CN110384603A - 混联踝关节训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混联踝关节训练机器人，其包括基座、支撑架、动平台、踏板以及连接支撑架和动平台的四个分支机构。基座上端与支撑架底部间通过圆弧滑轨和圆弧凹槽连接形成机构第一转动自由度，支撑架和动平台以及四个分支机构形成一个并联机构，四个分支机构关于动平台两两对称分布并保持两侧运动同步性，四个分支机构使动平台具有机构第二转动自由度以及一个机构移动自由度，踏板串联在动平台上并且可绕垂直于动平台的轴线旋转实现机构第三转动自由度。本发明运动平稳结构紧凑，在控制方面相互独立，可独立的实现踝关节训练中各种运动。而且，在重要运动部位设置有监测感应装置，使得踝关节训练机器人能满足不同人群的不同训练模式和训练强度。

Description

混联踝关节训练机器人

技术领域

本发明属于踝关节训练领域，特别涉及一种能实现三个转动自由度、一个移动自由度的混联踝关节训练机器人。

背景技术

随着人口老龄化加剧和交通事故频发，脑卒中发病率逐步升高，高比例患者存在因足下垂导致下肢运动功能障碍。另外，马蹄足内/外翻亦属于少年、儿童的骨科多发病，需进行踝关节松解、矫形手术治疗。为改善下肢运动功能和步态重建，上述患者均需对踝关节进行大量、重复性的康复训练。传统的康复训练疗法是康复治疗师对患者进行一对一徒手康复治疗，不足之处是效率低下、劳动强度大、缺乏科学有效的数据监测与反馈，难以对患者的康复状况进行数值化评价。现有技术中，训练装置大多采用串联机构实现工作台的运动，但往往结构强度不佳，运动自由度少；而采用并联机构的训练装置，强度得到了提高，但结构复杂，体积较大，难以封装，一些机构在运动学上具有耦合性不便控制等原因导致难以实际应用。

发明内容

为实现上述现有技术中提到的踝关节康复所需要的三维转动自由度即踝关节运动中背屈/趾屈、内翻/外翻、内旋/外旋以及一定的牵引运动需求，本发明设计了一种能够实现三个转动自由度、一个移动自由度的混联机构，该机构结构合理，控制方便，重要运动部位设置有监测感应装置，使得踝关节训练机器人既能满足训练需求，还能进一步满足不同人群的不同训练模式和训练强度。

具体地，本发明是这样实现的：

本发明提供一种混联踝关节训练机器人，其包括基座、支撑架、动平台、将所述基座和所述动平台相连接的四个分支机构以及踏板，所述四个分支机构分别通过一个转动支架与所述动平台相连接；所述基座包括基座本体和位于所述基座本体的上表面两侧边部的第一圆弧滑槽和第二圆弧滑槽；所述支撑架呈U形结构，所述支撑架包括位于其底部两侧边部的第一圆弧滑轨和第二圆弧滑轨，所述第一圆弧滑轨和第二圆弧滑轨分别与所述第一圆弧滑槽和第二圆弧滑槽相连接而构成机构第一转动自由度，并且所述第一圆弧滑槽和第一圆弧滑轨之间、以及第二圆弧滑槽和第二圆弧滑轨之间通过位于所述支撑架底部的圆弧齿条与位于所述基座内部的传动齿轮相互啮合而进行驱动；所述四个分支机构包括第一分支机构、第二分支机构、第三分支机构和第四分支机构，每一个分支机构均包括依次连接的第一转动副、移动副和第二转动副，所述移动副包括用于调整分支机构长度的上连杆和下连杆；所述第一分支机构和第二分支机构的轴线相互平行地设置在所述支撑架的第一侧，所述第三分支机构和第四分支机构的轴线相互平行地设置在所述支撑架的第二侧；所述第一分支机构和第三分支机构同步驱动，所述第二分支机构和第四分支机构同步驱动，四个分支机构均分别通过其两端的转动副分别与支撑架和动平台连接，以构成机构第二转动自由度；所述上连杆和下连杆构成机构移动自由度；所述踏板包括后端和前端，所述后端的底部设置有传动组件，所述前端的底部设置有滑动组件，所述动平台的内部与所述踏板的后端对应的位置处设置有台板和驱动组件，所述台板内部设置有内啮合的转盘轴承，所述驱动组件与所述转盘轴承的内圈啮合，所述转盘轴承的内圈的上部与所述踏板的传动组件连接，以构成机构第三转动自由度。

