CN107530567B - 驱动系统以及用于患者的下肢和躯干的康复的康复机 - Google Patents

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Abstract

驱动系统(10)包括：第一固定支撑结构(16)；第二支撑结构(56)，由第一支撑结构(16)支撑，以用于围绕固定的旋转轴线(x)旋转；第一致动单元(12，24，26，28，30)，具有第一电动机设备(24)、第一输出构件(12)和第一运动传输装置(26，28，30)；以及第二致动单元(14，52，53，54)，具有第二电动机设备(52，53)、第二输出构件(14)和第二运动传输装置(54)。第一输出构件(12)与第二支撑结构(56)驱动地连接，以用于围绕第一旋转轴线(x)旋转。第一电动机设备(24)控制第一输出构件(12)连同第一可移动结构(56)围绕第一旋转轴线(x)的旋转，并且包括第一电动机(24)和第一驱动轴，该第一驱动轴由第一电动机(24)驱动，以围绕第一电动机轴线(x2)旋转。第二输出构件(14)由第二支撑结构(56)支撑，以用于围绕第二旋转轴线(y)旋转。第二电动机设备(52，53)控制第二输出构件(14)围绕第二旋转轴线(y)的旋转，并且包括第二电动机(52)和第二驱动轴(53)，该第二驱动轴由第二电动机(52)驱动，以围绕第二电动机轴线(y)旋转。第二致动单元(14，52，53，54)由支撑结构(56)支撑，并与该支撑结构驱动地连接，以用于围绕第一旋转轴线(x)旋转。因此，一旦待移动的物体(104)固定到第二输出构件(14)，该待移动的物体就在第一致动单元(12，24，26，28，30)的控制下围绕第一旋转轴线(x)可旋转，并且在第二致动单元(14，52，53，54)的控制下围绕第二旋转轴线(y)可旋转。第一电动机轴线(x2)布置成平行于第一旋转轴线(x)并且与第一旋转轴线间隔开，而第二电动机轴线(y)与第二旋转轴线(y)重合。

Description

驱动系统以及用于患者的下肢和躯干的康复的康复机
技术领域
本发明涉及一种用于控制物体的运动的驱动系统，特别地涉及一种用于下肢和躯干康复的康复机的平台或座部，该平台或座部具有围绕彼此垂直且相互交叉的两个旋转轴线旋转的两个自由度。根据另一方面，本发明涉及一种用于下肢和躯干的康复的康复机，其包括：平台，患者可以将一只脚或两只脚搁置在该平台上；第一驱动系统，用于控制平台围绕两个垂直旋转轴线的旋转；座部；以及第二驱动系统，用于控制座部围绕两个垂直旋转轴线的旋转。
背景技术
下肢和脊柱的病理学通常处同时在身体的几个区域上进行治疗，这是因为这些身体区域彼此紧密相关。实际上，因为躯干和骨盆具有对于身体的稳定性和下肢的运动都重要的肌肉，所以可能不会在不考虑躯干和骨盆的情况下执行下肢的病理学治疗。这是例如对于躯干稳定性的训练的情况，其中，患者必须在直立位置和端坐位置中均进行练习，以便训练对身体的稳定性和运动以及保持姿势重要的躯干肌肉。这些练习通常形成针对下肢康复的方案的一部分。
迄今为止，没有以同时被动和主动的方式在直立位置和端坐位置中均允许治疗患者并且能够通过生物力学和功能参数的测量来量化恢复程度的设备或装置。具体地，对于患者使用已知的装置进行骨盆的被动调动练习是非常困难的。物理治疗师在开始康复过程之前会评估全身的功能性，并因此他们将需要单个装置来评估相互联系的各个身体区域的功能性。事实上，因为患者不再必须使用不同的设备来完全地治疗身体区域，并因此在相同的康复方案期间不再必须将患者从一个设备移动到另一个设备，所以单个装置事实上允许物理治疗师能够将康复治疗的持续时间最小化并将康复治疗的效果最大化。
现在，标准的康复方案所需的练习需要使用各种设备来进行，例如包括用于持续被动活动(CPM)的设备、测力计、橡胶带、Bobath球、瑞士球、本体感受踏板等。许多这些设备是以被动方式操作并且不允许客观测量所涉及的参数(诸如力、位移、负载的作用、与平衡位置的偏差等)的简单设备。当使用设置有测量装置的设备时，所获得的数据不能与其它设备的数据组合，使得难以记录数字数据库中获得的测量结果并且难以将所获得的测量值相关联以进行患者的总体和完整的评价。
申请人名下的国际专利申请WO2010/092497公开了一种康复设备，其特别地用于治疗脚跟损伤，该康复设备包括：支撑基座；可移动平台，患者的脚可以通过具有Velcro紧固件的固定带固定在该可移动平台上；中心立柱，该中心立柱在其底端固定到支撑基座并且在其顶端通过万向接头连接到平台；以及三个“活动”腿部，每个腿部均包括线性致动器，其主体在其底端通过万向接头连接到支撑基座，并且其杆部在其顶端通过球形接头连接到平台。这种已知的设备允许执行不仅对脚跟伤害的治疗有用的而且对躯干训练和平衡训练有用的不同类型的练习，并且还允许以客观的方式测量所涉及的参数。然而，这种已知的设备在尺寸、刚度和灵巧性方面具有许多缺点。特别地，这种已知的设备在高度上具有相当大的尺寸，这导致需要在平台周围提供具有阶状件的基座以用于允许患者登上平台，由此使得该设备不适于医疗应用。
由LPG SYSTEMS公司以
Figure GDA0001415884500000021
MOTION LAB的名称进行销售的平衡训练设备也是已知。另一个已知的设备包括具有围绕两个垂直旋转轴线旋转的两个自由度的可移动平台以及用于控制平台的运动的驱动系统。更具体地，驱动系统包括两个线性致动器，该线性致动器通过万向接头连接到臂部的底端，该臂部在其顶端固定到平台的底侧的中心。在这种情况下，该设备的缺点也是在高度上有相当大的尺寸，特别是归因于臂部的长度，该长度可以不小于一定值，以允许驱动系统提供足够用于支撑患者(完全)作用在平台上的重量的转矩值。这种已知设备的另一个缺点是该设备仅可以用于双足训练(bipodalictraining)。
WO2014/085732公开了一种用于脚跟康复和平衡训练的机器，其包括用于支撑患者的脚的可移动平台以及用于控制平台围绕彼此垂直且彼此相交的两个旋转轴线的旋转的驱动系统，这两个旋转轴线更具体地为外翻/反转轴线和弯曲/延伸轴线。可移动平台由可移动框架支撑以用于围绕外翻/反转轴线旋转，而可移动框架由固定框架支撑以用于围绕弯曲/延伸轴线旋转。驱动系统包括用于控制可移动框架围绕弯曲/延伸轴线的旋转的第一机电驱动单元和用于控制可移动平台围绕外翻/反转轴线的旋转的第二机电驱动单元。在现有技术文献中提出的驱动系统在垂直和水平方面都特别庞大，并因此允许在有限的范围内旋转。此外，可移动平台仅允许一只脚放置在其上，并因此机器需要两个可移动平台，并且由此需要两个驱动系统以允许患者执行双足训练。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制物体(诸如特别是康复机器的平台或座部)围绕彼此垂直并相互交叉的两个旋转轴线的旋转的驱动系统，该驱动系统比上述现有技术更紧凑。本发明的另一个目的是提供一种能够在与脚跟关节的旋转运动的角度范围相适应的角度范围内控制围绕两个旋转轴线的旋转运动(外翻/反转运动和弯曲/延伸运动)的驱动系统。本发明的又一个目的是提供一种康复机，其允许执行下肢(特别是脚跟)的康复练习以及用来在单足模式和双足模式中都训练躯体的平衡和稳定性的练习。
根据本发明，通过一种驱动系统以及一种康复机，完全实现了这些目的和其它目的。
该驱动系统用于控制具有围绕第一旋转轴线旋转和围绕第二旋转轴线旋转的两个自由度的物体的运动，所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线彼此垂直并且在一交点处相互交叉，所述驱动系统包括：第一支撑结构；第二支撑结构，由所述第一支撑结构支撑，以用于围绕与所述第一旋转轴线重合的固定旋转轴线旋转；第一致动单元，具有第一电动机设备、第一输出构件和第一运动传输装置；以及第二致动单元，具有第二电动机设备、第二输出构件和第二运动传输装置，其中，所述第一输出构件与所述第二支撑结构驱动地连接，以用于围绕所述第一旋转轴线旋转，其中，所述第一电动机设备布置成经由所述第一运动传输装置控制所述第一输出构件连同所述第二支撑结构围绕所述第一旋转轴线旋转，并且所述第一电动机设备包括第一电动机和第一驱动轴，所述第一驱动轴布置成由所述第一电动机驱动以围绕第一电动机轴线旋转，其中，所述第二输出构件由所述第二支撑结构支撑，以用于围绕与所述第二旋转轴线重合的旋转轴线旋转，其中，所述第二电动机设备布置成经由所述第二运动传输装置控制所述第二输出构件围绕所述第二旋转轴线的旋转，并且所述第二电动机设备包括第二电动机和第二驱动轴，所述第二驱动轴布置成由所述第二电动机驱动以围绕第二电动机轴线旋转，并且其中，所述第二致动单元由所述第二支撑结构支撑，从而与所述第二支撑结构驱动地连接，以用于围绕所述第一旋转轴线旋转，由此，一旦待移动的所述物体固定到所述第二输出构件，该待移动的所述物体就在所述第一致动单元的控制下能围绕所述第一旋转轴线旋转并且在所述第二致动单元的控制下能围绕所述第二旋转轴线旋转，其中，所述第一电动机轴线布置成平行于所述第一旋转轴线并与所述第一旋转轴线间隔开，并且其中，所述第二电动机轴线与所述第二旋转轴线重合。
用于患者的下肢和躯干的康复的康复机，包括：基座结构；平台，安装在所述基座结构上并构造成允许患者将一只脚或两只脚搁置在所述平台上；座部；第一个驱动系统，用于控制具有围绕两个垂直的旋转轴线)旋转的两个自由度的所述平台的运动；第二个驱动系统，用于控制具有围绕两个垂直的旋转轴线旋转的两个自由度的所述座部的运动；控制单元，用于控制第一个所述驱动系统和第二个所述驱动系统，以根据预定的操作模式引起所述平台和所述座部的运动。
附图说明
参照附图，从下面通过非限制性示例完全地给出的详细描述中将使本发明的特征和优点变得清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施方式的用于控制物体围绕彼此垂直并相互交叉的两个旋转轴线的旋转的驱动系统的立体图；
图2是从与图1不同的视角的图1的驱动系统的立体图；
图3是图1的驱动系统在穿过第一旋转轴线的竖直平面中的截面图；
图4是图1的驱动系统在穿过第二旋转轴线的竖直平面中的截面图；
图5是图1的驱动系统的第二致动单元的立体图；
图6是图1的驱动系统的第一致动单元的第二传输机构的分解图；
图7是结合图1的驱动系统的用于下肢和躯干的康复的康复机的立体图；
图8是图7的机器的剖视图，在这种情况下，平台被构造为以单足模式操作并且围绕第一旋转轴线旋转一定角度；
图9是图7的机器的剖视图，在这种情况下，平台被构造为以单足模式操作并且围绕第二旋转轴线旋转一定角度；
图10是图7的机器的剖视图，在这种情况下，平台被构造为以双足模式操作并且围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线均旋转一定角度；
图11是图7的机器的平台的细节的截面图；
图12a和图12b示出了构造为以单足模式操作的图7的机器的平台；
图13a和图13b示出了构造为以双足模式操作的图7的机器的平台；
图14是图7的机器的另一个立体图，其示出了与座部相关联的驱动系统；以及
图15是放大地示出了具有相关联的驱动系统的图7的机器的座部的立体图。
具体实施方式
首先参照图1至图4，标记10通常表示用于控制物体的运动的驱动系统，诸如特别是用于下肢和躯干的康复的康复机的平台(下面将参照图7至图13b进一步详细地说明)，该驱动系统具有围绕彼此垂直且在旋转中心O处相互交叉的两个旋转轴线x和y旋转的两个自由度，在下文中这两个旋转轴线分别称为第一旋转轴线x和第二旋转轴线y。
驱动系统10基本上包括用于控制围绕第一旋转轴线x旋转的自由度的第一致动单元和用于控制围绕第二旋转轴线y旋转的自由度的第二致动单元。第一致动单元包括第一输出构件12和第一电动机设备，该第一电动机设备经由第一运动传输装置来控制第一输出构件12围绕第一旋转轴线x的旋转。第二致动单元包括第二输出构件14和第二电动机设备，该第二电动机设备经由第二运动传输装置来控制第二输出构件14围绕第二旋转轴线y的旋转。第二输出构件14围绕第二旋转轴线y可旋转地被支撑。第二电动机设备与第一输出构件12驱动地连接，以用于围绕第一旋转轴线x旋转，由第二电动机设备和第一输出构件12构成的组件通过固定支撑结构16围绕第一旋转轴线x可旋转地支撑。因此，第二输出构件14(并因此，固定到其上的物体，诸如特别是康复机的平台)可以在第一致动单元和第二致动单元的控制下同时围绕第一旋转轴线x和第二旋转轴线y旋转。
固定支撑结构16包括一对竖直支撑板18，这一对竖直支撑板布置成相互平行并且固定到基座20。相应的支承件22安装在每个支撑板18中，特别是在其顶端处。两个支承件22限定了第一旋转轴线x，该第一旋转轴线是固定旋转轴线(即，相对于固定支撑结构16是固定的)并且水平地定向。由第二电动机设备和第一输出构件12构成的组件经由支承件22由固定支撑结构16支撑，以用于围绕第一旋转轴线x旋转。
除了第一输出构件12外，第一致动单元还包括：电动机24；减速器齿轮26；第一运动传输机构28，将电动机24连接到减速器齿轮26；以及第二运动传输机构30，将减速器齿轮26连接到第一输出构件12。减速器齿轮26安装在第一旋转轴线x下方的支撑板18之间。减速器齿轮26包括输入轴32和输出轴34，该输入轴和输出轴围绕相同的旋转轴线x1可旋转地被支撑。旋转轴线x1平行于第一旋转轴线x延伸并因此也水平地定向。优选地，旋转轴线x1位于穿过第一旋转轴线x的竖直平面中。电动机24安装在固定支撑结构16的基座20上并在减速器齿轮26旁边。在已知的方式中，电动机24包括驱动轴(未示出)，其旋转轴线(表示为x2)平行于第一旋转轴线x延伸。与旋转轴线x1类似，旋转轴线x2位于第一旋转轴线x下方。由电动机24产生的驱动轴围绕旋转轴线x2的旋转运动经由第一运动传输机构28传输到减速器齿轮26的输入轴32。
特别地，如从图1中可以看到的，在本文提出的实施方式中，第一运动传输机构28是带传动机构并且基本上包括：驱动滑轮36，该驱动滑轮安装在电动机24的驱动轴上，从而驱动地连接以用于与其一起旋转；从动滑轮38，该从动滑轮安装在减速器齿轮26的输入轴32上，从而驱动地连接以用于与其一起旋转；以及带40，该带缠绕在驱动滑轮36和从动滑轮38周围。优选地，第一运动传输机构28还包括已知类型的链条张紧设备42。第一运动传输机构28被构造成执行传动比的第一次减少，从而允许减速器齿轮26的尺寸保持较小。因此，在所示出的实施方式中，驱动滑轮36具有比从动滑轮38的直径更小的直径。
特别地参照图2和图6，在本文提出的实施方式中，第二运动传输机构30被制成平行四边形机构，并且包括：输入杆44，该输入杆安装在减速器齿轮26的输出轴34上，从而驱动地连接以用于与其一起围绕旋转轴线x1旋转；输出杆46，该输出杆安装在第一输出构件12上，从而驱动地连接以用于与其一起围绕第一旋转轴线x旋转；一对第一连接杆48(或者可替代地，单个第一连接杆)，该第一连接杆在其相对端部处在一侧与输入杆44铰接且在另一侧与输出杆46铰接；以及一对第二连接杆50(或者可替代地，单个第二连接杆)，该第二连接杆在其相对端部处在一侧与输入杆44铰接且在另一侧与输出杆46铰接，第一连接杆48和第二连接杆50彼此平行地定向。
因此，根据本文提出的实施方式，由电动机24产生的围绕旋转轴线x2的旋转运动经由第一运动传输机构28优选地以大于1的传动比传输到减速器齿轮26的输入轴32，然后从输入轴32以大于1的传动比传输到减速器齿轮26的输出轴34，并最后从减速器齿轮26的输出轴34经由第二运动传输机构30优选地以等于1的传动比传输到第一输出构件12。
除了第二输出构件14之外，第二致动单元还包括电动机52(其驱动轴表示为53)和减速器齿轮54，该电动机和减速器齿轮布置成沿着第二旋转轴线y彼此对准。电动机52和减速器齿轮54安装在可移动支撑结构56上，该可移动支撑结构由固定支撑结构16支撑，以用于围绕第一旋转轴线x旋转，并且其驱动地连接以用于与第一输出构件12一起旋转。第二输出构件14由可移动支撑结构56支撑，特别地通过一对支承件58支撑，以用于围绕第二旋转轴线y旋转。第二输出构件14驱动地连接以用于与减速器齿轮54的输出轴60一起旋转。以这种方式，由电动机52产生的驱动轴53围绕第二旋转轴线y的旋转运动经由减速器齿轮54以大于1的传动比传输到第二输出构件14。
