CN106983632A - 踝关节康复机器人的传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了踝关节康复机器人的传动机构,其能解决现有传动机构通配性差,易造成患者二次损伤,以及结构复杂,生产和维护成本较高的技术问题。其包括2R1T并联机构和二维移动机构;2R1T并联机构包括动平台和中间过渡平台,动平台和中间过渡平台的X轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链连接、两者Y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链连接,以带动动平台沿X轴、Y轴转动和沿Z轴移动;二维移动机构包括第三支链,第三支链连接中间过渡平台,以带动中间过渡平台和动平台沿X轴、Y轴移动。
Description
技术领域
本发明涉及康复训练用机器人,尤其涉及踝关节康复机器人,具体涉及踝关节康复机器人的传动机构。
背景技术
踝关节损伤是一种常见的骨关节损伤,且发生率较高。临床治疗证实:功能性康复训练可缩短病人康复时间,加速组织愈合,并能有效预防医治后踝关节不稳引发的二次受伤。功能性康复训练包括踝关节的背屈、跖屈、内翻和外翻练习,传统练习是通过医务人员陪同进行的,随着科技的发展,踝关节康复机器人也应运而生,不仅解放了医务人员,更为患者带来了福音。踝关节康复机器人主要包括传动机构、驱动机构、控制机构和供电机构,现有的传动机构通配性差,由于患者个体差异,患者的踝关节转动中心与传动机构末端的动平台的转动中心不重合,易产生伴随运动,造成患者二次损伤;同时传动机构整体构结构复杂,加工制造、装配和维护较为不便,影响踝关节康复机器人的推广使用。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了踝关节康复机器人的传动机构,其能解决现有传动机构通配性差,易造成患者二次损伤,以及结构复杂,生产和维护成本较高的技术问题。
其技术方案是这样的,踝关节康复机器人的传动机构,其特征在于:其包括2R1T并联机构和二维移动机构;
所述2R1T并联机构包括动平台和中间过渡平台,所述动平台和所述中间过渡平台的X轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链连接、两者Y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链连接,以带动动平台沿X轴、Y轴转动和沿Z轴移动;
所述二维移动机构包括第三支链,所述第三支链连接所述中间过渡平台,以带动中间过渡平台和所述动平台沿X轴、Y轴移动。
进一步的,所述第一支链包括第一连杆,所述第一连杆的一端通过第一转动副连接所述中间过渡平台、所述第一连杆的另一端通过第一移动副与所述第二连杆的一端连接,所述第二连杆的另一端通过第二移动副与所述第三连杆的一端连接,所述第三连杆的另一端通过第二转动副与所述动平台连接;
所述第二支链包括第四连杆,所述第四连杆的一端通过第三转动副连接所述中间过渡平台、所述第四连杆的另一端通过第四转动副连接第五连杆的一端,所述第五连杆的另一端通过第五转动副连接第六连杆的一端,所述第六连杆的另一端通过第六转动副连接所述动平台;
所述第一转动副、所述第六转动副的轴线沿Y轴设置,所述第二移动副、所述第二转动副、所述第三转动副、第四转动副和第五转动副的轴线沿X轴设置,所述第一移动副的轴线沿Z轴设置。
进一步的,所述第三支链包括定平台,所述定平台通过第三移动副连接第七连杆一端,所述第七连杆另一端通过第四移动副连接所述中间过渡平台;
所述第三移动副的轴线沿X轴设置,所述第四移动副的轴线沿Y轴设置。
更进一步的,所述第三支链设有一对,并呈中心对称分布。
进一步的,所述动平台设有脚掌型腔。
本发明通过2R1T并联机构的二维转动实现患者踝关节的背屈、跖屈、内翻和外翻练习;通过2R1T并联机构的Z轴移动配合二维移动机构X轴、Y轴移动,使得患者踝关节的转动中心与2R1T并联机构的二维转动中心重合,从根本上杜绝伴随移动的产生,防止对患者造成二次损伤;同时,传动机构整体结构简单、稳定性好,加工制造、装配和维护简单,能够促进踝关节康复机器人的推广使用。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是图1中2R1T并联机构的结构示意图。
图3是图1中二维移动机构的仰视结构示意图。
附图标记:10-动平台;20-中间过渡平台,21-平台框体,22-外支撑杆,23-内支撑杆;30a、30b-第一支链,31-第一连杆,32-第一转动副,33-第一移动副,34-第二连杆,35-第二移动副,36-第三连杆,37-第二转动副;40a、40b-第二支链,41-第四连杆,42-第三转动副,43-第四转动副,44-第五连杆,45-第五转动副,46-第六连杆,47-第六转动副;50a、50b-第三支链,51-定平台,52-第三移动副,53-第七连杆,54-第四移动副。
具体实施方式
踝关节康复机器人的传动机构,如图1~图3所示,其包括2R1T并联机构和二维移动机构;
2R1T并联机构包括动平台10和中间过渡平台20,动平台10和中间过渡平台20的X轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链30a、30b连接、两者Y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链40a、40b连接,以带动动平台10沿X轴、Y轴转动和沿Z轴移动;
