CN116035866B - 一种踝关节康复机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种踝关节康复机器人，包括：用以固定患者脚踝部位的脚部固定装置、若干个位移促动器、导向支撑组件、上下相对布置的康复静平台和康复动平台，及旋转机构；所述旋转机构的旋转中心高于所述脚部固定装置的任一位置。本发明提供的踝关节康复机器人更符合人机工程学，提高了运动康复效果。

Description

一种踝关节康复机器人
技术领域
本申请涉及关节医疗康复的技术领域，具体涉及一种踝关节康复机器人。
背景技术
踝关节是人体的重要关节之一，随着全民运动的兴起和人口老龄化问题的加剧，踝关节损伤的及康复的问题日益受到重视。近年来，为了帮助运动障碍患者获得科学有效的康复训练，国内外学者对辅助训练机构进行了大量的研究。
随着机器人技术的快速发展，国内外研究人员将现代生物医学工程和机器人技术结合的康复治疗机器人已经成为医疗行业前沿技术的焦点领域。集医疗和机电一体的康复机器人可以根据患者身体数据，调节最佳的训练参数，尽可能模拟专业康复治疗方式，达到活动主要关节和主要肌肉群的目的。
目前，踝关节康复机器人普遍存在自由度不足或冗余、人机交互性差、安全保障不足等方面的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明为了解决上述问题，提供了一种新的3-URPU/RRP结构的踝关节康复机器人。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
一种踝关节康复机器人，包括：用以固定患者脚踝部位的脚部固定装置、若干个位移促动器、导向支撑组件、上下相对布置的康复静平台和康复动平台；所述脚部固定装置可拆卸地连接于所述康复动平台上；所述位移促动器的底部与所述康复静平台连接，所述位移促动器的顶部与所述康复动平台连接，所述若干个位移促动器的底部均布在所述康复静平台的周向，所述若干个位移促动器的顶部均布在所述康复动平台的周向；所述旋转机构的旋转中心高于所述脚部固定装置的任一位置；所述旋转机构至少由两个转动副形成，且两个所述转动副的轴线呈异面垂直；所述康复动平台上设有第一动平台立板和第二动平台立板，所述第一动平台立板和所述第二动平台立板分别位于所述脚部固定装置的两侧，且所述第一动平台立板和所述第二动平台立板分别与所述旋转机构连接；所述导向支撑组件位于所述踝关节康复机器人整体的中心线上，所述导向支撑组件的底部与所述康复静平台的中心连接，所述导向支撑组件的顶部与所述康复动平台的中心连接，所述导向支撑组件的上端与所述旋转机构的下端相接，所述导向支撑组件可向所述旋转机构提供支撑力，在所述导向支撑组件的作用力下，所述康复动平台与所述脚部固定装置之间具有±50mm范围的高度调整能力。
优选地，所述旋转机构包括第一支撑工装、第一轴承座、第二支撑工装及第二轴承座，所述第一支撑工装置于所述第二支撑工装的下方，所述第一支撑工装与所述导向支撑组件相连，所述第一支撑工装与所述第二支撑工装通过所述第一轴承座连接，所述第二支撑工装与所述康复动平台通过所述第二轴承座连接。
优选地，所述第一支撑工装为L型支撑工装，所述L型支撑工装包括L型立板和L型底板，所述第二支撑工装的底面为T型，所述T型的三个端点分别垂直立有第一立板、第二立板和第三立板，所述L型立板与所述第一立板相连，所述第二立板和所述第一动平台立板相连，所述第三立板与所述第二动平台立板相连。
优选地，所述第一轴承座为内径20mm的双深沟球轴承，所述第二轴承座为内径12mm的双深沟球轴承。
优选地，所述导向支撑组件包括被动移动副和支柱，所述被动移动副包括至少2根直线导轨和至少2个直线轴承，每个直线导轨的中间位置设有至少一个直线轴承，所述直线导轨与所述康复静平台相连，所述直线轴承通过所述支柱与所述旋转机构连接。
优选地，所述脚部固定装置的至少一侧边缘和后边缘上分别设置有静态扭矩传感器。
优选地，所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高100mm-116mm。优选地所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高102mm-114mm，进一步优选为104mm-112mm，进一步优选为106mm-110mm。本发明提供的新型脚踝康复装置采用一种新型的3-URPU/RRP构型，相较于常规的3-UPU/S构型，该构型的动平台的旋转机构至少由两个转动副构成，置于脚踏板上方100mm-116mm处，即脚部置于脚踏板时，旋转中心与踝关节可实现同等高度，更符合人机工程学，提高了运动康复效果。尤其当动平台的旋转中心置于脚踏板上方108mm时，更好地提高了运动康复效果。
