CN112933543A - 一种脚踝关节康复训练设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脚踝关节康复训练设备，包括支撑机构、固定机构以及驱动机构，所述固定机构包括用于脚部固定的连接、脱离装置以及与所述连接、脱离装置固定，且用于放置脚掌的鞋体，所述固定机构设置驱动机构，所述驱动机构用于调节连接、脱离装置多个自由度，驱动机构的下部设置有基座所述基座远离驱动机构的一侧设置有支撑机构，所述支撑机构用于人体支撑，支撑机构与基座活动连接。本发明通过设置驱动机构，通过驱动机构调节连接、脱离装置多个自由度，从而对治疗产生增幅效果，同时设置有支撑机构，通过调节支撑机构将快速完成腿部、脚部约束提高了设备的使用效率。

Description

一种脚踝关节康复训练设备

技术领域

本发明涉及康复训练器械领域，具体涉及一种脚踝关节康复训练设备。

背景技术

脊柱损伤、脑卒中、意外事故伤害等会造成人体的神经受损，以至于出现肢体瘫痪现象，由于人体瘫痪常伴随踝关节运动功能性障碍，导致人无法正常行走，给患者和家庭带来极大不便。医学理论和临床医学证明，对于踝关节运动功能障碍的治疗，除了早期必要的手术治疗和药物治疗外，后期正确的、科学的复健对于肢体运动功能的恢复和提高也起到非常重要的作用，运动疗法和物理疗法是促进肢体运动功能康复的重要手段，现有的运动疗法和物理疗法大多为医师与患者间“一对一”治疗，其中过程受医师水平影响，康复效率和训练强度难以在周期内恒定，同时这种治疗手段开销较高。

为降低医疗费用在医疗机构内设置有用于踝关节运动功能障碍治疗的康复器械，现有的康复器械在使用时存在一些问题：

1.现有康复器械定位精确度低：现阶段康复设备均使用弹性束带进行约束，导致定位不够准确，且康复过程中易发生关节移位，不能达到踝关节康复设定角度，康复效果受限；

2.现有康复器械自由度单一：现有踝关节康复器械只有单个自由度，训练效果不好，缺少多自由度的协同训练；

3. 现有康复器械的机械结构复杂，在每次康复前需要进行繁琐的腿部、脚部和踝关节的约束，耗费康复时间。

为解决问题1，本申请人公开了专利文献CN209660557U的一种用于踝关节康复训练的布鞋及其快速连接和脱离机构，从而确保踝关节的精确定位。

发明内容

本发明为解决现有踝关节康复器械自由度单一以及预备作业繁琐的问题，提供了一种脚踝关节康复训练设备，本发明通过设置驱动机构，通过驱动机构调节连接、脱离装置多个自由度，从而对治疗产生增幅效果，同时设置有支撑机构，通过调节支撑机构将快速完成腿部、脚部约束提高了设备的使用效率。

一种脚踝关节康复训练设备，包括支撑机构、固定机构以及驱动机构，所述固定机构包括用于脚部固定的连接、脱离装置以及与所述连接、脱离装置固定，且用于放置脚掌的鞋体，所述固定机构设置驱动机构，所述驱动机构用于调节连接、脱离装置多个自由度，驱动机构的下部设置有基座所述基座远离驱动机构的一侧设置有支撑机构，所述支撑机构用于人体支撑，支撑机构与基座活动连接。

进一步地，所述驱动机构包括趾曲、背曲运动单元和固定支板以及支撑座，所述趾曲、背曲运动单元包括第一驱动电机和侧部连接器；

所述固定支板上方设置有支撑板，所述固定支板和支撑板均为凹字型板体，所述支撑板的两端分别固定设置侧部连接器，且支撑板通过侧部连接器与固定支板转动连接；

所述固定支板的一侧竖直段固定连接第一驱动电机，所述第一驱动电机的电机轴穿过固定支板的竖直段与侧部连接器固定，所述侧部连接器为一侧开口的盘状结构，侧部连接器的内部设置有轴承。