优选地，所述支撑架的U形结构两侧均为中空框架，每个中空框架在与所述分支机构对应处分别设置有两个大齿轮和两个分支小齿轮；所述大齿轮包括第一大齿轮、第二大齿轮、第三大齿轮和第四大齿轮，所述第一大齿轮与第一分支机构的分支小齿轮啮合，所述第二大齿轮与第二分支机构的分支小齿轮啮合，所述第三大齿轮与第三分支机构的分支小齿轮啮合，所述第四大齿轮与第四分支机构的分支小齿轮啮合；所述基座在第一圆弧导轨和第二圆弧导轨之间的中空位置处设置有第一驱动电机和所述传动齿轮，所述传动齿轮为第一小齿轮，所述第一小齿轮与所述圆弧齿条啮合传动，其运动量为机构第一转动自由度的输出量；所述支撑架的底部设置有第一齿轮轴、第二齿轮轴、第二驱动电机、第二小齿轮、第三驱动电机和第三小齿轮，所述第二小齿轮与第一齿轮轴上的中间齿轮啮合传动，所述第一大齿轮和第三大齿轮分别与第一齿轮轴两个端部的齿轮啮合传动，所述第三小齿轮与第二齿轮轴上的中间齿轮啮合传动，所述第二大齿轮和第四大齿轮分别与第二齿轮轴两个端部的齿轮啮合传动；在运行中，当第二驱动电机工作且第三驱动电机闲置时，所述第二小齿轮在第二驱动电机的驱动下带动第一分支机构和第三分支机构转动，其运动量对应于机构第二转动自由度的输出量；当第三驱动电机工作且第二驱动电机闲置时，所述第三小齿轮在第三驱动电机的驱动下带动第二分支机构和第四分支机构的转动，其运动量对应于机构第二转动自由度的输出量；所述动平台的驱动组件包括第四驱动电机和第四小齿轮，所述第四小齿轮与所述转盘轴承的内圈啮合进行传动，其运动量对应于机构第三转动自由度的输出量。

优选地，所述机构第一转动自由度、机构第二转动自由度和机构第三转动自由度的转动中心始终在待训练的踝关节转动中心处，在初始自由状态下，机构第一转动自由度和机构第三转动自由度的转动中心与踝关节的生理中心保持一致，机构第二转动自由度的转动中心与动平台的位置相对应且始终位于踝关节生理中心的一侧，机构第一转动自由度、机构第二转动自由度和机构第三转动自由度分别实现踝关节运动中内翻或外翻、背屈或趾屈以及内旋或外旋，机构移动自由度能够实现踝关节的上下牵引。

优选地，所述上连杆的第一端和所述支撑架相应位置的大齿轮的输出轴相连接形成分支机构的第一转动副，所述上连杆的第二端与所述下连杆的第一端相连接形成分支机构的移动副，所述下连杆的第二端与所述动平台相对应的转动支架相连接形成分支机构的第二转动副。

优选地，当所述第二分支机构和第四分支机构的长度大于所述第一分支机构和第三分支机构的长度时，第二驱动电机工作同时第三驱动电机处于闲置，此时能够实现待训练踝关节的趾屈运动；当所述第二分支机构和第四分支机构的长度小于所述第一分支机构和第三分支机构的长度时，第三驱动电机工作同时第二驱动电机处于闲置，此时能够实现踝关节的背屈运动；当所述四个分支机构长度始终保持一样时，能够实现踝关节的平动以及上下牵引运动。

优选地，所述支撑架的两端设置有机械限位块，所述机械限位块的配置用于对机构第一转动自由度的转动角度进行限制。

优选地，还包括监测系统，所述监测系统包括微控制器、角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器，角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器分别与所述微控制器通讯连接，所述角位移传感器安装在分支机构的第一转动副和第二转动副位置处，所述直线位移传感器安装在分支机构的移动副位置处，所述限位开关分布在分支机构的第一转动副、第二转动副以及移动副的极限位置处，所述力传感器安装在所述踏板上，所述监测系统均通过微控制器对各监测部分进行数据监测及处理并及时反馈给上位控制系统以作出相应的判断。

优选地，所述滑动组件为设置在踏板前端底部的滚轮，所述动平台的上部设置有弧形凹槽，所述滚轮与所述弧形凹槽相配合，实现踏板的支撑和转动运动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的机器人结构紧凑体积小，踏板离地面距离近，重心较低机构平稳；其运动平稳，强度高，运动空间大，可满足踝关节运动所需较大空间。

