CN105125380B - 一种踝关节康复装置 - Google Patents

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一种踝关节康复装置，包括基座，动平台，主动支链，约束支链：所述约束支链包括下转动连杆、左连杆、右连杆和上弧形连杆，下转动连杆通过键连接套设在转动轴上，所述动平台包括调节挡块、上平台和下平台，人脚相对于上平台的位置可通过调节挡块与上下调节装置进行调节，所述主动支链包括左主动支链、右主动支链，左右支链为在下平台对称分布的UPS支链。本发明通过上述结构，可实现动平台在三个方向的转动，保证其旋转中心与脚踝旋转中心重合。本发明可以满足不同患者对踝关节康复的要求，而且结构简单、使用方便、占用体积小、制造成本低。

Description

一种踝关节康复装置
技术领域
本发明涉及康复医疗器械领域，具体涉及一种辅助踝关节康复训练的并联装置。
背景技术
踝关节是人体的承重关节且参与运动，因此极易发生扭伤，此外，中风后神经功能受到损害，可导致踝关节周围的肌肉疲软，使人体无法像正常人一样行走。踝关节扭伤后，如果治疗不及时，容易导致踝关节韧带过度松弛，关节不稳，易引起反复扭伤，严重的将影响行走功能。踝关节康复机构在踝关节康复过程中的应用，不仅可以提高康复效率，减轻治疗师的工作量，还可以通过有规律的、适宜的康复运动，使踝关节尽快康复。
根据人体解剖学可知，人体踝关节可实现趾屈/背伸、内翻/外翻、内收/外展三种运动。为了满足踝关节康复训练要求，本发明提出了一种具有三个转动自由度，机构旋转中心与脚踝旋转中心重合，能够模拟踝关节运动规律的并联踝关节康复装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能满足踝关节康复运动需要，且结构简单、使用方便，占用体积小，制造成本低的2-UPS/RRR踝关节康复装置，该装置可根据不同患者的需要，调整动平台到转动中心的前后距离和上下距离，做到机构旋转中心与不同患者的踝关节旋转中心重合。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种踝关节康复装置，其特征在于：包括动平台(A)、约束支链(B)、主动支链和基座(1)：所述动平台(A)包括调节挡块(13)、上平台(11)和下平台(10)，所述调节挡块(13)通过前后调节螺钉(14)与上平台(11)连接，所述上平台(11)和下平台(10)通过上下调节装置(E)连接，所述上下调节装置(E)包括移动件(25)、固定件(26)和上下调节螺钉(15)，所述下平台(10)固连有中间连接件(D)，所述中间连接件包括连接块(23)和连接杆(24)，所述连接块(23)和连接杆(24)通过第二转动副(R3)连接。
所述约束支链包括下转动连杆(18)、左连杆(16-1)、右连杆(16-2)和上弧形连杆(12)，所述下转动连杆(18)的两端固设有左连杆(16-1)、右连杆(16-2)，所述左连杆(16-1)和右连杆(16-2)呈对称匹配设置，所述左连杆(16-1)的上端和右连杆(16-2)的上端分别通过第一转动副(R2)与上弧形连杆(12)的两端进行连接，所述下转动连杆(18)通过键连接(F)套设在转动轴(17)上。
所述第二转动副(R3)的轴线延长线与第一转动副(R2)的轴线延长线交于一点O为人体踝关节的转动中心。
所述主动支链包括左主动支链(C1)、右主动支链(C2)，所述左主动支链(C1)、右主动支链(C2)为对称分布在下平台(10)两侧的UPS支链。
所述左主动支链(C1)包括依次连接的左一轴承座(22-1)、左一连杆(9-1)、左一U型连接件(8-1)、左二连杆(7-1)、推杆式线性驱动器(P)、左三连杆(4-1)、左二U型连接件(3-1)、左一固定座(2-1)，所述推杆式线性驱动器(P)包括內杆(P-1)和外杆(P-2)，所述左一轴承座(22-1)与下平台(10)固定连接，所述左一固定座(2-1)与基座(1)固定连接，所述左二连杆(7-1)与左三连杆(4-1)连接在推杆式线性驱动器(P)上。
所述左一轴承座(22-1)与左一连杆(9-1)之间通过左一转动副(F11)连接，左一U型连接件(8-1)与左一连杆(9-1)之间通过左二转动副(F12)连接，左一U型连接件(8-1)与左二连杆(7-1)之间通过左三转动副(F13)连接，三条转动连接轴线相互正交构成第一球副(G1)，所述左二U型连接件(3-1)与左三连杆(4-1)之间通过左五转动副(F15)连接，左二U型连接件(3-1)与左一固定座(2-1)之间通过左四转动副(F14)连接，两条转动连接轴线相互正交构成第一虎克副(U1)，所述左主动支链(C1)的上端通过第一球副(G1)与下平台(10)连接，所述左主动支链(C1)的下端通过第一虎克副(U1)与基座(1)连接。
