CN114949726A - 一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于康复机器人技术领域，尤其涉及一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，包括移动升降底座机构；磁流伺服供液机构；横向调节机构，横向调节机构通过移动升降底座机构驱动并竖向移动；变阻尼动力机构，变阻尼动力机构通过横向调节机构驱动并水平移动，变阻尼动力机构的输出端与磁流伺服供液机构固定连接，变阻尼动力机构具有主动康复与被动康复两种模式；踝关节脚托机构，踝关节脚托机构可用来综合评定当前人体踝关节运动意图。本发明的康复运动模式丰富，康复训练场景可变，有效提升康复治疗效果。

Description

一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构
技术领域
本发明属于康复机器人技术领域，尤其涉及一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构。
背景技术
近年来，对于机器人的研究十分火热，相关的机器人技术也日益完善与成熟。机器人出现在了各行各业之中，并对人们的生活带来极大的便利。从前一些繁重重复性的工作都可以交给机器人来做，例如在工业常用的抓物机器人，工人助力机器人，还有康复医疗行业用于对患者进行康复训练的康复机器人等。
现有的踝关节康复机器人多以纯被动康复为主，采用骑行式踏板或单关节康复训练器进行踝关节以屈伸为主的康复训练，以电机驱动为主，且在训练过程中多采用站立或坐姿下对踝关节进行训练。存在康复模式较单一、训练场景固定的缺点，对于一些具有自主运动能力的神经损伤康复患者来说训练效果不佳。而现有的一些可进行主动康复训练的踝关节康复装置大多数不具有驱动能力，仅凭借患者带动机构进行固定模式的运动实现康复训练，存在着智能化程度不高、康复治疗效果无法量化等缺陷。综上，本发明涉及的一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，具有多种训练模式，主要可分为主动模式与被动模式，主动模式下患者亦可通过变阻尼装置实现主动阻抗训练，有利于患者训练踝关节肌肉群与神经康复治疗；在被动模式下同样可根据运动意图反馈与驱动动力反馈实现辅助被动训练，对具有运动意图但肌肉力量不足的康复治疗患者同样适用。
变阻尼系统的引入不仅仅丰富了康复机器人的康复运动模式，同样在治疗过程中对机器人施加于人体的驱动力进行了缓冲，能够有效的避免过大的人-机物理交互作用力，将刚性的机器人运动转化为较适合人体的柔顺运动，此过程对于柔顺机构学与人机工程学在康复机器人领域的发展具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，以解决上述问题，达到解决现有踝关节康复设备稀缺，康复运动模式不够丰富，康复训练场景单一，康复治疗效果无法量化等问题的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，包括
移动升降底座机构；
磁流伺服供液机构，所述磁流伺服供液机构固定连接在所述移动升降底座机构的一侧；
横向调节机构，所述横向调节机构固定连接在所述移动升降底座机构上，所述横向调节机构通过所述移动升降底座机构驱动并竖向移动；
变阻尼动力机构，所述变阻尼动力机构固定连接在所述横向调节机构的顶面，所述变阻尼动力机构通过所述横向调节机构驱动并水平移动，所述变阻尼动力机构的输出端与所述磁流伺服供液机构固定连接，所述变阻尼动力机构具有主动康复与被动康复两种模式；
踝关节脚托机构，所述踝关节脚托机构固定连接在所述磁流伺服供液机构的输出端，所述踝关节脚托机构可用来综合评定当前人体踝关节运动意图。
优选的，所述磁流伺服供液机构包括固定连接在所述移动升降底座机构一侧的磁流液箱、固定连接在所述横向调节机构底面的伺服溢流阀、固定连接在所述变阻尼动力机构输出端的磁流变液阻尼器，所述磁流液箱、伺服溢流阀与所述磁流变液阻尼器之间通过导液管连通。
优选的，所述磁流变液阻尼器内开设有磁流变液容腔，所述磁流变液容腔贯穿有阻尼器输出轴，所述阻尼器输出轴与所述磁流变液容腔侧壁之间设置有电磁体，所述磁流变液容腔的一侧连接有阻尼器供电接口，所述磁流变液容腔的另一侧开设有供液口，所述阻尼器输出轴的输入端与所述变阻尼动力机构的输出端固定连接，所述阻尼器输出轴的输出端与所述踝关节脚托机构固定连接。
优选的，所述变阻尼动力机构包括伺服电机、第二弹性联轴器、第三弹性联轴器与轴承座，所述伺服电机通过伺服电机支撑座固定连接在所述横向调节机构的顶面，所述伺服电机的输出轴与所述第二弹性联轴器的输入轴固定连接，所述第二弹性联轴器的输出轴与所述第三弹性联轴器的输入轴之间固定连接有动态扭矩传感器，所述第三弹性联轴器的输出轴贯穿所述轴承座固定连接有谐波减速器的输入轴，所述第三弹性联轴器的输出轴与所述谐波减速器的输入轴之间固定连接有电磁离合器，所述动态扭矩传感器、轴承座与所述谐波减速器固定连接在所述横向调节机构的顶面，所述谐波减速器的输出轴与所述阻尼器输出轴的输入端固定连接。
优选的，所述踝关节脚托机构包括脚托支撑件，所述脚托支撑件的一侧底部固定连接有等高的第一压力传感器与第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的顶面固定连接有同一脚托中板，所述脚托中板的顶面转动连接有脚托，所述脚托的底端穿过所述脚托中板且与所述脚托支撑件的一侧底部之间设置有限位组件，所述阻尼器输出轴的输出端与所述脚托支撑件的另一侧垂直固定连接。
优选的，所述限位组件包括固定连接在所述脚托底面的脚托旋转轴、固定连接在所述脚托旋转轴侧面的内外旋限位销、竖向固定连接在所述脚托支撑件一侧底部顶面的内旋定位销与外旋定位销，所述脚托旋转轴贯穿所述脚托中板，所述内外旋限位销水平设置且位于所述内旋定位销与所述外旋定位销之间。
优选的，所述移动升降底座机构包括底座安装板，所述底座安装板的顶面竖向固定连接有升降机构安装板，所述升降机构安装板的一侧固定连接有平行设置的两组升降直线导轨，所述升降机构安装板的一侧转动连接有丝杠，所述升降机构安装板的一侧固定连接有步进电机，所述步进电机的输出轴与所述丝杠的一端固定连接，两组所述升降直线导轨上滑动连接有升降板，所述升降板的一侧螺纹套设在所述丝杠的中端，所述升降板的另一侧与所述横向调节机构固定连接。
优选的，所述横向调节机构包括固定连接在所述升降板远离所述升降直线导轨一侧的升降动平台，所述升降动平台的顶面固定连接有水平导轨，所述水平导轨上滑动连接有水平调节板，所述水平调节板的一侧固定连接有止动销安装板，所述止动销安装板与所述升降动平台之间设置有定位组件。
优选的，所述定位组件包括止动销与开设在所述升降动平台顶面的若干定位孔，所述止动销的底端穿过所述止动销安装板的一侧底部且位于任一所述定位孔内，所述止动销的底端与所述止动销安装板的一侧底部之间固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧套设在所述止动销的外侧。