(2)本发明提供的机器人三维转动中心可通过调节分支机构长度与不同人的实际踝关节转动中心重合或者保持一致；并且具有多个自由度，运动灵活，具有多个运动模式满足不同人群的不同需要。

(3)本发明提供的机器人并联结构部分四个分支机构的结构相同，易于制作和安装，从而能降低成本。

(4)本发明提供的机器人具有实时监测系统，安全系数高且人性智能化，人机交互界面可通过技术实现远程控制，便于用户选择不同的运动模式。其不仅能适用于医疗康复，在踏板上安装其他辅助设施可实现更多功能需求，还能用于居家保健。

附图说明

图1为本发明的踝关节训练机器人的整体结构示意图；

图2为本发明的踝关节训练机器人的基座示意图；

图3为本发明的踝关节训练机器人的支撑架示意图；

图4为本发明的踝关节训练机器人的分支机构示意图；以及

图5为本发明的踝关节训练机器人的动平台和踏板的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在图1所示的踝关节训练机器人整体图中，表示出了机器人机身的组成部分，其包括基座1、支撑架2、第一分支机构31、第二分支机构32、第三分支机构33、第四分支机构34、动平台9以及踏板92，第一分支机构31、第二分支机构32、第三分支机构33和第四分支机构34将基座1和动平台9连接在一起。四个分支机构分别通过一个转动支架与动平台9相连接。

基座1和支撑架2串联形成机器人的机构第一转动自由度或者称第一转动自由度，支撑架2和动平台9以及两两对称分布的将支撑架2和动平台9连接起来的四个分支机构并联形成机构第二转动自由度或称第二转动自由度。第一分支机构31和第二分支机构32在动平台9的第一侧，第三分支机构33和第四分支机构34在动平台9的第二侧。第一分支机构31和第三分支机构33相对于动平台完全对称，第二分支机构32和第四分支机构34相对于动平台完全对称，四个分支机构自身具有一个机构移动自由度或称移动自由度，以动平台作为输出端可以实现踝关节训练机器人的第二个转动自由度以及机构移动自由度。在动平台的上方设置一个踏板，该踏板与动平台之间进行串联形成机器人的机构第三转动自由度或称第三转动自由度。机器人的三个转动自由度分别用于实现踝关节运动的内翻/外翻、背屈/趾屈和内收/外展，机器人的一个机构移动自由度用于实现踝关节运动的与小腿间的牵引运动。

如图2和图3所示，基座1包括第一圆弧凹槽41和第二圆弧凹槽42、第一驱动电机61和第一小齿轮71。支撑架2在与基座1对应的位置处设置有第一圆弧滑轨51和第二圆弧滑轨52，同一侧的第一圆弧凹槽41和该侧的第一圆弧滑轨51相连接，另一侧的第二圆弧凹槽42和该侧的第二圆弧滑轨52相连接。

两条圆弧凹槽和两条圆弧滑轨主要用于支撑上方的所有结构并使得上方支撑架和基座之间实现相对转动，第一驱动电机61驱动第一小齿轮71传动，第一小齿轮71进一步与支撑架底部固定安装的圆弧齿条8进行啮合传动，实现机器人第一个转动自由度的驱动，在进行踝关节训练时，通过控制第一驱动电机61的正/反转就可以实现踝关节的的内翻/外翻运动，由于第一小齿轮71和圆弧齿条8之间具有一定的传动比，其输出量即为机构第一转动自由度的转动量。根据所需的内外翻角度和速度以及第一小齿轮71和圆弧齿条8之间的传动比即可实现电机的精确控制，通过基座1上安装的机械限位块可保证内外翻运动始终在人类正常运动范围内。

在图3所示机器人支撑架结构示意图中，支撑架2为一横截面为U形的结构，支撑架2的U形结构两侧均为中空框架，每个中空框架内部用于安放两个大齿轮和两个分支小齿轮，四个大齿轮与分支机构的四分支小齿轮分别相啮合，传动齿轮主要用于对与支撑架上相连的四个分支机构的转动副进行驱动，四个分支机构的R副轴线均相互平行。

第一分支机构31和第二分支机构32的轴线相互平行地设置在支撑架2的第一侧，第三分支机构33和第四分支机构34的轴线相互平行地设置在支撑架2的第二侧；第一分支机构31和第三分支机构33同步驱动，第二分支机构32和第四分支机构34同步驱动，四个分支机构均分别通过其两端的转动副分别与支撑架和动平台连接，以构成机构第二转动自由度。