所述右主动支链(C2)包括依次连接的右一轴承座(22-2)、右一连杆(9-2)、右一U型连接件(8-2)、右二连杆(7-2)、推杆式线性驱动器(P)、右三连杆(4-2)、右二U型连接件(3-2)、右一固定座(2-2)，所述右一轴承座(22-2)与下平台(10)固定连接，所述右一固定座(2-2)与基座(1)固定连接，所述右二连杆(7-2)与右三连杆(4-2)连接在推杆式线性驱动器(P)上。
所述右一轴承座(22-2)与右一连杆(9-2)之间通过右一转动副(F21)连接，右一U型连接件(8-2)与右一连杆(9-2)之间通过右二转动副(F22)连接，右一U型连接件(8-2)与右二连杆(7-2)之间通过右三转动副(F23)连接，三条转动连接轴线相互正交构成第二球副(G2)，所述右二U型连接件(3-2)与右三连杆(4-2)之间通过右五转动副(F25)连接，右二U型连接件(3-2)与右一固定座(2-2)之间通过右四转动副(F24)连接，两条转动连接轴线相互正交构成第二虎克副(U2)，所述右主动支链(C1)的上端通过第二球副(G2)与下平台(10)连接，所述右主动支链(C1)的下端通过第二虎克副(U2)与基座(1)连接。
所述基座(1)上固设有电机(21)，所述电机(21)与安装在减速器(20)上的小圆锥齿轮(19)连接，所述小圆锥齿轮(19)与安装在转动轴(17)上的大圆锥齿轮(6)啮合。
本发明由于采用以上技术方案，设计出满足踝关节康复运动需要，且结构简单、使用方便，占用体积小，制造成本低的机构装置。不仅保证了踝关节转动中心与机构旋转中心重合，同时所提出的踝关节康复装置可以明显改善机构的运动学性能和刚度性能。
下面结合附图对本发明的一种踝关节康复装置做进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种踝关节康复装置的总体结构三维示意图；
图2为本发明一种踝关节康复装置的总体结构侧视图；
图3为本发明一种踝关节康复装置的动平台分解示意图；
图4为本发明一种踝关节康复装置的上下调节装置的结构示意图；
图5为本发明一种踝关节康复装置的约束支链示意图；
图6为本发明一种踝关节康复装置的中间连接件示意图；
图7为本发明一种踝关节康复装置的推杆式线性驱动器连接示意图；
图8为本发明一种踝关节康复装置的左主动支链与上平台连接示意图；
图9为本发明一种踝关节康复装置的右主动支链与上平台连接示意图；
图10为本发明一种踝关节康复装置的左主动支链与基座连接示意图；
图11为本发明一种踝关节康复装置的右主动支链与基座连接示意图；
图12为本发明一种踝关节康复装置的基座结构示意图。
图中：1—基座；2-1—左一固定座；2-2—右一固定座；3-1—左二U型连接件；3-2—右二U型连接件；4-1—左三连杆；4-2—右三连杆；6—大圆锥齿轮；7-1—左二连杆；7-2—右二连杆；8-1—左一U型连接件；8-2—右一U型连接件；9-1—左一连杆；9-2—右一连杆；10—下平台；11—上平台；12—上弧形连杆；13—调节挡块；14—前后调节螺钉；15—上下调节螺钉；16-1—左连杆；16-2—右连杆；17—转动轴；18—下转动连杆；19—小圆锥齿轮；20—减速器；21—电机；22-1—左一轴承座；22-2—右一轴承座；23—连接块；24—连接杆；25—移动件；26—固定件；A—动平台；B—约束支链；C1—左主动支链；C2—右主动支链；D—中间连接件；E—上下调节装置；F—键连接；G1—第一球副；G2—第二球副；U1—第一虎克副；U2—第二虎克副；P—推杆式线性驱动器；P-1—內杆；P-2—外杆；R2—第一转动副；R3—第二转动副；F11—左一转动副；F12—左二转动副；F13—左三转动副；F14—左四转动副；F15—左五转动副；F21—右一转动副；F22—右二转动副；F23—右三转动副；F24—右四转动副；F25—右五转动副。
具体实施方式
如图1-图12所示，本发明一种踝关节康复装置，采用2-UPS/RRR型并联机构，包括动平台(A)、约束支链(B)、主动支链和基座(1)，在进行康复训练过程中，患者首先将脚放到动平台(A)上，然后通过调节挡块(13)和上下调节装置(E)改变上平台(11)与旋转中心之间的相对位置，从而保证患者脚踝转动中心与康复装置的旋转中心重合，同时在训练中，患者的脚后跟可以靠在调节挡块(13)上，避免机构转动时人脚与上平台发生旋转、偏移等运动，造成不必要的损伤。
由于约束支链(B)限制了动平台(A)的移动，故分别通过线性驱动器(P)和电机(21)驱动，动平台(A)可以实现在三个方向上的转动，即踝关节的趾屈/背伸，内翻/外翻，内收/外展运动。故此踝关节康复装置能够有效地实现踝关节的康复训练。

