12-08 2017-05-10 中国计量学院 两自由度气动肌肉仿生肘关节

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060079817A1 (en) * 2004-09-29 2006-04-13 Dewald Julius P System and methods to overcome gravity-induced dysfunction in extremity paresis
CN101234045A (zh) * 2008-02-28 2008-08-06 上海交通大学 并联式多自由度假肢外骨骼踝关节
CN101292935A (zh) * 2008-02-02 2008-10-29 河北工业大学 一种踝关节康复机器人
CN101999970A (zh) * 2010-12-24 2011-04-06 上海电机学院 并联式多自由度踝关节康复训练器
CN102499854A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 上海电机学院 并联结构式踝关节康复训练器
CN103056869A (zh) * 2012-12-26 2013-04-24 燕山大学 一种s/3-sps调姿调位三轴驱动并联机构
CN203183277U (zh) * 2013-03-12 2013-09-11 汕头大学 一种三转动踝关节康复训练机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060079817A1 (en) * 2004-09-29 2006-04-13 Dewald Julius P System and methods to overcome gravity-induced dysfunction in extremity paresis
CN101292935A (zh) * 2008-02-02 2008-10-29 河北工业大学 一种踝关节康复机器人
CN101234045A (zh) * 2008-02-28 2008-08-06 上海交通大学 并联式多自由度假肢外骨骼踝关节
CN101999970A (zh) * 2010-12-24 2011-04-06 上海电机学院 并联式多自由度踝关节康复训练器
CN102499854A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 上海电机学院 并联结构式踝关节康复训练器
CN103056869A (zh) * 2012-12-26 2013-04-24 燕山大学 一种s/3-sps调姿调位三轴驱动并联机构
CN203183277U (zh) * 2013-03-12 2013-09-11 汕头大学 一种三转动踝关节康复训练机

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱笑丛: "基于高速开关阀的对称型气动肌肉并联关节研究", 《第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008 年中国航空学会液压与气动学术会议》, 31 December 2008 (2008-12-31) *
朱笑丛: "气动肌肉并联关节高精度位姿控制研究", 《浙江大学博士论文》, 31 July 2007 (2007-07-31) *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105250112A (zh) * 2015-07-10 2016-01-20 哈尔滨天愈康复医疗机器人有限公司 一种非穿戴式三自由度手腕康复治疗机器人
CN105125381A (zh) * 2015-10-19 2015-12-09 吉林大学 多自由度可调式踝和膝关节联动康复训练器
CN106038188A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种腋窝揉压自动化机器人
CN105832518B (zh) * 2016-05-18 2017-11-07 绍兴云疆网络科技服务有限公司 一种新型胳肢窝医疗保健智能机器人用三自由度按摩器
CN105943351A (zh) * 2016-05-18 2016-09-21 虞田乐 一种新型臂膀和胸部交接处自动化按摩设备专用按摩装置
CN106038189B (zh) * 2016-05-18 2018-03-13 汕头大学医学院第一附属医院 一种新型胳肢窝医疗保健智能机器人
CN106038217B (zh) * 2016-05-18 2018-03-09 汕头大学医学院第一附属医院 一种人体腋下推拿按摩智能机器人
CN106038217A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种人体腋下推拿按摩智能机器人
CN105796297A (zh) * 2016-05-18 2016-07-27 虞田乐 一种基于冗余并联机构的自动化腋窝揉压器
CN106038187A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种全面型可调式腋下按摩智能机器人
CN106038189A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 虞田乐 一种新型胳肢窝医疗保健智能机器人
CN106038188B (zh) * 2016-05-18 2018-03-09 汕头大学医学院第一附属医院 一种腋窝揉压自动化机器人
CN105832518A (zh) * 2016-05-18 2016-08-10 虞田乐 一种新型胳肢窝医疗保健智能机器人用三自由度按摩器
CN105943307B (zh) * 2016-05-31 2018-01-12 天津大学 一种踝关节并联康复装置
CN105943307A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 天津大学 一种踝关节并联康复装置
CN105943306A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 天津大学 一种气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置
CN107157711A (zh) * 2017-06-02 2017-09-15 中国矿业大学 一种踝关节康复训练机器人系统
CN111568697A (zh) * 2020-05-22 2020-08-25 深圳市大鹏新区南澳人民医院 一种智能型踝关节运动装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103816028B (zh) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103816028B (zh) 一种踝关节主被动复合训练康复系统
CN103932871A (zh) 肘关节主被动复合训练康复系统
CN108161916A (zh) 一种线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人
CN202207290U (zh) 一种艾灸自动机械手臂
CN103816027A (zh) 一种基于气动肌肉仿人下肢
CN105105850B (zh) 一种用于医疗器械工程的智能辅助机器人
WO2006024531A3 (en) Apparatus and method for driving a sensor in a ventilator priority claim
CN105380773A (zh) 一种基于可伸长气动肌肉的运动辅助装置
CN104826312B (zh) 一种啦啦操抛接力量专项训练器
CN103456371A (zh) 一种气动肌肉-气缸混合驱动并联平台
CN204772540U (zh) 一种基于智能手机的六轴多关节工业机器人
CN104398323A (zh) 一种基于气动肌肉的膝关节外骨骼助力机构
CN106112959A (zh) 一种高工作效率的工业机器人
CN202557649U (zh) 一种六足气动壁面机器人
CN111529311A (zh) 一种用于医疗康复的集成式软体手套系统
CN203362941U (zh) 电动气弹簧
CN105751048B (zh) 无线控制安全砂轮切割机
CN204219310U (zh) 一种基于气动肌肉的膝关节外骨骼助力机构
CN201768127U (zh) 肘关节活动机
CN104338330A (zh) 一种用于表演的仿生机器人
CN106142088A (zh) 一种精准灵活的机械手臂
CN102673991A (zh) 一种气门连续进料系统
CN105905686B (zh) 自动剥纱机
CN203330935U (zh) 一种伸缩式组合内六角扳手
CN208179518U (zh) 护肘式手臂助力装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151202

Termination date: 20190128

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee