CN111202656A - 一种绳驱动并联踝关节康复装置 - Google Patents

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陈晓波
姜宇航
焦龙
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Abstract

本发明的绳驱动并联踝关节康复装置，包括下静平台、上静平台、动平台和穿戴鞋具，下静平台和上静平台通过多根支撑杆连接，动平台位于下静平台和上静平台间，穿戴鞋具设在动平台上；下静平台通过约束支链与动平台铰接；下静平台的四周设四组驱动机构，包括：驱动电机、卷筒结构和第一万向滑轮；上静平台设四个第二万向滑轮；驱动电机连接第一锥齿轮，卷筒结构上设有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，绳索一端绕设并固定在卷筒上，另一端依次通过第一万向滑轮和第二万向滑轮固定到动平台上。本发明能带动患者踝关节进行背伸、跖屈、内翻、外翻、内收、外展三个自由度的康复训练运动，在标准人体踝关节活动范围，使患者进行更加有效的康复训练。

Description

一种绳驱动并联踝关节康复装置
技术领域
本发明属于医疗康复装置技术领域，涉及一种绳驱动并联踝关节康复装置。
背景技术
随着我国老龄化的加剧由脑卒中既脑血管意外引起的肢体功能丧失的情况越来越多，这给患者和患者的家庭和带来了沉重的负担。此外，由脑卒中等疾病引起的相关并发症也日益增加，尤其是下肢运动功能的丧失，极大地影响了患者日常生活的能力。传统的踝关节康复训练大多数是由康复医师进行接触式的辅助康复训练，患者被动训练，方式单一，医师工作量大导致训练时间较短，患者的康复周期较长。其次，人工辅助康复训练没有反馈机制，只能依靠医师经验，训练没有针对性，导致康复期进一步延长。针对医疗康复装置大多体积庞大，应用于医院时不便于移动，无法实现多自由度，为实现康复机器人的家用化与便携化发明一种简易三自由度踝关节康复装置刻不容缓。
发明内容
针对传统踝关节康复训练方式单一，训练时间短等问题，本发明的目的是提供一种绳驱动并联踝关节康复装置，该装置结构简单、成本低，能安全可靠地实现患者踝关节康复训练。
本发明提供一种绳驱动并联踝关节康复装置，包括：下静平台、上静平台、动平台和穿戴鞋具，所述下静平台和上静平台通过多根支撑杆连接，所述动平台位于下静平台和上静平台之间，穿戴鞋具设置在动平台上；在下静平台的中心固定有约束支链，下静平台通过约束支链与动平台转动连接；
在下静平台的四周均匀设有四组驱动机构，每组驱动机构驱动一根绳索，每组驱动机构包括：驱动电机、卷筒结构和第一万向滑轮；所述上静平台上对应第一万向滑轮的位置设有第二万向滑轮；所述驱动电机的输出轴固定有第一锥齿轮，所述卷筒结构的转轴固定有第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮相互啮合，所述绳索绕设在卷筒上，且绳索的一端固定在卷筒上，所述绳索的另一端依次通过第一万向滑轮和第二万向滑轮后固定到动平台上。
在本发明的绳驱动并联踝关节康复装置中，所述约束支链包括：约束支杆和万向球，所述约束支杆底端固定在下静平台的中心处，顶端通过螺纹与万向球球面上的螺纹孔连接，万向球的另一端与动平台连接。
在本发明的绳驱动并联踝关节康复装置中，所述动平台四周固定有四个螺栓，绳索与相应的螺栓相连接。
在本发明的绳驱动并联踝关节康复装置中，所述下静平台和上静平台通过四根支撑杆连接。
在本发明的绳驱动并联踝关节康复装置中，所述下静平台和动平台都为圆形，上静平台为圆环形。
本发明的一种绳驱动并联踝关节康复装置，至少具有以下有益效果及优点：
1.本发明康复装置具有背伸/跖屈、内翻/外翻、内收/外展三个自由度，能够带动患者踝关节进行三自由度运动，且可实现在标准人体踝关节活动范围，从而使患者进行更加有效的康复训练。
2.本发明的康复装置整体设计以绳索驱动为主，惯性小、不容易造成有害冲击并且康复机构的转动中心与踝关节的转动中心相重合不会造成二次损伤。
3.本发明的康复装置具有了三个自由度，容易操作控制，结构简单、成本低，能安全可靠地实现患者踝关节康复训练。
附图说明
图1是本发明的一种绳驱动并联踝关节康复装置的三维示意图；
图2是本发明的一种绳驱动并联踝关节康复装置的主视图；
图3是本发明的万向球的结构图；
图4是本发明的约束支杆的结构图；