本发明具有如下技术效果：移动升降底座机构具有调节垂直高度的功能，对于不同训练场景患者可调节至不同高度，如病床旁康复患者可调节至床体平行高度，轮椅或康复科室患者可调节至坐姿踝关节高度等；磁流伺服供液机构具有伺服调节磁流液流量与流速的功能；横向调节机构主要用于调节末端踝关节脚托机构的水平位置，通过手动调节与自锁的方式进行水平定位，使踝关节脚托机构能够更好的对应康复训练患者的踝关节位置，且可有效避免机构与康复护理病床、护理座椅、患者轮椅等之间发生的干涉问题；变阻尼动力机构主要具有主动康复与被动康复两种模式，在被动康复模式下，使患者踝关节减速后进行有效的屈伸训练，锻炼患者踝关节附近肌肉群与肌肉力量功能；踝关节脚托机构可用来综合评定当前人体踝关节运动意图以及屈伸方向康复训练，有效提升患者的恢复效率；整体上，本发明的康复运动模式丰富，康复训练场景可变，有效提升康复治疗效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明磁流变阻尼主被动踝关节康复机构立体结构示意图；
图2为移动升降底座机构立体结构示意图；
图3为升降机构立体结构示意图；
图4为升降机构立体剖面示意图；
图5为磁流伺服供液机构立体结构示意图；
图6为磁流变液阻尼器立体结构示意图；
图7为磁流变液阻尼器剖面结构示意图；
图8为横向调节机构立体结构示意图；
图9为变阻尼动力机构立体结构示意图；
图10为变阻尼动力机构剖面结构示意图；
图11为踝关节脚托机构立体结构示意图；
图12为踝关节脚托机构拆解结构示意图；
其中，1、移动升降底座机构；2、磁流伺服供液机构；3、横向调节机构；4、变阻尼动力机构；5、踝关节脚托机构；1.1、底座安装板；1.2、点控脚轮；1.3、升降机构安装板；1.4、升降机构固定板；1.5、升降板；1.6、步进电机；1.7、升降直线导轨；1.8、升降滑块；1.9、丝杠；1.10、丝杠支撑板；1.11、滚珠滑块；1.12、步进电机支撑座；1.13、第一深沟球轴承；1.14、第二深沟球轴承；1.15、第一弹性联轴器；2.1、磁流液箱；2.2、导液管；2.3、伺服溢流阀；2.4、磁流变液阻尼器；2.5、阻尼器输出轴；2.6、电磁体；2.7、阻尼器供电接口；2.8、磁流变液容腔；2.9、供液口；3.1、升降动平台；3.2、水平导轨；3.3、水平滑块；3.4、水平调节板；3.5、止动销安装板；3.6、止动销；3.7、复位弹簧；4.1、离合器安装座；4.2、伺服电机支撑座；4.3、动态扭矩传感器；4.4、轴承座；4.5、伺服电机；4.6、第二弹性联轴器；4.7、第三弹性联轴器；4.8、谐波减速器；4.9、阻尼器安装法兰；4.10、第三深沟球轴承；4.11、第四深沟球轴承；4.12、离合转子；4.13、电磁离合器；4.14、第五深沟球轴承；5.1、脚托连接法兰；5.2、脚托支撑件；5.3、第一压力传感器；5.4、第二压力传感器；5.5、脚托中板；5.6、脚托；5.7、脚托旋转轴；5.8、第六深沟球轴承；5.9、内外旋限位销；5.10、内旋定位销；5.11、外旋定位销。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-12所示，本发明提供了一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，包括
移动升降底座机构1；
磁流伺服供液机构2，磁流伺服供液机构2固定连接在移动升降底座机构1的一侧；
横向调节机构3，横向调节机构3固定连接在移动升降底座机构1上，横向调节机构3通过移动升降底座机构1驱动并竖向移动；
变阻尼动力机构4，变阻尼动力机构4固定连接在横向调节机构3的顶面，变阻尼动力机构4通过横向调节机构3驱动并水平移动，变阻尼动力机构4的输出端与磁流伺服供液机构2固定连接，变阻尼动力机构4具有主动康复与被动康复两种模式；