在本文提出的实施方式中，第二输出构件14包括：安装板62，待通过驱动系统10移动的物体可以直接地或间接地固定到该安装板；以及一对横向支撑板64，这一对横向支撑板垂直于安装板62延伸并且每个支撑板具有各自的座部66，两个支承件58中的一个安装在该座部中。安装板62上还可以安装有六轴负荷传感器68，因此该六轴负荷传感器布置在待移动的物体与安装板62之间，从而提供驱动系统10与待移动的物体之间所交换的力和转矩的测量。
优选地，驱动系统设置有：第一角度位置传感器70(图2)，该第一角度位置传感器布置成提供指示可移动结构56(并因此，第二输出构件14)围绕第一旋转轴线x的角位置的信号；以及第二角位置传感器72(图4)，该第二角位置传感器布置成提供指示第二输出构件14围绕第二旋转轴线y的角位置的信号。此外，电动机24和52优选地设置有各自的已知类型(未示出)的角位置传感器，以用于允许用于锁定第二输出构件14的已知类型(未示出)的电动机和/或各自的制动设备(并因此，固定在其上的待移动的物体)围绕第一旋转轴线x和/或围绕第二旋转轴线y的位置和速度反馈控制。
具体参照上述驱动系统在用于下肢和躯干的康复的康复机中的用途来设计上述驱动系统10，借助于该驱动系统，患者可以主动地和被动地、在单足模式下和在双足模式下执行练习。
现在参照图7至图15，将描述结合了驱动系统10的康复机100(以下简称为“机器”)的示例。图7和图14中整体地示出的机器100基本上包括基座结构102、平台104和座部106。上述驱动系统与平台104和座部10相关联。与平台104相关联的驱动系统表示为10’，并且平台104在驱动系统10’控制下所围绕旋转的两个垂直旋转轴线表示为x’和y’。此外，与座部106相关联的驱动系统表示为10”，并且座部106在驱动系统10”的控制下所围绕旋转的两个垂直旋转轴线表示为x”和y”。
如将在下面进一步解释的，平台104被构造成允许患者在其上搁置单只脚以便在单足模式下执行练习，或者在其上搁置双脚以便在双足模式下执行练习。如图9和图10所示出的，平台104固定到驱动系统10’的第二输出构件14，优选地在平台与第二输出构件之间布置有六轴负荷传感器68，从而允许测量经由平台104在患者与机器之间交换的力和转矩。如从图8至图10清楚可见，具有两个致动单元的驱动系统10’完全布置在平台104下面。驱动系统10’进而安装在基座结构102上。
基部结构102与驱动系统10’和平台104一起优选地通过线性引导件108(仅在图7至图10中部分地示出)沿着平行于平台104的第一旋转轴线x’的水平方向x*可滑动地安装。优选地，座部106安装在托架110上，该托架通过线性引导件112可沿着平行于平台104的第二旋转轴线y’的水平方向y*(并因此垂直于水平方向x*)滑动。此外，座部106在高度(方向z*)上优选地是可调节的，并且为此，其例如可以安装在固定到托架110的伸缩支撑件114上。根据本文提出的实施方式，因此可以在三个方向x*、y*和z*上调节平台104相对于座部106的位置。基部结构102沿着方向x*的运动和座部106沿着方向y*和方向z*的运动优选地由各自的致动单元(特别是机电致动单元)控制。
如图14和图15所示，座部106固定到驱动系统10”的第二输出构件14，优选地在在座部与第二输出构件之间布置有六轴负荷传感器68，从而允许测量经由座部106在患者与机器之间交换的力和转矩。具有两个致动单元的驱动系统10”完全布置在座部106的下方。驱动系统10”进而安装在固定到支撑件114的顶部的支撑基座115上。
电子控制单元(未示出)管理机器100的操作，适当地控制两个驱动系统10’和10”的电动机24和52以及致动单元的控制沿方向x*、方向y*和方向z*的直线运动的电动机(未示出)。
优选地，机器100还包括支撑杆116，该支撑杆安装在基座结构102上并且构造成向患者提供抓持装置，例如以用于防止失去平衡。支撑杆116优选地配备有显示器118，从而允许例如对待执行的练习进行规划或者向患者和/或物理治疗师显示数据和信息。