进一步地，所述驱动机构还包括内收、外展运动单元，所述内收、外展运动单元包括第二驱动电机和底部连接器，所述第二驱动电机与支撑板固定，第二驱动电机的电机轴穿出支撑板水平段与底部连接器固定连接，所述底部连接器为一侧开口的盘状结构，底部连接器的内部设置有轴承，底部连接器的另一端与连接、脱离装置的底面固定。

进一步地，所述支撑座包括支架和直线导轨，所述支架为方形框架结构，支架沿固定支板中线对称分布，支架上端与固定支板通过螺栓固定、下端与直线导轨的滑块固定，所述直线导轨的滑轨与所述基座固定连接，直线导轨通过定位销限位。

进一步地，所述支撑机构包括座椅和腿部支撑板，所述座椅包括座椅本体和连接段，所述连接段呈镜像的C字型结构，连接段沿座椅本体中线对称设置，连接段上端与座椅本体固定连接、下端设置有滑动板，所述滑动板与基座固定连接。

进一步地，所述基座为横截面呈环状的回字型结构，滑动板呈井字型结构，滑动板的两横向段均开设有环形孔，所述环形孔套设于基座外侧，环形孔内侧面与基座接触，环形孔外侧面设置有螺纹孔，滑动板与基座通过螺栓限位；

滑动板的两纵向段与两横向段通过螺栓固定，滑动板的两纵向段与基座平行，滑动板的两纵向段上均设置有第二直线导轨，所述第二直线导轨的滑轨与纵向段固定，第二直线导轨的滑块与连接段的下端固定，第二直线导轨通过定位销限位。

进一步地，所述腿部支撑板为方形板，腿部支撑板沿座椅本体中线对称设置，腿部支撑板与座椅本体铰接，且腿部支撑板通过螺栓夹紧座椅本体进行限位。

进一步地，所述鞋体包括鞋面和固定脚垫，所述固定脚垫下端设置U形扣，所述鞋体通过U形扣与连接、脱离装置可拆卸连接。

进一步地，所述驱动机构设置有控制系统，所述控制系统包括控制主机、主控芯片，所述控制主机与主控芯片通信连接，控制主机用于设定第一驱动电机和第二驱动电机偏转角度以及转动频率；

所述主控芯片的控制端分别连接第一驱动电机和第二驱动电机，所述主控芯片用于输出控制信号调节第一驱动电机和第二驱动电机的偏转角度以及转动频率。

通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

1.本发明设置有固定机构，所述固定机构设置驱动机构，所述驱动机构用于调节连接、脱离装置多个自由度，驱动机构的下部设置有基座所述基座远离驱动机构的一侧设置有支撑机构，所述支撑机构用于人体支撑，支撑机构与基座活动连接。

作业时，趾曲、背曲运动单元用于带动连接、脱离装置做俯仰轴运动，使脚部做趾曲到背曲再到趾曲的循环运动从而锻炼脚踝，另外内收、外展运动单元带动连接、脱离装置做航向轴运动，使脚部做内收到外展再到内收的循环运动从而锻炼脚踝，进一步地，通过对趾曲、背曲运动单元以及内收、外展运动单元进行组合模拟人工复健手法生成对应的指令模式，有效的提高了康复治疗效果。

