CN108354788A - 一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人 - Google Patents
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Abstract
一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，它包括小腿上固定套筒、小腿下固定套筒以及刚性鞋底，小腿上固定套筒两侧分别设有第一、第二上连接件，小腿下固定套筒两侧分别设有第一、第二下连接件，刚性鞋底前端两侧分别设有第一、第二前连接件，刚性鞋底后端两侧分别设有第一、第二后连接件，第一上连接件和第一前连接件之间活动连接第一前电动推杆，第二上连接件和第二前连接件之间活动连接第二前电动推杆，第一下连接件和第一后连接件之间活动连接第一后电动推杆，第二下连接件和第二后连接件之间活动连接第二后电动推杆。本发明至少具有结构简单、降低生产成本、适用范围广、适用于人机交互、无需医生直接参与即可康复训练等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人。
背景技术
对于脚踝部位的康复训练来说，传统的足部康复装置使用的都为3自由度或6自由度的并联机构，而3自由度的机构容易出现脚踝损伤位置不适配装置的问题，这是因为具有3驱动杆的3自由度的康复装置驱动过少，而6自由度并联机构对于踝关节这个专业单一的部位的康复来说，则其自由度冗余过多，势必造成许多不必要的机械材料浪费。
另外，对于足踝部的康复装置，现有技术并未设置针对脚踝部的数据采集的模块、数据传输模块以及中央控制系统，也没有太多医师和康复装置的人机交互环节，不能够针对脚踝部的恢复情况进行针对性治疗，对每天患者脚踝部的恢复和训练情况也没有专业的系统进行记录和处理。一般的足部康复装置并不注重脚踝部训练和康复情况数据的采集与分析，医师无法根据患者脚踝部的恢复情况进行及时的具有针对性的调整。
一般的脚踝康复装置都是固定的机械结构，无法依据不同大小的脚踝，以及脚踝不同的受伤部位的情况进行微调机构，所以传统的足部康复装置，对不同大小的患者的脚踝以及脚踝不同的扭伤位置，不是都有相同好的康复效果。
许多足部康复机械大多只能在医院内或专业的医疗机构内部使用，一般像示教的机械训练控制方法都要求医生参与其中，所以传统的足部康复装置并不能够离开医师变得家用和日常化。因为康复机构的操作模式过于单调，且都需要在医院进行，但是有时候一些比较小的伤患部位只需要常规的康复动作即可，为此而住院，既浪费医疗资源也不方便于患者。
发明内容
为解决上述技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其至少具有结构简单、降低生产成本、适用于不同大小的足部以及不同的脚踝受伤部位、适用于人机交互、无需医生直接参与即可康复训练等优点。具体发明内容如下：
一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，它包括小腿上固定套筒、小腿下固定套筒以及刚性鞋底，所述小腿上固定套筒、小腿下固定套筒以及刚性鞋底之间连接有包覆在小腿、踝关节以及脚背上的软性材料的绑缚结构，所述小腿上固定套筒两侧分别设有第一上连接件和第二上连接件，所述小腿下固定套筒两侧分别设有第一下连接件和第二下连接件，所述刚性鞋底前端两侧分别设有第一前连接件和第二前连接件，所述刚性鞋底后端两侧分别设有第一后连接件和第二后连接件，所述第一上连接件、第一下连接件、第一前连接件以及第一后连接件设在同一侧，所述第二上连接件、第二下连接件、第二前连接件以及第二后连接件均设在另一侧，所述第一上连接件和第一前连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第一前电动推杆，所述第二上连接件和第二前连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第二前电动推杆，所述第一下连接件和第一后连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第一后电动推杆，所述第二下连接件和第二后连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第二后电动推杆，所述第一前电动推杆顶端与底端、所述第二前电动推杆的顶端与底端、所述第一后电动推杆的顶端与底端以及所述第二后电动推杆的顶端与底端均设有压力传感器，所述第一前电动推杆、第二前电动推杆、第一后电动推杆以及第二后电动推杆由推杆驱动装置控制驱动，该推杆驱动装置与一中控系统控制连接，所述第一前电动推杆顶端连接在所述第一上连接件处的位置可调节，所述第二前电动推杆顶端连接在所述第二上连接件处的位置可调节。
作为优选实施方案之一，所述第一上连接件和第二上连接件为刚性滑轨式连接件，所述第一前电动推杆的顶端以及第二前电动推杆的顶端分别设有与所述第一上连接件和第二上连接件相配合的滑块，所述滑块可沿所述滑轨式连接件移动和固定。
作为优选实施方案之一，所述第一前连接件、第二前连接件、第一后连接件以及第二后连接件分别与对应的第一前电动推杆底端的压力传感器、第二前电动推杆底端的压力传感器、第一后电动推杆底端的压力传感器以及第二后电动推杆底端的压力传感器均通过球铰连接。