踝关节脚托机构5，踝关节脚托机构5固定连接在磁流伺服供液机构2的输出端，踝关节脚托机构5可用来综合评定当前人体踝关节运动意图。
移动升降底座机构1具有调节垂直高度的功能，对于不同训练场景患者可调节至不同高度，如病床旁康复患者可调节至床体平行高度，轮椅或康复科室患者可调节至坐姿踝关节高度等；磁流伺服供液机构2具有伺服调节磁流液流量与流速的功能；横向调节机构3主要用于调节末端踝关节脚托机构5的水平位置，通过手动调节与自锁的方式进行水平定位，使踝关节脚托机构5能够更好的对应康复训练患者的踝关节位置，且可有效避免机构与康复护理病床、护理座椅、患者轮椅等之间发生的干涉问题；变阻尼动力机构4主要具有主动康复与被动康复两种模式，在被动康复模式下，使患者踝关节减速后进行有效的屈伸训练，锻炼患者踝关节附近肌肉群与肌肉力量功能；踝关节脚托机构5可用来综合评定当前人体踝关节运动意图以及屈伸方向康复训练，有效提升患者的恢复效率；整体上，本发明的康复运动模式丰富，康复训练场景可变，有效提升康复治疗效果。
进一步优化方案，磁流伺服供液机构2包括固定连接在移动升降底座机构1一侧的磁流液箱2.1、固定连接在横向调节机构3底面的伺服溢流阀2.3、固定连接在变阻尼动力机构4输出端的磁流变液阻尼器2.4，磁流液箱2.1、伺服溢流阀2.3与磁流变液阻尼器2.4之间通过导液管2.2连通。
通过伺服溢流阀2.3控制导液管2.2内流量与流速的变化，从而控制流入磁流变液阻尼器2.4的磁流变液流体填充率与液体内部压强，直接影响到磁流变液阻尼器2.4的阻尼变化，当磁流液体流量增大、流速减缓时，磁流变液阻尼器2.4中的液体填充率与内部压强较大，磁流变液阻尼器2.4整体阻尼增大；当磁流液体流量减小、流速减缓时，液体填充率与内部压强降低，磁流变液阻尼器2.4阻尼减小。
进一步优化方案，磁流变液阻尼器2.4内开设有磁流变液容腔2.8，磁流变液容腔2.8贯穿有阻尼器输出轴2.5，阻尼器输出轴2.5与磁流变液容腔2.8侧壁之间设置有电磁体2.6，磁流变液容腔2.8的一侧连接有阻尼器供电接口2.7，磁流变液容腔2.8的另一侧开设有供液口2.9，阻尼器输出轴2.5的输入端与变阻尼动力机构4的输出端固定连接，阻尼器输出轴2.5的输出端与踝关节脚托机构5固定连接。
磁流变液阻尼器2.4为患者康复训练过程施加相应阻尼，使患者达到阻抗主动训练模式，磁流变液阻尼器2.4通过伺服溢流阀2.3调节流量流速等磁流变液填充比与内压；同时在电磁体2.6磁场强度大小改变下磁流变液粘滞阻尼系数发生改变，这是由磁流变液自身特性决定的，当磁场强度增强时，磁流液粘滞阻尼系数增大，磁流变液阻尼器2.4整体阻尼提高；当磁场强度减弱时，磁流液粘滞阻尼系数减小，磁流变液阻尼器2.4阻尼效果下降；通过伺服溢流阀2.3与电磁体2.6综合调节磁流变液阻尼器2.4阻尼大小。
进一步优化方案，变阻尼动力机构4包括伺服电机4.5、第二弹性联轴器4.6、第三弹性联轴器4.7与轴承座4.4，伺服电机4.5通过伺服电机支撑座4.2固定连接在横向调节机构3的顶面，伺服电机4.5的输出轴与第二弹性联轴器4.6的输入轴固定连接，第二弹性联轴器4.6的输出轴与第三弹性联轴器4.7的输入轴之间固定连接有动态扭矩传感器4.3，第三弹性联轴器4.7的输出轴贯穿轴承座4.4固定连接有谐波减速器4.8的输入轴，第三弹性联轴器4.7的输出轴与谐波减速器4.8的输入轴之间固定连接有电磁离合器4.13，动态扭矩传感器4.3、轴承座4.4与谐波减速器4.8固定连接在横向调节机构3的顶面，谐波减速器4.8的输出轴与阻尼器输出轴2.5的输入端固定连接。
