CN114028174A - 一种脚踝康复按摩椅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脚踝康复按摩椅，其包括按摩椅主体，以及并排安装在按摩椅主体正面腿部位置的两个踝关节按摩机构。踝关节按摩机构包括柔顺平行动力机械装置。柔顺平行动力机械装置包括U形架和三自由度按摩动力组件。U形架固定安装座上。三自由度按摩动力组件包括脚垫板、单向柔性条、侧部块、耳块、y轴电机、x轴电机、弧形滑轨、外安装带、弹簧阻尼器和z轴电机。两个弧形滑轨对称固定在U形架两侧的底部。呈U形的外安装带的两端与两个弧形滑轨分别滑动连接。本发明能够为踝关节提供三个转动方向上的摆动，从而达到全面放松踝关节的作用。

Description

一种脚踝康复按摩椅
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种脚踝康复按摩椅。
背景技术
目前，市面上的脚踝康复按摩仪器对于使用者的按摩效果不是很理想。主要是因为仪器的旋转中心和患者脚踝的旋转中心不能保持一致，造成患者脚踝的不自然转动，这甚至可能加重患者脚踝的病情。其次是因为仪器的旋转自由度较少，不能很好地模拟患者脚踝的自然转动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脚踝康复按摩椅。
本发明一种脚踝康复按摩椅，包括按摩椅主体，以及并排安装在按摩椅主体正面腿部位置的两个踝关节按摩机构。踝关节按摩机构包括柔顺平行动力机械装置。所述的柔顺平行动力机械装置包括U形架和三自由度按摩动力组件。U形架固定安装座上。三自由度按摩动力组件包括脚垫板、单向柔性条、侧部块、耳块、y轴电机、x轴电机、弧形滑轨、外安装带、弹簧阻尼器和z轴电机。两个弧形滑轨对称固定在U形架两侧的底部。呈U形的外安装带的两端与两个弧形滑轨分别滑动连接。
所述外安装带中部的顶面与脚垫板的底面通过一个或多个弹簧阻尼器连接。z轴电机安装在外安装带的外侧中部，且输出轴与脚垫板的底面中部固定。三个耳块与U形架内部的中间及两侧位置分别构成第一转动副。三根单向柔性条的一端与三个耳块的下侧分别通过销轴构成第二转动副。三根单向柔性条的另一端与固定在脚垫板尾端及两侧分别构成第三转动副。同一单向柔性条上的第二转动副与第三转动副的公共轴线相互平行，且均垂直于对应的第一转动副的公共轴线。所述的单向柔性条能够沿长度方向弯曲变形。所述脚垫板后端的耳块由y轴电机驱动。其中一个对应脚垫板侧部的耳块由x轴电机驱动。
作为优选，所述的柔顺平行动力机械装置还包括踝关节定位组件。所述的踝关节定位组件包括定位杆、指针、脚踝套和脚踝带。脚踝带的一端与脚踝套固定，另一端与脚踝套通过按扣连接；脚踝带与脚踝套能够合围形成环住使用者脚踝的脚踝限位圈；定位杆的内端与脚踝套的一侧固定。U形架顶部的一侧开设有定位凹槽。指针固定在脚踝套的一侧，且末端朝下设置；指针的末端到定位杆轴线的距离等于U形架侧部的耳块的旋转中心到U形架上的定位凹槽底端圆弧部中心线的竖直距离；在使用过程中，定位杆的外端卡入定位凹槽，且能够在定位凹槽内转动。
作为优选，所述的踝关节按摩机构还包括纵向调节组件。所述的纵向调节组件包括框架、滑块、螺杆、螺母、手轮和安装座。框架固定在按摩椅主体上；两个滑块与框架的两侧分别滑动连接。安装座与两个滑块固定。螺杆转动连接在框架上，且与固定在安装座上的螺母构成螺旋副。手轮固定在螺杆的顶端。柔顺平行动力机械装置安装在纵向调节组件的安装座上。
作为优选，所述脚垫板的前端固定有惯性传感器。
作为优选，所述的脚垫板上设置有脚背带；所述脚背带的两端均固定在脚垫板的顶面。
作为优选，所述脚垫板顶面的后端固定有后跟限位部。后跟限位部的顶面两侧均设置有气囊。
作为优选，外安装带开设有多个沿脚垫板长度方向设置的变形凹槽。
作为优选，所述的单向柔性条包括通过柔性铰链依次连接的三个柔顺块。