作为优选实施方案之一，所述第一上连接件、第二上连接件、第一下连接件以及第二下连接件分别与对应的第一前电动推杆顶端的压力传感器、第二前电动推杆顶端的压力传感器、第一后电动推杆顶端的压力传感器以及第二后电动推杆顶端的压力传感器均通过虎克铰连接。
作为优选实施方案之一，所述包覆在小腿和踝关节的绑缚结构的松紧程度可通过绑带调整，所述裹缚在脚背处的绑缚结构的松紧程度可通过尼龙粘贴扣调整。
作为优选实施方案之一，所述中控系统通过一蓝牙模块与所述压力传感器以及推杆驱动装置控制连接。
作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底中央设有可调节刚性鞋底长度的可伸缩连接件。
有益效果：
本发明采用了一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，具有第一、第二前电动推杆以及第一、第二后电动推杆，本发明提供的4杆驱动并联机构既满足了不同脚踝的治疗方案，结构和功能又不会冗余过多，节省了机械材料和成本；
本发明将第一上连接件和第二上连接件设置为刚性滑轨式连接件，所述第一前电动推杆的顶端以及第二前电动推杆的顶端分别设有与所述第一上连接件和第二上连接件相配合的滑块，所述滑块可沿所述滑轨式连接件移动和固定，这样使第一、第二前电动推杆可以根据不同大小足部的患者以及受伤足踝的不同部位进行微调，自主地设置电动推杆的位置与用力方向，使本发明能够提供更加适配于不同脚踝大小的患者进行具体治疗和康复训练的方案，适用范围广；
本发明中中控系统通过一蓝牙模块与所述压力传感器以及推杆驱动装置控制连接，压力传感器根据四根推杆的伸缩量和用力方向等进行数据采集，通过蓝牙模块可以实现用户在客户端通过中控系统对数据进行采集、处理和控制，实现对推杆驱动装置的控制以达到精确控制四根电动推杆的目的，这样即可实现无需医生在场，也可以远程控制和预先设置以及调整本发明的具体康复训练方案，在脚踝部的专业康复训练的技术领域，实现真正的人机互动，节省了医生和医院的资源，以及省略了患者的繁琐与不便，适用范围更广。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的立体透视结构示意图。
图2是本发明一优选实施例的前视结构示意图。
附图标记：
1、小腿上固定套筒；2、小腿下固定套筒；3、刚性鞋底；4、绑缚结构；5、第一上连接件；6、第二上连接件；7、第一下连接件；8、第二下连接件；9、第一前连接件；10、第二前连接件；11、第一后连接件；12、第二后连接件；13、第一前电动推杆；14、第二前电动推杆；15、第一后电动推杆；16、第二后电动推杆；17、可伸缩连接件。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明：
一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，它包括小腿上固定套筒1、小腿下固定套筒2以及刚性鞋底3，所述小腿上固定套筒1、小腿下固定套筒2以及刚性鞋底3之间连接有包覆在小腿、踝关节以及脚背上的软性材料的绑缚结构4，所述小腿上固定套筒1两侧分别设有第一上连接件5和第二上连接件6，所述小腿下固定套筒2两侧分别设有第一下连接件7和第二下连接件8，所述刚性鞋底3前端两侧分别设有第一前连接件9和第二前连接件10，所述刚性鞋底3后端两侧分别设有第一后连接件11和第二后连接件12，所述第一上连接件5、第一下连接件7、第一前连接件9以及第一后连接件11设在同一侧，所述第二上连接件6、第二下连接件8、第二前连接件10以及第二后连接件12均设在另一侧，所述第一上连接件5和第一前连接件9之间活动连接有可灵活伸缩的第一前电动推杆13，所述第二上连接件6和第二前连接件10之间活动连接有可灵活伸缩的第二前电动推杆14，所述第一下连接件7和第一后连接件11之间活动连接有可灵活伸缩的第一后电动推杆15，所述第二下连接件8和第二后连接件12之间活动连接有可灵活伸缩的第二后电动推杆16，所述第一前电动推杆13顶端与底端、所述第二前电动推杆14的顶端与底端、所述第一后电动推杆15的顶端与底端以及所述第二后电动推杆16的顶端与底端均设有压力传感器，所述第一前电动推杆13、第二前电动推杆14、第一后电动推杆15以及第二后电动推杆16由推杆驱动装置控制驱动，该推杆驱动装置与一中控系统控制连接，所述第一前电动推杆13顶端连接在所述第一上连接件5处的位置可调节，所述第二前电动推杆14顶端连接在所述第二上连接件6处的位置可调节。
作为优选实施方案之一，所述第一上连接件5和第二上连接件6为刚性滑轨式连接件，所述第一前电动推杆13的顶端以及第二前电动推杆14的顶端分别设有与所述第一上连接件5和第二上连接件6相配合的滑块，所述滑块可沿所述滑轨式连接件5、6移动和固定。
作为优选实施方案之一，所述第一前连接件9、第二前连接件10、第一后连接件11以及第二后连接件12分别与对应的第一前电动推杆13底端的压力传感器、第二前电动推杆14底端的压力传感器、第一后电动推杆15底端的压力传感器以及第二后电动推杆16底端的压力传感器均通过球铰连接。