Claims (1)

1.一种踝关节康复装置，其特征在于：包括动平台(A)、约束支链(B)、主动支链和基座(1)：
所述动平台(A)包括调节挡块(13)、上平台(11)和下平台(10)，所述调节挡块(13)通过前后调节螺钉(14)与上平台(11)连接，所述上平台(11)和下平台(10)通过上下调节装置(E)连接，所述上下调节装置(E)包括移动件(25)、固定件(26)和上下调节螺钉(15)，所述下平台(10)固连有中间连接件(D)，所述中间连接件包括连接块(23)和连接杆(24)，所述连接块(23)和连接杆(24)通过第二转动副(R3)连接；
所述约束支链包括下转动连杆(18)、左连杆(16-1)、右连杆(16-2)和上弧形连杆(12)，所述下转动连杆(18)的两端固设有左连杆(16-1)、右连杆(16-2)，所述左连杆(16-1)和右连杆(16-2)呈对称匹配设置，所述左连杆(16-1)的上端和右连杆(16-2)的上端分别通过第一转动副(R2)与上弧形连杆(12)的两端进行连接，所述下转动连杆(18)通过键连接(F)套设在转动轴(17)上；
所述第二转动副(R3)的轴线延长线与第一转动副(R2)的轴线延长线交于一点O为人体踝关节的转动中心；
所述主动支链包括左主动支链(C1)、右主动支链(C2)，所述左主动支链(C1)、右主动支链(C2)为对称分布在下平台(10)两侧的UPS支链；
所述左主动支链(C1)包括依次连接的左一轴承座(22-1)、左一连杆(9-1)、左一U型连接件(8-1)、左二连杆(7-1)、推杆式线性驱动器(P)、左三连杆(4-1)、左二U型连接件(3-1)、左一固定座(2-1)，所述推杆式线性驱动器(P)包括內杆(P-1)和外杆(P-2)，所述左一轴承座(22-1)与下平台(10)固定连接，所述左一固定座(2-1)与基座(1)固定连接，所述左二连杆(7-1)与左三连杆(4-1)连接在推杆式线性驱动器(P)上；
所述左一轴承座(22-1)与左一连杆(9-1)之间通过左一转动副(F11)连接，左一U型连接件(8-1)与左一连杆(9-1)之间通过左二转动副(F12)连接，左一U型连接件(8-1)与左二连杆(7-1)之间通过左三转动副(F13)连接，三条转动连接轴线相互正交构成第一球副(G1)，所述左二U型连接件(3-1)与左三连杆(4-1)之间通过左五转动副(F15)连接，左二U型连接件(3-1)与左一固定座(2-1)之间通过左四转动副(F14)连接，两条转动连接轴线相互正交构成第一虎克副(U1)，所述左主动支链(C1)的上端通过第一球副(G1)与下平台(10)连接，所述左主动支链(C1)的下端通过第一虎克副(U1)与基座(1)连接；
所述右主动支链(C2)包括依次连接的右一轴承座(22-2)、右一连杆(9-2)、右一U型连接件(8-2)、右二连杆(7-2)、推杆式线性驱动器(P)、右三连杆(4-2)、右二U型连接件(3-2)、右一固定座(2-2)，所述右一轴承座(22-2)与下平台(10)固定连接，所述右一固定座(2-2)与基座(1)固定连接，所述右二连杆(7-2)与右三连杆(4-2)连接在推杆式线性驱动器(P)上；
所述右一轴承座(22-2)与右一连杆(9-2)之间通过右一转动副(F21)连接，右一U型连接件(8-2)与右一连杆(9-2)之间通过右二转动副(F22)连接，右一U型连接件(8-2)与右二连杆(7-2)之间通过右三转动副(F23)连接，三条转动连接轴线相互正交构成第二球副(G2)，所述右二U型连接件(3-2)与右三连杆(4-2)之间通过右五转动副(F25)连接，右二U型连接件(3-2)与右一固定座(2-2)之间通过右四转动副(F24)连接，两条转动连接轴线相互正交构成第二虎克副(U2)，所述右主动支链(C1)的上端通过第二球副(G2)与下平台(10)连接，所述右主动支链(C1)的下端通过第二虎克副(U2)与基座(1)连接；
所述基座(1)上固设有电机(21)，所述电机(21)与安装在减速器(20)上的小圆锥齿轮(19)连接，所述小圆锥齿轮(19)与安装在转动轴(17)上的大圆锥齿轮(6)啮合。
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Address after: Building 6, torch business park, Zhangjiang Avenue, Wenfeng District, Anyang City, Henan Province 455000

Patentee after: Henan Huibo Shenfang Intelligent Rehabilitation Equipment Co., Ltd.

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Patentee before: Beijing University of Technology

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Address after: 473000 middle section of Weishi Road, new energy economic and Technological Development Zone, Wancheng District, Nanyang City, Henan Province

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Patentee before: Henan Huibo Shenfang Intelligent Rehabilitation Equipment Co.,Ltd.

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