为保证对称分支机构运动的同步性并减小电机所需提供的扭矩，以第一分支机构31和第三分支机构33的驱动为例，在支撑架2对应分支机构位置处各设有一个对外啮合的大齿轮，该大齿轮与分支机构的分支齿轮啮合，如图3中所示，第一分支机构31处的第一大齿轮11与该分支机构的分支小齿轮1061啮合，第三分支机构33处的第三大齿轮13与该分支机构的分支小齿轮1063啮合，通过安装于支撑架底部的第一齿轮轴201两端的齿轮同时与两侧的第一大齿轮11和第三大齿轮13进行啮合，第二小齿轮72与第一齿轮轴201中间的齿轮相啮合，由第二驱动电机62对第二小齿轮72进行驱动实现第一分支机构31和第三分支机构33的同步转动从而实现机构第二个转动自由度的驱动。

为满足不同的转动特性需求，在第二分支机构32和第四分支机构34处设置同样的传动结构，见图3中所示，第二分支机构32处的第二大齿轮12与该分支机构的分支小齿轮1062啮合，第四分支机构34处的第四大齿轮14与该分支机构的分支小齿轮1064啮合，再通过安装于支撑架底部的第二齿轮轴202两端的齿轮同时与两侧的第二大齿轮12和第四大齿轮14进行啮合，第三小齿轮与第二齿轮轴202中间的齿轮相啮合，由第三驱动电机63对第三小齿轮进行驱动实现第二分支机构32和第四分支机构34的同步转动从而实现机构第二个转动的驱动。

为避免机构的过约束，第二驱动电机62和第三驱动电机63不同时做驱动，根据转动特性需求选择其中一个电机进行单独驱动，同时另一个驱动电机为闲置，通过调整四个分支机构的移动副对应的长度，可使得动平台具有不同的转动特性，当第二分支机构32和第四分支机构34的长度大于第一分支机构31和第三分支机构33的长度时，第二驱动电机62做驱动同时第三驱动电机63处于闲置，此时主要实现踝关节的趾屈运动，当第二分支机构32和第四分支机构34的长度小于第一分支机构31和第三分支机构33的长度时，第三驱动电机63做驱动同时第二驱动电机62处于闲置，此时主要实现踝关节的背屈运动，当四个分支机构长度始终保持一样时，可实现踝关节的平动以及上下牵引运动。

在图4所示的机器人的分支机构结构示意图中，并联机构的四个分支机构均为RPR分支机构，以其中一个为例，每一个分支机构均包括第一转动副101、上连杆102、下连杆103和第二转动副104、分支齿条105和分支小齿轮106，分支小齿轮106由辅助电机进行驱动。所有分支机构的第一转动副101均与支撑架上对应分支机构的大齿轮的输出轴相连接，实现转动驱动，所有分支机构的第二转动副104均与动平台上对应的转动支架连接，分支齿条105安装在分支机构上连杆的凹槽的一侧，分支机构的分支小齿轮106与分支机构的下连杆103连接，通过齿轮齿条的啮合传动，将驱动分支机构的分支小齿轮106的辅助电机的圆周运动转换成上连杆102和下连杆103之间的直线运动，分支机构的上下连杆间设有直线位移传感器以及限位开关，实现四个分支机构的长度的监测与反馈便于调整。分支机构中还设有力传感器用于实时监测机构的承载情况并在特殊情况下对用户进行提示。

在图5所示机器人动平台的踏板的结构示意图中，动平台9上的分支机构转动支架901和第一分支机构31的第二转动副相连接，转动支架902和第二分支机构32的第二转动副相连接，转动支架903和第三分支机构33的第二转动副相连接，转动支架904和第四分支机构34的第二转动副相连接，四个转动分支机构支架互相平行以满足并联机构运动的转动条件。

踏板92包括后端921和前端922，后端921的底部设置有传动组件，前端922的底部设置有滑动组件，动平台9的内部与踏板92的后端对应的位置处设置有台板和驱动组件，台板内部设置有内啮合的转盘轴承93，驱动组件与转盘轴承93的内圈啮合。本实施例中，驱动组件为第四小齿轮74以及第四驱动电机64，台板下沉设置在动平台对应踝关节转动中心处，转盘轴承内圈上部与平行布置在其上方的踏板92的后端921的传动组件相连接，转盘轴承93在第四驱动电机64和第四小齿轮74的驱动下带动踏板92的后端921的传动组件传动，从而使动平台与踏板之间串联形成机构的机构第三转动自由度，由第四驱动电机64对第四小齿轮74进行驱动实现第三个转动的驱动，同样也实现了踝关节运动的内收和外展。