作为优选实施方案之一，所述第一上连接件5、第二上连接件6、第一下连接件7以及第二下连接件8分别与对应的第一前电动推杆13顶端的压力传感器、第二前电动推杆14顶端的压力传感器、第一后电动推杆15顶端的压力传感器以及第二后电动推杆16顶端的压力传感器均通过虎克铰连接。这样，既可以满足康复训练对本发明的灵活度和自由度的要求，又可以节省资源，降低本发明的生产成本。
作为优选实施方案之一，所述包覆在小腿和踝关节的绑缚结构4的松紧程度可通过绑带调整，所述裹缚在脚背处的绑缚结构4的松紧程度可通过尼龙粘贴扣调整。
作为优选实施方案之一，所述中控系统通过一蓝牙模块与所述压力传感器以及推杆驱动装置控制连接。
作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底中央设有可调节刚性鞋底长度的可伸缩连接件17。
本发明使用蓝牙模块可以与移动客户端进行连接以及数据传输，也可以通过网络上传至医师处，医师可以对医疗训练方案设定，达到远程指导、医疗恢复以及康复训练的目的。也可以将压力传感器采集的电动推杆的伸缩变化以及用力方向和大小等数据，通过蓝牙模块和中控系统，储存在移动客户端，由医师调试后作为一般损伤的恢复计划的方案数据，以后便可直接导入器械作为普通康复训练方案使用。一旦启用设定好的康复训练方案，中控系统将按设定的数据和程序驱动推杆驱动装置，按照方案设定，驱动四根电动推杆进行无人康复训练，即无医生在现场的康复训练，释放医生和医疗资源。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：它包括小腿上固定套筒、小腿下固定套筒以及刚性鞋底，所述小腿上固定套筒、小腿下固定套筒以及刚性鞋底之间连接有包覆在小腿、踝关节以及脚背上的软性材料的绑缚结构，所述小腿上固定套筒两侧分别设有第一上连接件和第二上连接件，所述小腿下固定套筒两侧分别设有第一下连接件和第二下连接件，所述刚性鞋底前端两侧分别设有第一前连接件和第二前连接件，所述刚性鞋底后端两侧分别设有第一后连接件和第二后连接件，所述第一上连接件、第一下连接件、第一前连接件以及第一后连接件设在同一侧，所述第二上连接件、第二下连接件、第二前连接件以及第二后连接件均设在另一侧，所述第一上连接件和第一前连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第一前电动推杆，所述第二上连接件和第二前连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第二前电动推杆，所述第一下连接件和第一后连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第一后电动推杆，所述第二下连接件和第二后连接件之间活动连接有可灵活伸缩的第二后电动推杆，所述第一前电动推杆顶端与底端、所述第二前电动推杆的顶端与底端、所述第一后电动推杆的顶端与底端以及所述第二后电动推杆的顶端与底端均设有压力传感器，所述第一前电动推杆、第二前电动推杆、第一后电动推杆以及第二后电动推杆由推杆驱动装置控制驱动，该推杆驱动装置与一中控系统控制连接，所述第一前电动推杆顶端连接在所述第一上连接件处的位置可调节，所述第二前电动推杆顶端连接在所述第二上连接件处的位置可调节。
2.根据权利要求1所述的一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：所述第一上连接件和第二上连接件为刚性滑轨式连接件，所述第一前电动推杆的顶端以及第二前电动推杆的顶端分别设有与所述第一上连接件和第二上连接件相配合的滑块，所述滑块可沿所述滑轨式连接件移动和固定。
3.根据权利要求1所述的一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：所述第一前连接件、第二前连接件、第一后连接件以及第二后连接件分别与对应的第一前电动推杆底端的压力传感器、第二前电动推杆底端的压力传感器、第一后电动推杆底端的压力传感器以及第二后电动推杆底端的压力传感器均通过球铰连接。
4.根据权利要求1所述的一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：所述第一上连接件、第二上连接件、第一下连接件以及第二下连接件分别与对应的第一前电动推杆顶端的压力传感器、第二前电动推杆顶端的压力传感器、第一后电动推杆顶端的压力传感器以及第二后电动推杆顶端的压力传感器均通过虎克铰连接。
5.根据权利要求1所述的一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：所述包覆在小腿和踝关节的绑缚结构的松紧程度可通过绑带调整，所述裹缚在脚背处的绑缚结构的松紧程度可通过尼龙粘贴扣调整。
6.根据权利要求1所述的一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：所述中控系统通过一蓝牙模块与所述压力传感器以及推杆驱动装置控制连接。
7.根据权利要求1所述的一种可交互式四杆并联脚踝康复训练机器人，其特征在于：所述刚性鞋底中央设有可调节刚性鞋底长度的可伸缩连接件。
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