2. 本发明中支撑机构通过直线导轨调节和限位，机械机构简单，使用便捷，便于使用及维护。

附图说明

图1为本发明一种脚踝关节康复训练设备的结构示意图之一；

图2为本发明一种脚踝关节康复训练设备的结构示意图之二；

图3为本发明一种脚踝关节康复训练设备的结构示意图之三；

图4为本发明一种脚踝关节康复训练设备的鞋体结构示意图；

图5为本发明一种脚踝关节康复训练设备的控制系统原理图；

图6为本发明一种脚踝关节康复训练设备的作业示意图之一；

图7为本发明一种脚踝关节康复训练设备的作业示意图之二。

附图标号：1为连接、脱离装置，2为鞋体，3为基座，4为趾曲、背曲运动单元，5为固定支板，6为支撑板，7为内收、外展运动单元，8为支架，9为直线导轨，10为座椅，11为腿部支撑板，12为滑动板，13为第二直线导轨，14为控制主机，15为主控芯片，201为固定脚垫，401为第一驱动电机，402为侧部连接器，701为第二驱动电机，702为底部连接器，1001为座椅本体，1002为连接段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种脚踝关节康复训练设备，包括支撑机构、固定机构以及驱动机构，所述固定机构包括用于脚部固定的连接、脱离装置1以及与所述连接、脱离装置1固定，且用于放置脚掌的鞋体2，所述固定机构设置驱动机构，所述驱动机构用于调节连接、脱离装置1多个自由度，驱动机构的下部设置有基座3所述基座3远离驱动机构的一侧设置有支撑机构，所述支撑机构用于人体支撑，支撑机构与基座3活动连接。

本发明用于对脚踝关节进行多自由度组合治疗，通过设置驱动机构从不同着力点对连接、脱离装置1进行驱动从而使固定在鞋体2内的人体脚部得到多角度的训练，最大程度上模拟人工复健的效果，提高了脚踝关节机械康复训练的效果。

实施例2

在上述实施例1的基础上，本发明实施例与上述实施例的不同之处在于，本发明对驱动机构进行优化如图2所示，具体的：

所述驱动机构包括趾曲、背曲运动单元4和固定支板5以及支撑座，所述趾曲、背曲运动单元4包括第一驱动电机401和侧部连接器402；

所述固定支板5上方设置有支撑板6，所述固定支板5和支撑板6均为凹字型板体，所述支撑板6的两端分别固定设置侧部连接器402，且支撑板6通过侧部连接器402与固定支板5转动连接；

所述固定支板5的一侧竖直段固定连接第一驱动电机401，所述第一驱动电机401的电机轴穿过固定支板5的竖直段与侧部连接器402固定，所述侧部连接器402为一侧开口的盘状结构，侧部连接器402的内部设置有轴承。

作为一种可实施方式，所述驱动机构还包括内收、外展运动单元7，所述内收、外展运动单元7包括第二驱动电机701和底部连接器702，所述第二驱动电机701与支撑板6固定，第二驱动电机701的电机轴穿出支撑板6水平段与底部连接器702固定连接，所述底部连接器702为一侧开口的盘状结构，底部连接器702的内部设置有轴承，底部连接器702的另一端与连接、脱离装置1的底面固定。

在本实施例中，所述第一驱动电机401和第二驱动电机701均采用直流舵机；

在设定好模式后，以先进行10分钟脚踝关节俯仰轴方形训练再进行10分钟脚踝关节航向轴训练后进行上述两种训练的穿插训练为例对本发明进行说明：

作业时前10分钟第一驱动电机401作业如图6所示，第一驱动电机401经侧部连接器402带动连接、脱离装置1及鞋体2做从趾曲到背曲再到趾曲的循环运动，期间第二驱动电机701处于停机状态；

10分钟后第一驱动电机401停机同时连接、脱离装置1及鞋体2停止摆动，进而第二驱动电机701工作，如图7所示，第二驱动电机701经底部连接器702带动连接、脱离装置1及鞋体2做从内收到外展再到内收的循环运动；

接着通过摆动次数设置实现穿插训练：

定义趾曲、背曲运动单元4执行一次摆动包括一次趾曲到复位和一次背曲到复位驱动，内收、外展运动单元7执行一次摆动包括一次内收到复位和一次外展到复位驱动；

通过设定3次趾曲、背曲运动单元4摆动和3次内收、外展运动单元7摆动，进行穿插训练再一定时间内进行循环训练。

为进一步提高脚踝训练效果，分别对曲、背曲运动单元4执行一次摆动时趾曲角度和背曲角度进行分别设定，在本实施例中，趾曲角度（图6中标号β）为从0°到50°，背曲角度（图6中标号α）为从0°到20°

同样内收、外展运动单元7执行一次摆动时，内收角度和外展角度可以分别设定，在本实施例中，内收角度（图7中标号ε）为从0°到45°，外展角度（图7中标号δ）为从0°到50°。