作为优选，三个耳块上均开设有相互平行且间隔设置的两条直线槽；该两条直线槽将耳块分隔为三个区域；位于两侧的区域相对于中间区域翻折变形。单向柔性条与对应的耳块的连接轴的两端分别位于该耳块的两侧区域上。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明的柔顺平行动力装置可以满足三个旋转自由度和一个z方向平移自由度的要求。z的平移方向可以根据使用者下肢的尺寸合理调整高度。三个电机分别提供x、y、z三个方向的旋转动力，其中绕y轴的旋转角度可以达到120度。z轴方向上还增加了一个弹簧阻尼装置，可以吸收大部分仪器给脚踝的冲击，从而达到全面放松踝关节的作用。
2、本发明的踝关节按摩机构可以实现z方向上的平移运动，可以根据使用者下肢的尺寸调整脚踝康复仪的位置，很好地增加了脚踝康复仪使用人群的范围。
3、本发明可以对仪器的旋转中心进行调整，使之和使用者的脚踝旋转中心重合，避免仪器旋转中心和脚踝旋转中心两者不重合带来的二次损伤。
4、本发明使用了惯性传感器，可以补偿柔顺平行动力机械装置形变产生的运动损失，使得柔顺平行动力机械装置运动更加精确化。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中纵向调节组件的结构示意图；
图3为本发明中柔顺平行动力机械装置的第一张立体图；
图4为本发明中柔顺平行动力机械装置的第二张立体图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种脚踝康复按摩椅，包括按摩椅主体1，以及并排安装在按摩椅主体1正面腿部位置的两个踝关节按摩机构。踝关节按摩机构包括柔顺平行动力机械装置2和纵向调节组件3。纵向调节组件3包括框架、滑块18、螺杆、螺母22、手轮20和安装座。框架固定在按摩椅主体1上；两个滑块18与框架的两侧分别滑动连接。安装座与两个滑块18固定。螺杆转动连接在框架上，且与固定在安装座上的螺母22构成螺旋副。手轮20固定在螺杆的顶端。框架包括z轴导轨17和支架19。Z轴导轨17用螺钉安装在支架19上。滑块18套在z轴导轨17上。纵向调节组件3工作时，转动手轮20，螺母会沿着z方向作上下平移运动；z轴上的滑块18会沿着z轴导轨17来回运动。
如图3和4所示，柔顺平行动力机械装置2安装在纵向调节组件3的安装座上，其包括U形架11、踝关节定位组件和三自由度按摩动力组件。U形架11固定安装座上。三自由度按摩动力组件包括惯性传感器4(即IMU，Inertial Measurement Unit)、脚垫板5、脚背带6、单向柔性条9、侧部块7、耳块10、y轴电机15、x轴电机16、弧形滑轨23、气囊24、外安装带25、弹簧阻尼器26和z轴电机27。
两个弧形滑轨23对称固定在U形架11两侧的底部，且内凹侧倾斜朝下设置。呈U形的外安装带25的两端与两个弧形滑轨23分别弧形滑动连接。外安装带25中部的顶面与脚垫板5的底面通过多个弹簧阻尼器26连接。弹簧阻尼器26提供了z轴平移方向上的阻尼力，这阻尼力使得踝关节按摩机构在z轴方向上(接近重力方向)拥有缓冲的功能，防止使用者脚踝遇到过大的冲击，造成二次伤害。惯性传感器4通过螺钉固定在脚垫板5的前端。脚背带6的两端均固定在脚垫板5的顶面，用于固定使用者的脚部。脚垫板5顶面的尾端固定有后跟限位部，其用于限定使用者脚后跟的位置。两个气囊24分别固定在后跟限位部的顶面两侧，用于对脚踝进行按摩。z轴电机27安装在外安装带的外侧中部，且输出轴与脚垫板5的底面中部固定。
外安装带25开设有多个沿脚垫板5长度方向设置的变形凹槽，减小外安装带25沿长度方向弯曲变形的挠度，避免外安装带25限制脚垫板5的运动。外安装带25在z轴旋转方向上有着最大的刚度，因为提供z轴旋转方向上动力的电机安装在外安装带25上，外安装带25在z旋转方向上必须有足够的刚度才能保持不变形；在x轴旋转方向上有着适当的刚度，因为提供x轴旋转方向上动力的电机会带动脚垫板5进行翻转运动，外安装带25必须在X旋转方向上具备一定的变形能力。