二维移动机构包括第三支链50a、50b,第三支链50a、50b连接中间过渡平台20,以带动中间过渡平台20和动平台10沿X轴、Y轴移动。
第一支链30a、30b包括第一连杆31,第一连杆31的一端通过第一转动副32连接中间过渡平台20、第一连杆31的另一端通过第一移动副33与第二连杆34的一端连接,第二连杆34的另一端通过第二移动副35与第三连杆36的一端连接,第三连杆36的另一端通过第二转动副37与动平台10连接;
第二支链40a、40b包括第四连杆41,第四连杆41的一端通过第三转动副42连接中间过渡平台20、第四连杆41的另一端通过第四转动副43连接第五连杆44的一端,第五连杆44的另一端通过第五转动副45连接第六连杆46的一端,第六连杆46的另一端通过第六转动副47连接动平台10;
第一转动副32、第六转动副47的轴线沿Y轴设置,第二移动副35、第二转动副37、第三转动副42、第四转动副43和第五转动副45的轴线沿X轴设置,第一移动副33的轴线沿Z轴设置。
第三支链50a、50b包括定平台51,定平台51通过第三移动副52连接第七连杆53一端,第七连杆53另一端通过第四移动副54连接中间过渡平台20;
第三移动副52的轴线沿X轴设置,第四移动副54的轴线沿Y轴设置。
第三支链50a、50b设有一对,并以中间过渡平台20的中心对称分布,也可仅设一个。
动平台10包括动平台主体,动平台主体开设有脚掌型腔,中间过渡平台20包括矩形框架主体21,矩形框架主体的内周设有与第四移动副连接的内支撑杆23、其外周设有与第一转动副32、第三转动副42连接的外支撑杆22。
上述2R1T并联机构中可选择第一支链的第一移动副33为主动副,控制动平台10沿着Z轴方向移动;选取第一支链的第二转动副37为主动副或选取第二支链的第六转动副47为主动副,控制动平台分别绕着X轴或Y轴转动;上述二维移动机构中,选取第三支链的第三移动副52、第四移动副54为主动副,控制动平台分别沿着X轴、Y轴移动。最终得到该机构三移两转一对一的输入与输出运动关系,实现踝关节的背屈、跖屈、内翻、外翻,从而达到康复训练所需的要求。
Claims (4)
1.踝关节康复机器人的传动机构,其包括2R1T并联机构和二维移动机构;
所述2R1T并联机构包括动平台(10)和中间过渡平台(20),所述动平台(10)和所述中间过渡平台(20)的X轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链(30a、30b)连接、两者Y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链(40a、40b)连接,以带动动平台(10)沿X轴、Y轴转动和沿Z轴移动;
所述二维移动机构包括第三支链(50a、50b),所述第三支链(50a、50b)连接所述中间过渡平台(20),以带动中间过渡平台(20)和所述动平台(10)沿X轴、Y轴移动。
2.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人的传动机构,其特征在于:所述第一支链(30a、30b)包括第一连杆(31),所述第一连杆(31)的一端通过第一转动副(32)连接所述中间过渡平台(20)、所述第一连杆(31)的另一端通过第一移动副(33)与所述第二连杆(34)的一端连接,所述第二连杆(34)的另一端通过第二移动副(35)与所述第三连杆(36)的一端连接,所述第三连杆(36)的另一端通过第二转动副(37)与所述动平台(10)连接;
所述第二支链(40a、40b)包括第四连杆(41),所述第四连杆(41)的一端通过第三转动副(42)连接所述中间过渡平台(20)、所述第四连杆(41)的另一端通过第四转动副(43)连接第五连杆(44)的一端,所述第五连杆(44)的另一端通过第五转动副(45)连接第六连杆(46)的一端,所述第六连杆(46)的另一端通过第六转动副(47)连接所述动平台(10);
所述第一转动副(32)、所述第六转动副(47)的轴线沿Y轴设置,所述第二移动副(35)、所述第二转动副(37)、所述第三转动副(42)、第四转动副(43)和第五转动副(45)的轴线沿X轴设置,所述第一移动副(33)的轴线沿Z轴设置。
3.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人的传动机构,其特征在于:所述第三支链(50a、50b)包括定平台(51),所述定平台(51)通过第三移动副(52)连接第七连杆(53)一端,所述第七连杆(53)另一端通过第四移动副(54)连接所述中间过渡平台(20);
所述第三移动副(52)的轴线沿X轴设置,所述第四移动副(54)的轴线沿Y轴设置。
4.根据权利要求3所述的踝关节康复机器人的传动机构,其特征在于:所述第三支链(50a、50b)设有一对,并以所述中间过渡平台(20)的中心对称分布。
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GR01 | Patent grant | ||
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