优选地，所述踝关节康复机器人采用3-URPU/RRP构型，由三个主动位移促动器和一个被动导向支撑组件组成，并通过倾斜安装面与运动康复动、静平台来实现固连；其中，位移促动器底部设计有被动柔顺组件，便于实现柔顺控制，导向支撑组件可被动实现伸缩，且为伸缩提供导向作用，提高本发明针对不同人群的适应性，并保证整体刚度，在动平台上置有脚踏板组件，并通过扭矩传感器实现力反馈便于康复过程的交互控制、效果评估以及提供安全保障。本发明结构紧凑、控制效果好、安全可靠，可以更好地满足踝关节的康复需求。
优选地，所述位移促动器的数量为3个，且每个所述位移移动器自下至上设置有被动柔顺组件、电机舱、连接舱、丝杠、丝杠螺母、促动器外壳及伸缩活动体。
优选为，所述被动移动副包括至少2根直线导轨和至少2个直线轴承，且所述直线导轨的数量和所述直线轴承的数量相等，用于提供所述康复动平台及与其相连的脚部固定装置±50mm范围的高度调整能力。进一步优选为，所述被动移动副包括2根-4根直线导轨和2个-4个直线轴承，且所述直线导轨的数量和所述直线轴承的数量相等，用于提供所述康复动平台及与其相连的脚部固定装置±45mm范围的高度调整能力，进一步优选为±43mm，再进一步优选为±42mm，再进一步优选为±41mm。
再进一步优选为，所述被动移动副包括2根直线导轨和2个直线轴承，用于提供所述康复动平台及与其相连的脚部固定装置±40.5mm范围的高度调整能力。为了满足不同人群小腿长度差异，提供本发明的适用性，导向支撑组件设计有两根直线导轨与两个直线轴承作为被动移动副，由三个位移促动器同时伸长或缩短，在导向支撑组件的自由度限制下，提供动平台及与其相连的脚部固定装置±40.5mm范围的高度调整能力，在调整到位后，在该位置锁紧，位移促动器将此时位置作为初始位置，运动功能康复动作将基于此高度进行，从而满足不同人群的需求。
优选地，所述脚部固定装置通过中虎克铰与所述康复动平台的中心位置连接。这里的中虎克铰中的“中”仅用于区别于结构中的其他虎克铰。
本发明所提供的新型的踝关节康复机器人采用3-URPU/RRP构型，相较于现有技术中的3-UPU/S或3-UPRU/S构型的踝关节康复机器人具有良好的有益效果，本发明所提供的踝关节康复机器人的康复动平台的旋转中心置于所述脚部固定装置的上方，所述旋转机构的旋转中心高于所述脚部固定装置，当用户的脚部置于所述脚部固定装置上时，可实现旋转中心与踝关节两者位于同等高度，更符合人机工程学，有效地提高了运动康复效果。其中，构型中的U代表虎克铰副，RP代表转动和移动的耦合副，P代表移动副，RR代表两个转动副叠加，S代表球铰副，RRP代表被动转动副和移动副。所以，3-UPU/S表示三条两端为虎克铰中间为移动副的支链；3-UPRU/S表示三条两端为虎克铰中间为旋转移动耦合副的支链，一条只有一端为球铰副的支链；3-URPU/RRP表示三条两端为虎克铰中间为转动和移动耦合副的主动运动支链和一条两个转动副和一个移动副叠加的被动运动支链。
上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。
附图说明
附图仅用于示出本发明具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。
图1为具体实施方式所述踝关节康复机器人的示意图；
图2为现有常规3-UPU/S康复机器人构型图；
图3为现有常规3-UPRU/S康复机器人构型图；
图4为本发明所述3-URPU/RRP康复机器人构型图；
图5为具体实施方式所述旋转机构的结构示意图；
图6为具体实施方式所述导向支撑组件的结构示意图；
图7为具体实施方式所述康复动平台的结构示意图；
图8为具体实施方式所述位移促动器外部结构示意图；
图9为具体实施方式所述位移促动器剖视图；
图10为传统促动器的结构简图；
图11为本发明一具体实施例的被动柔顺组件的结构简图；
图12为本发明一具体实施例的位移促动器的结构简图。
其中的附图标记包括：