三个耳块10与U形架11内部的中间及两侧位置分别构成公共轴线垂直于z轴导轨17轴线的的第一转动副。U形架11内部两侧的两个耳块10相互对齐。三根单向柔性条9的一端与三个耳块10的下侧分别通过销轴构成第二转动副。
三根单向柔性条9的另一端与固定在脚垫板5尾端及两侧的三个侧部块7分别通过销轴构成第三转动副。同一单向柔性条9上的第二转动副与第三转动副的公共轴线相互平行，且均垂直于对应的第一转动副的公共轴线。
单向柔性条9能够沿长度方向弯曲变形，且不能沿其他方向弯曲或拉伸变形，其包括通过柔性铰链依次连接的三个柔顺块；单向柔性条9的两端分别固定有连接块8。连接块8用于与耳块和脚垫板5连接。
三个耳块10上均开设有相互平行且间隔设置的两条直线槽；该两条直线槽将耳块10分隔为三个区域；位于两侧的区域相对于中间区域能够进行较大幅度的翻折变形。单向柔性条9与对应的耳块10的连接轴的两端分别位于该耳块10的两侧区域上，能够跟随脚垫板5的转动而发生翻转。
y轴电机15和x轴电机16分别固定在U形架11外部的中间位置及其中一侧。y轴电机15的输出轴与对应脚垫板5后端的耳块10键连接。x轴电机16的输出轴与其中一个对应脚垫板5侧部的耳块10键连接。
柔顺平行动力机械装置工作时，X、Y二个旋转方向上的电机带动柔顺块，柔顺块再带动脚垫板5分别进行X、Y方向上的旋转运动；Z旋转方向上的电机带动脚垫板5进行Z方向上的旋转运动；弹簧阻尼器26缓冲Z轴平移方向上的外力。
踝关节定位组件包括定位杆12、指针28、脚踝套13和脚踝带14。脚踝带14的一端与脚踝套13固定，另一端与脚踝套13通过按扣连接；脚踝带14与脚踝套13能够合围形成环住使用者脚踝的脚踝限位圈；定位杆12的内端与脚踝套13的一侧固定。U形架11顶部的一侧开设有定位凹槽。指针28固定在脚踝套13的一侧，且末端朝下设置；指针28的末端到定位杆12轴线的距离等于U形架11侧部的耳块的旋转中心到U形架11上的定位凹槽底端圆弧部中心线的竖直距离；在使用过程中，定位杆12的外端卡入定位凹槽，且能够在定位凹槽内转动。
当使用者在佩戴脚踝套13时将指针28的末端与使用者的踝关节对齐，则能够让使用者的脚踝中心与U形架11侧部的耳块的旋转中心始终保持对齐；从而便于使用者正确调整脚踝套13的佩戴位置。此外，惯性传感器监测柔顺块和外安装带25变形带来的运动损失，补偿电机的旋转角度。
本发明的工作原理具体如下：
步骤一、使用者将脚踝套13戴在脚踝上，并用指针28的末端对准使用者的脚踝旋转中心；之后，使用者将脚伸入脚背带6；把定位杆12的外端套进U形架11的定位凹槽里，限定使用者脚踝旋转轴，使用者脚踝旋转中心和柔顺平行动力机械装置2的旋转中心保持相对静止(让脚踝旋转轴和康复仪旋转中心始终保持重合)。
步骤二、转动手轮20，调整柔顺平行动力机械装置2的高度，直到可以让使用者的下肢舒适摆放。
步骤三、启动x、y、z方向上的三个电机，柔顺平行动力机械装置2开始在x、y、z三个方向进行正反往复旋转运动，带动使用者的脚踝在三个方向上扭转运动，从而达到放松使用者踝关节的作用。
步骤四、惯性传感器监测柔顺平行动力机械装置2的运动损失，补偿电机旋转角度，让按摩过程更加精确高效。

Claims (9)

1.一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：包括按摩椅主体(1)，以及并排安装在按摩椅主体(1)正面腿部位置的两个踝关节按摩机构；踝关节按摩机构包括柔顺平行动力机械装置(2)；所述的柔顺平行动力机械装置(2)包括U形架(11)和三自由度按摩动力组件；U形架(11)固定安装座上；三自由度按摩动力组件包括脚垫板(5)、单向柔性条(9)、侧部块(7)、耳块(10)、y轴电机(15)、x轴电机(16)、弧形滑轨(23)、外安装带(25)、弹簧阻尼器(26)和z轴电机(27)；两个弧形滑轨(23)对称固定在U形架(11)两侧的底部；呈U形的外安装带(25)的两端与两个弧形滑轨(23)分别滑动连接；