变阻尼动力机构4主要具有主动康复与被动康复两种模式切换，其区别在于康复训练过程中是否需要施加外部助力协助患者进行目标动作的达成。通过伺服电机4.5发送位置信息使患者踝关节经谐波减速器4.8减速后进行有效的屈伸训练，锻炼患者踝关节附近肌肉群与肌肉力量功能，是本机构的被动康复训练过程，在此过程中患者康复训练任务需在电机扭矩传动下协助完成，阻尼系统在此过程中起到动力缓冲的作用，防止突然施加或停止的外部力矩对患者踝关节运动造成的影响。在电磁离合器4.13通电并使驱动动力与患者踝关节脱离后，切换为主动训练模式，患者的康复训练过程完全依赖于自身踝关节运动，适用于康复中后期患者训练任务，在此过程中需要患者具备较强的肌肉力量，以保证训练目标任务的达成，此时阻尼系统在过程中起到施加外部阻力的作用，可通过不同阶段患者肌肉力量评估指标为其设置不同程度的运动阻力，以保证最大程度的康复训练效果。
进一步优化方案，谐波减速器4.8通过离合器安装座4.1固定连接在横向调节机构3的顶面，谐波减速器4.8的输出端固定连接有阻尼器安装法兰4.9，磁流变液阻尼器2.4固定连接在阻尼器安装法兰4.9远离谐波减速器4.8的一侧；动态扭矩传感器4.3的两侧分别设置有第三深沟球轴承4.10与第四深沟球轴承4.11，伺服电机4.5的输出轴与伺服电机支撑座4.2之间设置有第三深沟球轴承4.10，轴承座4.4的固定连接有第四深沟球轴承4.11，第四深沟球轴承4.11固定套设置在第三弹性联轴器4.7的输出轴外侧，电磁离合器4.13的离合转子4.12固定连接在第三弹性联轴器4.7的输出轴的外侧，离合器安装座4.1内固定连接有第五深沟球轴承4.14，第五深沟球轴承4.14固定套设在第三弹性联轴器4.7的输出轴外侧。
进一步优化方案，踝关节脚托机构5包括脚托支撑件5.2，脚托支撑件5.2的一侧底部固定连接有等高的第一压力传感器5.3与第二压力传感器5.4，第一压力传感器5.3与第二压力传感器5.4的顶面固定连接有同一脚托中板5.5，脚托中板5.5的顶面转动连接有脚托5.6，脚托5.6的底端穿过脚托中板5.5且与脚托支撑件5.2的一侧底部之间设置有限位组件，阻尼器输出轴2.5的输出端与脚托支撑件5.2的另一侧垂直固定连接。
踝关节脚托机构5可通过底部前后分布安装的第一压力传感器5.3、第二压力传感器5.4测定的压力差综合评定当前人体踝关节运动意图，限位组件可以限制脚托5.6内旋和外旋的角度，避免康复过程中足部产生不适感。
进一步优化方案，限位组件包括固定连接在脚托5.6底面的脚托旋转轴5.7、固定连接在脚托旋转轴5.7侧面的内外旋限位销5.9、竖向固定连接在脚托支撑件5.2一侧底部顶面的内旋定位销5.10与外旋定位销5.11，脚托旋转轴5.7贯穿脚托中板5.5，内外旋限位销5.9水平设置且位于内旋定位销5.10与外旋定位销5.11之间。
内外旋限位销5.9限制在内旋定位销5.10与外旋定位销5.11之间，更好地保证内外旋运动不会超过人体活动范围，更加安全。
进一步优化方案，脚托旋转轴5.7的外侧面固定套设有第六深沟球轴承5.8，第六深沟球轴承5.8的外圈固定连接在脚托中板5.5上，脚托支撑件5.2远离脚托5.6的一侧固定连接有脚托连接法兰5.1，阻尼器输出轴2.5的输出端与脚托连接法兰5.1固定连接。
进一步优化方案，移动升降底座机构1包括底座安装板1，底座安装板1的顶面竖向固定连接有升降机构安装板3，升降机构安装板3的一侧通过升降机构固定板4固定连接有平行设置的两组升降直线导轨7，升降机构安装板3的一侧通过两组丝杠支撑板10转动连接有丝杠9，升降机构安装板3的一侧固定连接有步进电机6，步进电机6的输出轴与丝杠9的一端固定连接，两组升降直线导轨7上通过若干升降滑块8滑动连接有升降板5，升降板5的一侧通过滚珠滑块11螺纹套设在丝杠9的中端，升降板5的另一侧与横向调节机构3固定连接，两组丝杠支撑板10分别固定连接在升降机构固定板4的一侧，丝杠9位于两组升降直线导轨7之间。