图8示出了机器100的剖视图，特别是具有驱动系统10’和平台104的基座结构102的剖视图，在这种情况下，驱动系统10’的第二输出构件14与其平台104一起仅围绕第一旋转轴线x’旋转，特别是旋转通过所允许的最大旋转角度(其优选为等于至少35°)。另一方面，在图9的视图中，驱动系统10’的第二输出构件14与其平台104一起仅围绕第二旋转轴线y’旋转，特别是旋转通过所允许的最大旋转角度(其优选为等于至少20°)。图10示出了驱动系统10’的第二输出构件14，其与平台104一起围绕第一旋转轴线x’且围绕第二旋转轴线y’旋转通过一定角度。
优选地，为了允许使用机器在单足模式和双足模式下执行练习，平台104包括彼此分离的两个平台部分，即，具有圆形形状的第一平台部分104a或内平台部分，以及具有环形形状的第二平台部分104b或外平台部分，该第二平台部分围绕第一平台部分104a延伸。第一平台部分104a经由负荷传感器68(如果有的话)固定到驱动系统10’的第二输出构件14，并因此作为具有这个构件的单一件移动。如图8和图9所示，第二平台部分104b可以连接到基座结构102并因此保持静止，或者如图10所示可以连接到第一平台部分104a并因此在驱动系统10’的控制下作具有其的单一件移动。为了这个目的，平台104例如设置有多个耦接设备120(在本文提出的实施方式中为以120°布置的三个设备120)，这些耦接设备安装在第二平台104b上，并且如图11详细示出的，每个耦接设备均包括杆122，该杆围绕垂直于第二平台部分104b的平面的相应旋转轴线z可旋转地安装。每个耦接设备120的杆122可以例如通过待插入槽124中的键(未示出)而在第一位置(图7)与第二位置(未示出)之间旋转，在该第一位置中，杆122接合在基座结构102的相应的座部126中，并因此将第二平台部分104b连接到基座结构102，而在第二位置中，杆122脱离基座结构102的相应的座部126并接合在第一平台部分104a的相应的座部128中，由此将第二平台部分104b连接到第一平台部分104a。第一平台部分104a优选地具有不大于40cm的直径，从而允许患者以自然位置将他/她的脚搁置在平台上，其中一只脚搁置在平台上，并且另一只脚搁置在基座结构的固定表面上。第二平台部分104b优选地具有不小于50cm的直径，例如55cm的直径，从而允许患者以自然位置将两只脚搁置在平台上。
优选地，平台104还包括：第一侧盖130a，该第一侧盖沿着第一平台部分104a的整个周边延伸；以及第二侧盖130b，该第二侧盖沿着第二平台部分104b的整个周边延伸。
有利地是，第一平台部分104a构造成用于脚跟的康复以及用于执行单足练习。为了执行脚跟康复练习，患者的脚必须牢牢地连接到第一平台部分104a，使得脚跟的弯曲/延伸轴线与驱动系统10’的第一旋转轴线x’对准，并且使脚跟的外翻/反转轴线与驱动系统10’的第二旋转轴线y’对准。为了这个目的，如图12a和图12b所示，第一平台部分104a上安装有脚支撑板132，该脚支撑板设置有用于将患者的脚紧固到板132(并因此，紧固到第一平台部分104a)的紧固装置134。优选地，为了确保板132相对于第一平台部分104a(并因此，相对于驱动系统10’的两个旋转轴线x’和y’)的正确定向，第一平台部分104a沿着第二旋转轴线y’具有形状与板132的形状相匹配的细长座部136。另一方面，为了执行单足练习，使用了没有紧固装置的板132’，如图13a和图13b所示，所述板一旦插入第一平台部分104a的座部136中，就与该平台部分一起形成用于患者的脚的平坦的支撑表面。
鉴于上述的描述，利用根据本发明的驱动系统以及结合这种驱动系统的康复机可以实现的优点是显而易见的。
一旦待移动的物体已固定到第二输出构件，根据本发明的驱动系统就完全布置在第二输出构件的下方，并因此在待移动的物体的下方。这允许获得与脚跟关节的生理角度范围相对应的围绕两个旋转轴线运动的宽角度范围。同时，根据本发明的驱动系统(特别是在高度上)具有非常紧凑的结构，使得既不需要阶状件也不需要支撑座来使患者登上平台。