作为一种可实施方式，为了方便使固定机构与患者左脚或右脚进行对应，所述支撑座包括支架8和直线导轨9，所述支架8为方形框架结构，支架8沿固定支板5中线对称分布，支架8上端与固定支板5通过螺栓固定、下端与直线导轨9的滑块固定，所述直线导轨9的滑轨与所述基座3固定连接，直线导轨9通过定位销限位。

作业时，调节定位销通过直线导轨9的滑轨移动支架8使其带动连接、脱离装置1及鞋体2水平移动，在移动到与人体左脚、或右脚对应位置时通过定位销再次使其限位，完成固定机构位置调节作业。

实施例3

在上述实施例1的基础上，如图3所示，为便于腿部、脚部和踝关节的位置约束，在本实施例中对支撑机构进行优化，具体的：

所述支撑机构包括座椅10和腿部支撑板11，所述座椅10包括座椅本体1001和连接段1002，所述连接段1002呈镜像的C字型结构，连接段1002沿座椅本体1001中线对称设置，连接段1002上端与座椅本体1001固定连接、下端设置有滑动板12，所述滑动板12与基座3固定连接。

作为一种可实施方式如图3所示，所述基座3为横截面呈环状的回字型结构，滑动板12呈井字型结构，滑动板12的两横向段均开设有环形孔，所述环形孔套设于基座3外侧，环形孔内侧面与基座3接触，环形孔外侧面设置有螺纹孔，滑动板12与基座3通过螺栓限位；

滑动板12的两纵向段与两横向段通过螺栓固定，滑动板12的两纵向段与基座3平行，滑动板12的两纵向段上均设置有第二直线导轨13，所述第二直线导轨13的滑轨与纵向段固定，第二直线导轨13的滑块与连接段1002的下端固定，第二直线导轨13通过定位销限位。

作业时解除限位后，通过调节第二直线导轨13的滑轨进而对座椅10与驱动机构间的距离进行调节，用以满足不同身高的患者使用。

作为一种可实施方式，所述腿部支撑板11为方形板，腿部支撑板11沿座椅本体1001中线对称设置，腿部支撑板11与座椅本体1001铰接，且腿部支撑板11通过螺栓夹紧座椅本体1001进行限位。

作为一种可实施方式如图4所示，所述鞋体2包括鞋面和固定脚垫201，所述固定脚垫201下端设置U形扣，所述鞋体2通过U形扣与连接、脱离装置1可拆卸连接。

作业时，首先调整螺栓使至少一个腿部支撑板11与座椅本体1001处于活动连接状态，进而旋转腿部支撑板11使其处于对应高度，最后将螺栓紧锢，完成腿部支撑板11的高度固定，将患者腿部移动到位完成腿部放置；

患者腿部被支撑后将患者的脚部置入鞋体2，完成脚部束缚，从而实现腿部、脚部和踝关节的位置快速约束。

实施例4

基于上述多个实施例，如图5所示，为便于驱动机构控制，在本实施例中设置有控制系统，具体的：

所述控制系统包括控制主机14、主控芯片15，所述控制主机14与主控芯片15通信连接，控制主机14用于设定第一驱动电机401和第二驱动电机701偏转角度以及转动频率；

所述主控芯片15的控制端分别连接第一驱动电机401和第二驱动电机701，所述主控芯片15用于输出控制信号调节第一驱动电机401和第二驱动电机701的偏转角度以及转动频率。

在本实施例中，所述主控芯片15具体为STM32型单片机，所述控制主机14为WINCE工业平板电脑，所述主控芯片15与控制主机14通过RS232串口通信，所述主控芯片15的PWM引脚连接第一驱动电机401和第二驱动电机701，主控芯片15通过输出PWM信号控制第一驱动电机401和第二驱动电机701的偏转角度以及转动频率。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种脚踝关节康复训练设备，包括支撑机构、固定机构以及驱动机构，所述固定机构包括用于脚部固定的连接、脱离装置（1）以及与所述连接、脱离装置（1）固定，且用于放置脚掌的鞋体（2），其特征在于，所述固定机构设置驱动机构，所述驱动机构用于调节连接、脱离装置（1）多个自由度，驱动机构的下部设置有基座（3）所述基座（3）远离驱动机构的一侧设置有支撑机构，所述支撑机构用于人体支撑，支撑机构与基座（3）活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述驱动机构包括趾曲、背曲运动单元（4）和固定支板（5）以及支撑座，所述趾曲、背曲运动单元（4）包括第一驱动电机（401）和侧部连接器（402）；