进一步优化方案，丝杠9的两端外侧分别固定套设有第一深沟球轴承13与第二深沟球轴承14，第一深沟球轴承13与第二深沟球轴承14的外圈分别与两组丝杠支撑板10固定连接；步进电机6的输出轴与丝杠9之间固定连接有第一弹性联轴器15。
进一步优化方案，横向调节机构3包括固定连接在升降板5远离升降直线导轨7一侧的升降动平台3.1，升降动平台3.1的顶面固定连接有水平导轨3.2，水平导轨3.2上通过水平滑块3.3滑动连接有水平调节板3.4，水平调节板3.4的一侧固定连接有止动销安装板3.5，止动销安装板3.5与升降动平台3.1之间设置有定位组件。
通过手动操作便于调节水平调节板3.4的位置，从而调节末端踝关节脚托机构5的水平位置，定位组件通过手动调节与自锁的方式进行水平定位，使踝关节脚托机构5能够更好的对应康复训练患者的踝关节位置，从而达到有效避免机构与康复护理病床、护理座椅、患者轮椅等之间发生干涉问题的技术效果。
进一步优化方案，定位组件包括止动销3.6与开设在升降动平台3.1顶面的若干定位孔(图中未标记)，止动销3.6的底端穿过止动销安装板3.5的一侧底部且位于任一定位孔内，止动销3.6的底端与止动销安装板3.5的一侧底部之间固定连接有复位弹簧3.7，复位弹簧3.7套设在止动销3.6的外侧。
初始状态止动销3.6位于其中一个定位孔内，复位弹簧3.7为压缩状态；手动拿起止动销3.6，使止动销3.6的底端脱离定位孔，复位弹簧3.7继续被压缩，此时可以调节水平调节板3.4的位置，调节到位后松开止动销3.6，在复位弹簧3.7的弹力作用下落入对应的定位孔内，实现调节末端踝关节脚托机构5的水平位置的目的。
进一步优化方案，底座安装板1.1的底部固定连接有若干点控脚轮，底座安装板1.1的一侧设置有两个叉体结构，用来推入病床下方且保证整体机构重心平衡。
进一步优化方案，本发明的阻尼调节具体过程如下：以被动康复训练为例，康复训练患者需进行持续的踝关节往复屈伸运动，在运动过程中，患者踝关节运动由“跖屈”至“背伸”或由“背伸”至“跖屈”时，动力系统驱动角速度方向迅速更改，由此易发生短暂的冲击与震荡，磁流变液阻尼器2.4需调节阻尼以缓冲部分冲击，此过程中阻尼调节应以当前被动训练任务为参考。若患者为前中期康复训练，伺服电机4.5转速较低，此时动力系统自身冲击较小，磁流变液阻尼器2.4可调节至低阻尼或无阻尼，以保证康复运动与处方重合性；若患者为中后期康复训练，伺服电机4.5转速较高，此时动力系统自身冲击较大，磁流变液阻尼器2.4可调节至强阻尼，以最大限度避免反复冲击对患者康复运动过程的影响。
进一步优化方案，本发明的阻尼调节具体过程如下：以主动康复训练为例，康复训练患者根据自身肌肉力量进行康复训练，患者或治疗师根据当前运动情况评判增大或减小训练强度，磁流变液阻尼器2.4需调节阻尼以满足患者预期训练阻抗力矩。若患者为前中期康复训练，肌肉力量不足，磁流变液阻尼器2.4需调节至弱阻尼或无阻尼，以减轻患者负担，保证康复运动过程完整性；若患者为中后期康复训练，肌肉力量较强，磁流变液阻尼器2.4可调节至强阻尼，以最大限度锻炼患者踝关节运动肌肉群。
进一步优化方案，本发明的磁流变液阻尼器2.4控制基本流程如下：以被动康复训练为例，伺服电机4.5转速与阻尼器2.4阻尼大小均由控制器直接控制，在控制器下发指令，伺服电机4.5低转速运行状态下，控制器同时对伺服溢流阀2.3与电磁体2.6下发指令，使磁流变液阻尼器2.4调节至低阻尼或无阻尼；伺服电机4.5高转速运行状态下，控制器同时对伺服溢流阀2.3与电磁体2.6下发指令，使阻尼器2.4调节至强阻尼。