图5是本发明的约束支链的安装示意图。
具体实施方式
如图1至5所示，本发明的一种绳驱动并联踝关节康复装置，包括：下静平台1、上静平台2、动平台3和穿戴鞋具4。所述下静平台1和上静平台2通过多根支撑杆5连接，所述动平台3位于下静平台1和上静平台2之间，穿戴鞋具4设置在动平台3上。在下静平台1的中心固定有约束支链6，下静平台1通过约束支链6与动平台3转动连接。
在下静平台1的四周均匀设有四组驱动机构，每组驱动机构驱动一根绳索7，每组驱动机构都包括：驱动电机8、卷筒结构9和第一万向滑轮10。所述上静平台2上对应第一万向滑轮10的位置设有第二万向滑轮11。卷筒结构9包括：转轴和卷筒，转轴两端与轴承配合安装在下静平台1上，卷筒套设在转轴上，可与转轴同步转动。所述驱动电机8的输出轴固定有第一锥齿轮12，所述卷筒结构9的转轴固定有第二锥齿轮13，第一锥齿轮12和第二锥齿轮13相互啮合，所述绳索7绕设在卷筒上，且绳索7的一端固定在卷筒上，所述绳索7的另一端依次通过第一万向滑轮10和第二万向滑轮11后固定到动平台3上。所述动平台3四周固定有四个螺栓31，绳索7与相应的螺栓31相连接。
如图3和4所示，所述约束支链6包括：约束支杆61和万向球62，所述约束支杆61底端固定在下静平台1的中心处，顶端通过螺纹与万向球62球面上的螺纹孔连接，所述万向球62可绕约束支杆61的顶端转动；万向球62的另一端与动平台3连接，以确保动平台3不脱离约束支链6。该约束支链不仅机构简单，而且便于安装拆卸。动平台3底部与约束支链6转动连接，使动平台3可以在绳索7的带动下进行背伸、跖屈、内翻、外翻、内收、外展等三个自由度运动的康复训练运动。
四组驱动机构的驱动电机8分别通过相应卷筒结构9、第一万向滑轮10以及第二万向滑轮11带动相应的绳索7，实现对四根绳索7的牵引，进而通过四根绳索7实现对动平台3的均匀牵引控制。每个第一万相轮10与相应的卷筒结构9的卷筒平行设置，同时可以根据相应绳索7的牵引角度变化而进行相应的旋转。第一万相轮10和第二万向滑轮11可以根据相应绳索7的牵引角度变化而进行相应的旋转。8个相同的万向滑轮保证在绳索驱动过程中绳索始终与拉力处于同一方向，不会使绳索与万向滑轮存在过大的摩擦力造成干扰。
具体实施时，所述下静平台和上静平台通过四根支撑杆连接。所述下静平台和动平台都为圆形，上静平台为圆环形。
当患者使用本发明的绳驱动并联踝关节康复装置进行康复训练时，首先需将患者的足部固定在动平台3上的穿戴鞋具4上。
在约束支杆61和万向球62的共同作用下，本发明的康复装置可以实现X轴、Y轴和Z轴三个方向的转动，即踝关节的背屈/跖屈，内翻/外翻，内旋/外旋三个方向，能够有效地对患者踝关节实现各种类型的康复运动训练。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种绳驱动并联踝关节康复装置，其特征在于，包括：下静平台、上静平台、动平台和穿戴鞋具，所述下静平台和上静平台通过多根支撑杆连接，所述动平台位于下静平台和上静平台之间，穿戴鞋具设置在动平台上；在下静平台的中心固定有约束支链，下静平台通过约束支链与动平台转动连接；
在下静平台的四周均匀设有四组驱动机构，每组驱动机构驱动一根绳索，每组驱动机构包括：驱动电机、卷筒结构和第一万向滑轮；所述上静平台上对应第一万向滑轮的位置设有第二万向滑轮；所述驱动电机的输出轴固定有第一锥齿轮，所述卷筒结构的转轴固定有第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮相互啮合，所述绳索绕设在卷筒上，且绳索的一端固定在卷筒上，所述绳索的另一端依次通过第一万向滑轮和第二万向滑轮后固定到动平台上。
2.如权利要求1所述的绳驱动并联踝关节康复装置，其特征在于，所述约束支链包括：约束支杆和万向球，所述约束支杆底端固定在下静平台的中心处，顶端通过螺纹与万向球球面上的螺纹孔连接，万向球的另一端与动平台连接。
3.如权利要求1所述的绳驱动并联踝关节康复装置，其特征在于，所述动平台四周固定有四个螺栓，绳索与相应的螺栓相连接。
4.如权利要求1所述的绳驱动并联踝关节康复装置，其特征在于，所述下静平台和上静平台通过四根支撑杆连接。
5.如权利要求1所述的绳驱动并联踝关节康复装置，其特征在于，所述下静平台和动平台都为圆形，上静平台为圆环形。
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