结合根据本发明的驱动系统的康复机能够用于不仅脚跟而且所有下肢关节的康复，以及用于脊柱的康复和用于平衡和躯干的稳定性训练。实际上，利用该机器，在端坐位置和站立位置中均能够执行练习，并且也能够仅搁置一只脚或搁置两只脚执行练习。该机器还允许主动地执行练习(即，患者主动地执行所需的运动)和被动地执行练习(即，机器作用于患者以及使他/她执行所需的运动)，以及还允许以辅助的方式执行练习(即，当患者不能独立自主地执行所需的运动时，机器帮助患者执行所需的运动)。因此，康复方案提供的所有练习可以使用相同的机器来执行。
更具体地，机器允许在端坐位置和站立位置中执行脚跟康复练习。在端坐位置中，机器允许执行用于预定角度运动范围内的脚跟的被动活动的练习、用于脚跟的主动活动的练习、用于脚跟的辅助活动的练习、以及等距、等压和等速练习。该机器允许以不同的阻力水平执行这些练习，并且使用弹性类型的阻力以及使用流体动力类型的阻力来执行这些练习。在站立位置中，与端坐位置类似，患者可以仅将一只脚搁置在平台上并执行本体感受练习和强化练习。
此外，该机器允许以单足模式和双足模式对处于站立位置的下肢进行治疗。特别地，机器允许通过具有不同阻力水平的驱动系统来移动平台，例如以执行用于下肢的等压练习或本体感受练习。机器还允许患者主动地移动平台，以将其从由驱动系统设定的给定初始位置返回到最终的平衡位置。
机器还允许既在站立位置和端坐位置、以单足模式和双足模式执行用于躯干的稳定性的练习和用于脊柱的康复的练习。在这种情况下，还能够主动地或被动地治疗患者、选择阻力水平以及座部的速度和行程。在主动模式中，患者可以移动具有不同阻力水平的平台，以执行本体感受练习和训练他/她的对运动的控制。在被动模式中，在驱动系统控制下的平台的运动允许执行用于骨盆的被动活动练习以及用于拉伸躯干肌肉的练习。
当患者站立并将两只脚搁置在平台上时，机器还允许训练患者的稳定性和平衡。
由于与平台的两个旋转轴线相关联的位置传感器和布置在第二输出构件与平台之间的负荷传感器，该机器能够测量平台的位移和速度以及在患者与平台之间交换的力/转矩，由此为物理治疗师提供患者表现的客观和完整的概述，以便例如限定康复规划并检测所述规划的进展。
自然地，本发明的原理保持不变，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的前提下，实施方式和结构细节可以与完全地通过非限制性示例所描述和示出地宽泛地不同。

Claims (8)

1.驱动系统(10)，用于控制具有围绕第一旋转轴线(x)旋转和围绕第二旋转轴线(y)旋转的两个自由度的物体(104)的运动，所述第一旋转轴线(x)和所述第二旋转轴线(y)彼此垂直并且在一交点(O)处相互交叉，
所述驱动系统(10)包括：第一支撑结构(16)；第二支撑结构(56)，由所述第一支撑结构(16)支撑，以用于围绕与所述第一旋转轴线(x)重合的固定旋转轴线旋转，所述第一旋转轴线相对于所述第一支撑结构是固定的；第一致动单元，具有第一电动机设备、第一输出构件(12)和第一运动传输装置；以及第二致动单元，具有第二电动机设备、第二输出构件(14)和第二运动传输装置，
其中，所述第一输出构件(12)与所述第二支撑结构(56)驱动地连接，以用于围绕所述第一旋转轴线(x)旋转，
其中，所述第一电动机设备布置成经由所述第一运动传输装置控制所述第一输出构件(12)连同所述第二支撑结构(56)围绕所述第一旋转轴线(x)旋转，并且所述第一电动机设备包括第一电动机(24)和第一驱动轴，所述第一驱动轴布置成由所述第一电动机(24)驱动以围绕第一电动机轴线(x2)旋转，
其中，所述第二输出构件(14)由所述第二支撑结构(56)支撑，以用于围绕与所述第二旋转轴线(y)重合的旋转轴线旋转，
其中，所述第二电动机设备布置成经由所述第二运动传输装置控制所述第二输出构件(14)围绕所述第二旋转轴线(y)的旋转，并且所述第二电动机设备包括第二电动机(52)和第二驱动轴(53)，所述第二驱动轴布置成由所述第二电动机(52)驱动以围绕第二电动机轴线旋转，并且
其中，所述第二致动单元由所述第二支撑结构(56)支撑，从而与所述第二支撑结构(56)驱动地连接，以用于围绕所述第一旋转轴线(x)旋转，