进一步优化方案，本发明的磁流变液阻尼器2.4控制基本流程如下：以主动康复训练为例，第一压力传感器5.3与第二压力传感器5.4将当前实时压力测量后反馈至控制器，控制器根据压力实时变化调节磁流变液阻尼器2.4阻尼大小。若当前踝关节为跖屈训练，当第二压力传感器5.4压力增大、第一压力传感器5.3压力减小时，说明患者跖屈运动意图强于当前训练任务，此时可由控制器对伺服溢流阀2.3与电磁体2.6下发指令调节增加磁流变液阻尼器2.4阻尼，反之则降低阻尼；若当前踝关节为背伸训练，当第二压力传感器5.4压力减小、第一压力传感器5.3压力增大时，说明患者背伸运动意图强于当前训练任务，此时可由控制器对伺服溢流阀2.3与电磁体2.6下发指令调节增加磁流变液阻尼器2.4阻尼，反之则降低阻尼。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：包括
移动升降底座机构(1)；
磁流伺服供液机构(2)，所述磁流伺服供液机构(2)固定连接在所述移动升降底座机构(1)的一侧；
横向调节机构(3)，所述横向调节机构(3)固定连接在所述移动升降底座机构(1)上，所述横向调节机构(3)通过所述移动升降底座机构(1)驱动并竖向移动；
变阻尼动力机构(4)，所述变阻尼动力机构(4)固定连接在所述横向调节机构(3)的顶面，所述变阻尼动力机构(4)通过所述横向调节机构(3)驱动并水平移动，所述变阻尼动力机构(4)的输出端与所述磁流伺服供液机构(2)固定连接，所述变阻尼动力机构(4)具有主动康复与被动康复两种模式；
踝关节脚托机构(5)，所述踝关节脚托机构(5)固定连接在所述磁流伺服供液机构(2)的输出端，所述踝关节脚托机构(5)可用来综合评定当前人体踝关节运动意图。
2.根据权利要求1所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述磁流伺服供液机构(2)包括固定连接在所述移动升降底座机构(1)一侧的磁流液箱(2.1)、固定连接在所述横向调节机构(3)底面的伺服溢流阀(2.3)、固定连接在所述变阻尼动力机构(4)输出端的磁流变液阻尼器(2.4)，所述磁流液箱(2.1)、伺服溢流阀(2.3)与所述磁流变液阻尼器(2.4)之间通过导液管(2.2)连通。
3.根据权利要求2所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述磁流变液阻尼器(2.4)内开设有磁流变液容腔(2.8)，所述磁流变液容腔(2.8)贯穿有阻尼器输出轴(2.5)，所述阻尼器输出轴(2.5)与所述磁流变液容腔(2.8)侧壁之间设置有电磁体(2.6)，所述磁流变液容腔(2.8)的一侧连接有阻尼器供电接口(2.7)，所述磁流变液容腔(2.8)的另一侧开设有供液口(2.9)，所述阻尼器输出轴(2.5)的输入端与所述变阻尼动力机构(4)的输出端固定连接，所述阻尼器输出轴(2.5)的输出端与所述踝关节脚托机构(5)固定连接。
4.根据权利要求3所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述变阻尼动力机构(4)包括伺服电机(4.5)、第二弹性联轴器(4.6)、第三弹性联轴器(4.7)与轴承座(4.4)，所述伺服电机(4.5)通过伺服电机支撑座(4.2)固定连接在所述横向调节机构(3)的顶面，所述伺服电机(4.5)的输出轴与所述第二弹性联轴器(4.6)的输入轴固定连接，所述第二弹性联轴器(4.6)的输出轴与所述第三弹性联轴器(4.7)的输入轴之间固定连接有动态扭矩传感器(4.3)，所述第三弹性联轴器(4.7)的输出轴贯穿所述轴承座(4.4)固定连接有谐波减速器(4.8)的输入轴，所述第三弹性联轴器(4.7)的输出轴与所述谐波减速器(4.8)的输入轴之间固定连接有电磁离合器(4.13)，所述动态扭矩传感器(4.3)、轴承座(4.4)与所述谐波减速器(4.8)固定连接在所述横向调节机构(3)的顶面，所述谐波减速器(4.8)的输出轴与所述阻尼器输出轴(2.5)的输入端固定连接。