100、踝关节康复机器人，1、康复静平台，2、下虎克铰，3、位移促动器，3-1、位移促动器的法兰，3-2、被动柔顺组件，3-2-1、阻尼筒，3-2-2、拉压弹簧，3-3、电机舱，3-4、电机舱上盖，3-5、连接舱，3-6、促动器外壳，3-7、伸缩活动体，3-8、电机，3-9、谐波减速器，3-10、联轴器，3-11、轴承座，3-12、丝杠，3-13、丝杠螺母，3-14、康复动平台的竖直立柱，4、上虎克铰，5、导向支撑组件，5-1、L型工装，5-2、导轨支座，5-4、直线导轨，5-5、支柱，5-7、螺纹杆，5-8、锁紧块，6、康复动平台，61、第一动平台立板，62、第二动平台立板，7、脚部固定装置，7-1脚踏板，7-2、法兰座，7-3、中虎克铰，7-4、静态扭矩传感器，8、旋转机构，8-1、第一支撑工装，8-1-1、L型立板，8-1-2、L型底，8-2、第一轴承座，8-3、Φ20mm轴承，8-4、第二支撑工装，8-4-1、第一立板，8-4-2、第二立板，8-4-3、第三立板，8-5、第二轴承座，8-6、Φ12mm转轴，
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
如图1所示为本发明一具体实施例所示的一种踝关节康复机器人100，包括：用以固定患者脚踝部位的脚部固定装置7、若干个位移促动器3、导向支撑组件5、上下相对布置的康复静平台1和康复动平台6；所述脚部固定装置7可拆卸地连接于所述康复动平台6上；所述位移促动器3的底部与所述康复静平台1连接，所述位移促动器3的顶部与所述康复动平台6连接，所述若干个位移促动器3的底部均布在所述康复静平台1的周向，所述若干个位移促动器3的顶部均布在所述康复动平台6的周向；所述康复动平台6的旋转机构的旋转中心高于所述脚部固定装置7的任一位置；所述康复动平台6的旋转机构至少由两个转动副形成，且两个所述转动副的轴线呈异面垂直；所述康复动平台6上设有第一动平台立板61和第二动平台立板62，所述第一动平台立板61和所述第二动平台立板62分别位于所述脚部固定装置7的两侧，且所述第一动平台立板61和所述第二动平台立板62分别与所述两个转动副连接；所述导向支撑组件5位于所述踝关节康复机器人100整体的中心线上，所述导向支撑组件5的底部与所述康复静平台1的中心连接，所述导向支撑组件5的顶部与所述康复动平台6的中心连接，所述导向支撑组件5的上端与所述旋转机构的下端相接，所述导向支撑组件5可向所述旋转机构提供支撑力，在所述导向支撑组件5的作用力下，所述康复动平台6与所述脚部固定装置7之间具有±50mm范围的高度调整能力。
如图1所示，所述导向支撑组件5的上部和下部分别连接所述康复动平台6的中心和所康复静平台1的中心。所述位移促动器3的数量为3个，所述位移促动器3的上部通过上虎克铰4与所述康复动平台6的竖直立柱(图1中的3-14)连接，这里的康复动平台的竖直立柱3-4可以为传感器被感应器件。所述位移促动器3的底部通过下虎克铰与所述康复静平台1连接。所述位移促动器3均倾斜安装在所述康复静平台1上，所述位移促动器3的轴线与所述康复静平台1的夹角可以为50°-80°，优选为55°-75°，进一步优选为60°-70°，进一步优选为60°-65°，再进一步优选为63.5°。
导向支撑组件5位于整个踝关节康复机器人100的中心线上，设计有被动移动副，具有导向及高度调整功能，所述导向支撑组件5的底部与静平台1相连，所述导向支撑组件5的顶部设计为与所述康复动平台6相连接，在所述康复动平台6上置有脚部固定装置7，从而实现力反馈便于康复过程的交互控制、效果评估以及提供安全保障。
如图2为现有常规3-UPU/S构型的踝关节康复机器人构型。
如图3所示为现有常规的3-UPRU/S构型的踝关节康复机器人构型。
如图4所示为本发明所提供的新型的3-URPU/RRP构型的踝关节康复机器人构型。
如图5所示为本发明一具体实施例的旋转机构8的结构示意图。本发明的实施方式所示的所述的一种新型脚踝康复装置100采用一种新型的3-URPU/RRP构型，相较于常规的3-UPU/S构型或3-UPRU/S构型，本发明实施例提供的康复动平台6的旋转机构8至少由两个转动副构成，且两个转动副的轴线呈异面垂直，由位于康复动平台6底部的导向支撑组件5提供支撑力，与所述康复动平台6固连，该3-URPU/RRP构型设计可实现所述康复动平台6的前后俯仰以及左右翻转，对应的康复动作为：背伸/跖屈、内翻/外翻两种脚踝康复运动或复合康复运动。相较于常规的3-UPU/S构型或3-UPRU/S，该构型将康复动平台6的旋转机构8的旋转中心置于脚部固定装置7上方108mm处，即脚部置于脚部固定装置组件7时，旋转中心8轴线与踝关节同等高度，更符合人机工程学，提高了运动康复效果；同时，该构型增加了一个被动移动副，用于调整动平台高度，从而满足不同人群小腿长度差异，提高本发明的适用性。