所述固定支板（5）上方设置有支撑板（6），所述固定支板（5）和支撑板（6）均为凹字型板体，所述支撑板（6）的两端分别固定设置侧部连接器（402），且支撑板（6）通过侧部连接器（402）与固定支板（5）转动连接；

所述固定支板（5）的一侧竖直段固定连接第一驱动电机（401），所述第一驱动电机（401）的电机轴穿过固定支板（5）的竖直段与侧部连接器（402）固定，所述侧部连接器（402）为一侧开口的盘状结构，侧部连接器（402）的内部设置有轴承。

3.根据权利要求2所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述驱动机构还包括内收、外展运动单元（7），所述内收、外展运动单元（7）包括第二驱动电机（701）和底部连接器（702），所述第二驱动电机（701）与支撑板（6）固定，第二驱动电机（701）的电机轴穿出支撑板（6）水平段与底部连接器（702）固定连接，所述底部连接器（702）为一侧开口的盘状结构，底部连接器（702）的内部设置有轴承，底部连接器（702）的另一端与连接、脱离装置（1）的底面固定。

4.根据权利要求2所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述支撑座包括支架（8）和直线导轨（9），所述支架（8）为方形框架结构，支架（8）沿固定支板（5）中线对称分布，支架（8）上端与固定支板（5）通过螺栓固定、下端与直线导轨（9）的滑块固定，所述直线导轨（9）的滑轨与所述基座（3）固定连接，直线导轨（9）通过定位销限位。

5.根据权利要求1所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述支撑机构包括座椅（10）和腿部支撑板（11），所述座椅（10）包括座椅本体（1001）和连接段（1002），所述连接段（1002）呈镜像的C字型结构，连接段（1002）沿座椅本体（1001）中线对称设置，连接段（1002）上端与座椅本体（1001）固定连接、下端设置有滑动板（12），所述滑动板（12）与基座（3）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述基座（3）为横截面呈环状的回字型结构，滑动板（12）呈井字型结构，滑动板（12）的两横向段均开设有环形孔，所述环形孔套设于基座（3）外侧，环形孔内侧面与基座（3）接触，环形孔外侧面设置有螺纹孔，滑动板（12）与基座（3）通过螺栓限位；

滑动板（12）的两纵向段与两横向段通过螺栓固定，滑动板（12）的两纵向段与基座（3）平行，滑动板（12）的两纵向段上均设置有第二直线导轨（13），所述第二直线导轨（13）的滑轨与纵向段固定，第二直线导轨（13）的滑块与连接段（1002）的下端固定，第二直线导轨（13）通过定位销限位。

7.根据权利要求5所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述腿部支撑板（11）为方形板，腿部支撑板（11）沿座椅本体（1001）中线对称设置，腿部支撑板（11）与座椅本体（1001）铰接，且腿部支撑板（11）通过螺栓夹紧座椅本体（1001）进行限位。

8.根据权利要求1所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述鞋体（2）包括鞋面和固定脚垫（201），所述固定脚垫（201）下端设置U形扣，所述鞋体（2）通过U形扣与连接、脱离装置（1）可拆卸连接。

9.根据权利要求1~8任一所述的一种脚踝关节康复训练设备，其特征在于，所述驱动机构设置有控制系统，所述控制系统包括控制主机（14）、主控芯片（15），所述控制主机（14）与主控芯片（15）通信连接，控制主机（14）用于设定第一驱动电机（401）和第二驱动电机（701）偏转角度以及转动频率；

所述主控芯片（15）的控制端分别连接第一驱动电机（401）和第二驱动电机（701），所述主控芯片（15）用于输出控制信号调节第一驱动电机（401）和第二驱动电机（701）的偏转角度以及转动频率。

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