在本实施例中，为改善踏板92的受力情况，在踏板92的前端底部设有一个滚轮200作为滑动组件，与动平台9上弧形凹槽相配合，实现踏92板的转动运动，通过该滚轮200与弧形凹槽的配合还可实现一定的机械限位，在踏板92的底部设有力传感器用于监测踝关节机器人的受力情况，并将数据反馈给系统做出相应的应答，在保证安全性的同时更加的人性化和舒适化。

在本实施例中，支撑架底部的两条圆弧滑轨所对应的转动轴线与踏板92绕动平台9转动的轴线相交与一点o的同时，第一分支机构31和第三分支机构33的与支撑架2相连接的转动副的转动轴线也经过该o点，通过调节第一分支机构31和第三分支机构33的移动副的长度，可使得不同人的踝关节生理转动中心始终与o点重合，若在运动过程中不再对四个分支机构的移动副进行调节，踝关节中心能够始终与机构第一转动自由度的转动中心和机构第三转动自由度的转动中心保持高度基本一致，即机构第一转动自由度和机构第三转动自由度的转动中心与踝关节的生理中心保持一致。机构第二转动自由度的转动中心与动平台的位置有关，但是能够始终保持在踝关节生理中心那侧，即保证了踝关节运动的基本要求，还能实现踝关节与小腿间的牵引运动以及多种运动模式，在其余的实施例中，踏板底部可增设按摩机构以丰富该机器人的功能。

在本发明的实施例中，还能够设置监测系统，踝关节机器人的监测系统包括微控制器，角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器，角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器分别与微控制器通讯连接。

其中，角位移传感器安装在驱动副为转动副的位置处，直线位移传感器安装在驱动副为移动副的位置处，限位开关分布在各驱动副极限位置处，力传感器安装在踏板上，监测系统均通过微型控制器对各监测部分进行数据监测及处理并及时反馈给系统以做出相应的判断，使得机器人智能化，为便于人机交互，还可以设置人际交互系统，其中各个驱动电机的控制均通过微型控制器进行控制，在人际交互系统的人机交互界面进行运动模式的选择即可实现相应的运动，人机交互系统还包括语音识别等功能以更好的适应现代人的需求。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种混联踝关节训练机器人，其特征在于：其包括基座、支撑架、动平台、将所述基座和所述动平台相连接的四个分支机构以及踏板，所述四个分支机构分别通过转动支架与所述动平台相连接；

所述基座包括基座本体和位于所述基座本体的上表面两侧边部的第一圆弧滑槽和第二圆弧滑槽；

所述支撑架呈U形结构，所述支撑架包括位于其底部两侧边部的第一圆弧滑轨和第二圆弧滑轨，所述第一圆弧滑轨和与所述第一圆弧滑槽相连接、及所述第二圆弧滑轨和第二圆弧滑槽相连接而构成机构第一转动自由度，并且所述第一圆弧滑槽和第一圆弧滑轨之间、以及第二圆弧滑槽和第二圆弧滑轨之间通过位于所述支撑架底部的圆弧齿条与位于所述基座内部的传动齿轮相互啮合而进行驱动；

所述四个分支机构包括第一分支机构、第二分支机构、第三分支机构和第四分支机构，每一个分支机构均包括依次连接的第一转动副、移动副和第二转动副，所述移动副包括用于调整分支机构长度的上连杆和下连杆；所述第一分支机构和第二分支机构以其轴线相互平行的方式设置在所述支撑架的第一侧，所述第三分支机构和第四分支机构以其轴线相互平行的方式设置在所述支撑架的第二侧；所述第一分支机构和第三分支机构同步驱动，所述第二分支机构和第四分支机构同步驱动；四个分支机构均分别通过其两端的转动副分别与支撑架和动平台连接，以构成机构第二转动自由度，所述上连杆和下连杆构成机构移动自由度；以及

所述踏板包括后端和前端，所述后端的底部设置有传动组件，所述前端的底部设置有滑动组件，所述动平台与所述踏板的后端对应的位置处设置有台板和驱动组件，所述台板设置有内啮合的转盘轴承，所述驱动组件与所述转盘轴承的内圈啮合，所述转盘轴承的内圈的上部与所述踏板的传动组件连接，以构成机构第三转动自由度。