5.根据权利要求3所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述踝关节脚托机构(5)包括脚托支撑件(5.2)，所述脚托支撑件(5.2)的一侧底部固定连接有等高的第一压力传感器(5.3)与第二压力传感器(5.4)，所述第一压力传感器(5.3)与所述第二压力传感器(5.4)的顶面固定连接有同一脚托中板(5.5)，所述脚托中板(5.5)的顶面转动连接有脚托(5.6)，所述脚托(5.6)的底端穿过所述脚托中板(5.5)且与所述脚托支撑件(5.2)的一侧底部之间设置有限位组件，所述阻尼器输出轴(2.5)的输出端与所述脚托支撑件(5.2)的另一侧垂直固定连接。
6.根据权利要求5所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述限位组件包括固定连接在所述脚托(5.6)底面的脚托旋转轴(5.7)、固定连接在所述脚托旋转轴(5.7)侧面的内外旋限位销(5.9)、竖向固定连接在所述脚托支撑件(5.2)一侧底部顶面的内旋定位销(5.10)与外旋定位销(5.11)，所述脚托旋转轴(5.7)贯穿所述脚托中板(5.5)，所述内外旋限位销(5.9)水平设置且位于所述内旋定位销(5.10)与所述外旋定位销(5.11)之间。
7.根据权利要求1所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述移动升降底座机构(1)包括底座安装板(1.1)，所述底座安装板(1.1)的顶面竖向固定连接有升降机构安装板(1.3)，所述升降机构安装板(1.3)的一侧固定连接有平行设置的两组升降直线导轨(1.7)，所述升降机构安装板(1.3)的一侧转动连接有丝杠(1.9)，所述升降机构安装板(1.3)的一侧固定连接有步进电机(1.6)，所述步进电机(1.6)的输出轴与所述丝杠(1.9)的一端固定连接，两组所述升降直线导轨(1.7)上滑动连接有升降板(1.5)，所述升降板(1.5)的一侧螺纹套设在所述丝杠(1.9)的中端，所述升降板(1.5)的另一侧与所述横向调节机构(3)固定连接。
8.根据权利要求7所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述横向调节机构(3)包括固定连接在所述升降板(1.5)远离所述升降直线导轨(1.7)一侧的升降动平台(3.1)，所述升降动平台(3.1)的顶面固定连接有水平导轨(3.2)，所述水平导轨(3.2)上滑动连接有水平调节板(3.4)，所述水平调节板(3.4)的一侧固定连接有止动销安装板(3.5)，所述止动销安装板(3.5)与所述升降动平台(3.1)之间设置有定位组件。
9.根据权利要求8所述的磁流变阻尼主被动踝关节康复机构，其特征在于：所述定位组件包括止动销(3.6)与开设在所述升降动平台(3.1)顶面的若干定位孔，所述止动销(3.6)的底端穿过所述止动销安装板(3.5)的一侧底部且位于任一所述定位孔内，所述止动销(3.6)的底端与所述止动销安装板(3.5)的一侧底部之间固定连接有复位弹簧(3.7)，所述复位弹簧(3.7)套设在所述止动销(3.6)的外侧。
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