所述外安装带(25)中部的顶面与脚垫板(5)的底面通过一个或多个弹簧阻尼器(26)连接；z轴电机(27)安装在外安装带的外侧中部，且输出轴与脚垫板(5)的底面中部固定；
三个耳块(10)与U形架(11)内部的中间及两侧位置分别构成第一转动副；三根单向柔性条(9)的一端与三个耳块(10)的下侧分别通过销轴构成第二转动副；三根单向柔性条(9)的另一端与固定在脚垫板(5)尾端及两侧分别构成第三转动副；同一单向柔性条(9)上的第二转动副与第三转动副的公共轴线相互平行，且均垂直于对应的第一转动副的公共轴线；所述的单向柔性条(9)能够沿长度方向弯曲变形；所述脚垫板(5)后端的耳块(10)由y轴电机(15)驱动；其中一个对应脚垫板(5)侧部的耳块(10)由x轴电机(16)驱动。
2.根据权利要求1所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：所述的柔顺平行动力机械装置(2)还包括踝关节定位组件；所述的踝关节定位组件包括定位杆(12)、指针(28)、脚踝套(13)和脚踝带(14)；脚踝带(14)的一端与脚踝套(13)固定，另一端与脚踝套(13)通过按扣连接；脚踝带(14)与脚踝套(13)能够合围形成环住使用者脚踝的脚踝限位圈；定位杆(12)的内端与脚踝套(13)的一侧固定；U形架(11)顶部的一侧开设有定位凹槽；指针(28)固定在脚踝套(13)的一侧，且末端朝下设置；指针(28)的末端到定位杆(12)轴线的距离等于U形架(11)侧部的耳块的旋转中心到U形架(11)上的定位凹槽底端圆弧部中心线的竖直距离；在使用过程中，定位杆(12)的外端卡入定位凹槽，且能够在定位凹槽内转动。
3.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：所述的踝关节按摩机构还包括纵向调节组件(3)；所述的纵向调节组件(3)包括框架、滑块(18)、螺杆、螺母(22)、手轮(20)和安装座；框架固定在按摩椅主体(1)上；两个滑块(18)与框架的两侧分别滑动连接；安装座与两个滑块(18)固定；螺杆转动连接在框架上，且与固定在安装座上的螺母(22)构成螺旋副；手轮(20)固定在螺杆的顶端；柔顺平行动力机械装置(2)安装在纵向调节组件(3)的安装座上。
4.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：所述脚垫板(5)的前端固定有惯性传感器(4)。
5.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：所述的脚垫板(5)上设置有脚背带(6)；所述脚背带(6)的两端均固定在脚垫板(5)的顶面。
6.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：所述脚垫板(5)顶面的后端固定有后跟限位部；后跟限位部的顶面两侧均设置有气囊(24)。
7.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：外安装带(25)开设有多个沿脚垫板(5)长度方向设置的变形凹槽。
8.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：所述的单向柔性条(9)包括通过柔性铰链依次连接的三个柔顺块。
9.根据权利要求1或2所述的一种脚踝康复按摩椅，其特征在于：三个耳块(10)上均开设有相互平行且间隔设置的两条直线槽；该两条直线槽将耳块(10)分隔为三个区域；位于两侧的区域相对于中间区域翻折变形；单向柔性条(9)与对应的耳块(10)的连接轴的两端分别位于该耳块(10)的两侧区域上。
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