2.根据权利要求1所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：所述支撑架的U形结构两侧均为中空框架，每个中空框架在与所述分支机构对应处分别设置有两个大齿轮和两个分支小齿轮；

所述大齿轮包括第一大齿轮、第二大齿轮、第三大齿轮和第四大齿轮，所述第一大齿轮与第一分支机构的分支小齿轮啮合，所述第二大齿轮与第二分支机构的分支小齿轮啮合，所述第三大齿轮与第三分支机构的分支小齿轮啮合，所述第四大齿轮与第四分支机构的分支小齿轮啮合；

所述基座在第一圆弧导轨和第二圆弧导轨之间的中空位置处设置有第一驱动电机和所述传动齿轮，所述传动齿轮为第一小齿轮，所述第一小齿轮与所述圆弧齿条啮合传动，其运动量为机构第一转动自由度的输出量；

所述支撑架的底部设置有第一齿轮轴、第二齿轮轴、第二驱动电机、第二小齿轮、第三驱动电机和第三小齿轮，

所述第二小齿轮与第一齿轮轴上的中间齿轮啮合传动，所述第一大齿轮和第三大齿轮分别与第一齿轮轴两个端部的齿轮啮合传动，所述第三小齿轮与第二齿轮轴上的中间齿轮啮合传动，所述第二大齿轮和第四大齿轮分别与第二齿轮轴两个端部的齿轮啮合传动；

在运行中，当第二驱动电机工作且第三驱动电机闲置时，所述第二小齿轮在第二驱动电机的驱动下带动第一分支机构和第三分支机构转动，其运动量对应于机构第二转动自由度的输出量；当第三驱动电机工作且第二驱动电机闲置时，所述第三小齿轮在第三驱动电机的驱动下带动第二分支机构和第四分支机构的转动，其运动量对应于机构第二转动自由度的输出量；以及

所述动平台的驱动组件包括第四驱动电机和第四小齿轮，所述第四小齿轮与所述转盘轴承的内圈啮合进行传动，其运动量对应于机构第三转动自由度的输出量。

3.根据权利要求2所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：所述机构第一转动自由度、机构第二转动自由度和机构第三转动自由度的转动中心始终在待训练的踝关节转动中心处，在初始自由状态下，机构第一转动自由度和机构第三转动自由度的转动中心与踝关节的生理中心保持一致，机构第二转动自由度的转动中心与动平台的位置相对应且始终位于踝关节生理中心的一侧，机构第一转动自由度、机构第二转动自由度和机构第三转动自由度分别实现踝关节运动中内翻/外翻、背屈/趾屈和内旋/外旋，机构移动自由度能够实现踝关节的上下牵引。

4.根据权利要求2或者3所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：所述上连杆的第一端和所述支撑架相应位置的大齿轮的输出轴相连接形成分支机构的第一转动副，所述上连杆的第二端与所述下连杆的第一端相连接形成分支机构的移动副，所述下连杆的第二端与所述动平台相对应的转动支架相连接形成分支机构的第二转动副。

5.根据权利要求2所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：当所述第二分支机构和第四分支机构的长度大于所述第一分支机构和第三分支机构的长度时，第二驱动电机工作同时第三驱动电机处于闲置，此时能够实现待训练踝关节的趾屈运动；当所述第二分支机构和第四分支机构的长度小于所述第一分支机构和第三分支机构的长度时，第三驱动电机工作同时第二驱动电机处于闲置，此时能够实现踝关节的背屈运动；当所述四个分支机构长度始终保持一样时，能够实现踝关节的平动以及上下牵引运动。

6.根据权利要求1或者2所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：所述支撑架的两端设置有机械限位块，所述机械限位块的配置用于对机构第一转动自由度的转动角度进行限制。

7.根据权利要求1或者2所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：还包括监测系统，所述监测系统包括微控制器、角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器，角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器分别与所述微控制器通讯连接，所述角位移传感器安装在分支机构的第一转动副和第二转动副位置处，所述直线位移传感器安装在分支机构的移动副位置处，所述限位开关分布在分支机构的第一转动副、第二转动副以及移动副的极限位置处，所述力传感器安装在所述踏板上，所述监测系统均通过微控制器对各监测部分进行数据监测及处理并及时反馈给上位控制系统以作出相应的判断。

8.根据权利要求1或者2所述的混联踝关节训练机器人，其特征在于：所述滑动组件为设置在踏板前端底部的滚轮，所述动平台的上部设置有弧形凹槽，所述滚轮与所述弧形凹槽相配合，实现踏板的支撑和转动运动。