由此，一旦待移动的所述物体(104)固定到所述第二输出构件(14)，该待移动的所述物体就在所述第一致动单元的控制下能围绕所述第一旋转轴线(x)旋转并且在所述第二致动单元的控制下能围绕所述第二旋转轴线(y)旋转，
其特征在于，所述第一电动机轴线(x2)布置成平行于所述第一旋转轴线(x)并与所述第一旋转轴线间隔开，并且其中，所述第二电动机轴线与所述第二旋转轴线(y)重合。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述第一旋转轴线(x)水平定向，并且其中，所述第一电动机轴线(x2)布置在所述第一旋转轴线(x)下方并且与穿过所述第一旋转轴线(x)的竖直平面相距一距离。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，其中，所述第一运动传输装置包括：减速器齿轮(26)，具有输入轴(32)和输出轴(34)，所述输入轴和所述输出轴能围绕布置在所述第一旋转轴线(x)下方的相同的旋转轴线(x1)旋转；第一运动传输机构(28)，能操作地布置在所述第一电动机(24)与所述减速器齿轮(26)之间，从而将由所述第一电动机(24)产生的所述第一驱动轴的旋转运动传输到所述减速器齿轮(26)的所述输入轴(32)；以及第二运动传输机构(30)，能操作地布置在所述减速器齿轮(26)与所述第一输出构件(12)之间，从而将所述减速器齿轮(26)的所述输出轴(34)的旋转运动传输到所述第一输出构件(12)。
4.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述第二运动传输装置包括与所述第二电动机(52)同轴设置的减速器齿轮(54)。
5.用于患者的下肢和躯干的康复的康复机(100)，包括：基座结构(102)；平台(104)，安装在所述基座结构(102)上并构造成允许患者将一只脚或两只脚搁置在所述平台上；座部(106)；第一个根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统(10’)，用于控制具有围绕两个垂直的旋转轴线(x’，y’)旋转的两个自由度的所述平台(104)的运动；第二个根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统(10”)，用于控制具有围绕两个垂直的旋转轴线(x”，y”)旋转的两个自由度的所述座部(106)的运动；控制单元，用于控制第一个所述驱动系统(10’)和第二个所述驱动系统(10”)，以根据预定的操作模式引起所述平台(104)和所述座部(106)的运动。
6.根据权利要求5所述的康复机，还包括线性运动机构，所述线性运动机构用于使所述座部(106)沿着三个垂直的方向(x*，y*，z*)相对于所述基座结构(102)移动，并因此使所述座部沿所述三个垂直的方向相对于所述平台(104)移动。
7.根据权利要求5所述的康复机，其中，所述平台(104)包括：第一平台部分(104a)，连接到第一个所述驱动系统(10’)的所述第二输出构件(14)；第二平台部分(104b)，围绕所述第一平台部分(104a)延伸并与所述第一平台部分分开；以及锁定装置(120)，能操作成选择性地将所述第二平台部分(104b)连接到所述基座结构(102)或连接到所述第一平台部分(104a)。
8.根据权利要求5所述的康复机，还包括力/转矩传感器装置(68)，所述力/转矩传感器装置布置在第一个所述驱动系统(10’)的所述第二输出构件(14)与所述平台(104)之间以及在第二个所述驱动系统(10”)的所述第二输出构件(14)与所述座部(106)之间，从而提供指示经由所述平台(104)在患者与第一个所述驱动系统(10’)之间交换的力/转矩的信号以及指示经由所述座部(106)在患者与第二个所述驱动系统(10”)之间交换的力/转矩的信号。
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