如图5所示为本发明所提供的踝关节康复机器人的康复动平台的旋转中心结构示意图。本实施方式所示的康复动平台6的旋转机构的旋转中心8置于所述脚部固定装置7的上方108mm处，即当脚置于所述脚部固定装置7时，旋转中心8的两条旋转轴线与踝关节几乎位于同等高度，更符合人机工程学，提高了运动康复效果。在本具体实施例中，所述旋转机构8设计为两级转动结构，所述旋转机构8包括第一支撑工装8-1、第一轴承座8-2、第二支撑工装8-4及第二轴承座8-5，所述第一支撑工装8-1置于所述第二支撑工装8-4的下方，所述第一支撑工装8-1与所述导向支撑组件5相连，所述第一支撑工装8-1与所述第二支撑工装8-4通过所述第一轴承座8-2连接，所述第二支撑工装8-4与所述康复动平台6通过所述第二轴承座8-5连接。
优选地，所述第一支撑工装8-1为L型支撑工装，所述L型支撑工装包括L型立板8-1-1和L型底板8-1-2，所述L型立板8-1-1和所述L型底板8-1-2呈垂直状态。所述第二支撑工装8-4的底面为T型，所述T型的三个端点分别垂直立有第一立板8-4-1、第二立板8-4-2和第三立板8-4-3，所述第一立板8-4-1、第二立板8-4-2和第三立板8-4-3分别与所述第二支撑工装8-4的底板呈垂直状态。所述L型立板8-1-1与所述第一立板8-4-1相连，所述第二立板8-4-2和所述第一动平台立板61相连，所述第三立板8-4-3与所述第二动平台立板62相连。
第一支撑工装8-1的下表面与导向支撑组件5中的支柱5-5相接，轴承座8-2采用内径20mm双深沟球轴承，嵌入第一支撑工装8-1的立板上部的圆孔内，通过螺纹孔固连，Φ20mm转轴8-3的一端与内径20mm双深沟球轴承配合，转轴8-3的另一端与第二支撑工装8-4的一块立板通过螺钉固连。第二支撑工装8-4共有三块立板，其余两块立板分别位于所述康复动平台6的两侧，分别嵌入置有内径12mm双深沟球轴承的轴承座8-5，Φ12mm转轴8-6的一端与内径12mm双深沟球轴承配合，Φ12mm转轴8-6的另一端与康复动平台6两侧立板通过螺钉固连。
如图6所示为本发明所述的一具体实施例的导向支撑组件5的结构示意图，在本具体实施例中，所述导向支撑组件5包括有两根直线导轨5-4与两个直线轴承5-3作为被动移动副，所述直线轴承5-3设置在所述每个直线导轨5-4的大概中间位置，两根直线导轨5-4通过导轨支座5-2安装于所述康复静平台1之上的直角型工装5-1中。所述导向支撑组件5进一步包括支柱5-5，该被动移动副通过支柱5-5与所述康复动平台6上的旋转机构8的转动副相结合，所述被动移动副和所述转动副可由三个位移促动器3同时伸长或缩短，在导向支撑组件5的自由度限制下，给所述康复动平台6及与其相连的脚部固定装置提供±40.5mm范围的高度调整能力。在调整到位后，由螺纹杆5-7和锁紧块5-8组成锁紧机构，将螺纹杆5-7向直角形工装5-1方向旋入，将带有橡胶垫的锁紧块5-8挤压在L型工装5-1表面，实现导向支撑组件5在该位置的锁紧，位移促动器3将此时位置作为初始位置，运动功能康复动作将基于此高度进行，从而补偿不同人群的肢体长度差异。
优选地，所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高100mm-116mm。优选地，所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高102mm-114mm，进一步优选为104mm-112mm，进一步优选为106mm-110mm。再进一步优选为，所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高108mm。
如图7所示为本发明一具体实施例的康复动平台6及其承载的脚部固定装置7的结构示意图，在所述康复动平台6的中心设计有一虎克铰7-3，利用该虎克铰7-3将所述脚部固定装置7-1与所述康复动平台6通过螺钉相连，并且在所述脚部固定装置7-1的一侧边缘和后边缘设计有静态扭矩传感器7-4，分别通过两个相同的法兰座7-2将静态扭矩传感器7-4分别与脚部固定装置7-1和康复动平台6利用螺钉固连，同时，使静态扭矩传感器7-4的轴线与虎克铰7-3旋转轴线共线，以上设计可以在进行背伸/跖屈、内翻/外翻两种脚踝康复运动或复合康复运动时利用两个静态扭矩传感器7-4的反馈，实现主动康复训练模式下的主动柔顺控制，虎克铰7-3可以支撑脚部固定装置7-1并释放前后俯仰以及左右翻转两个自由度，避免两个静态扭矩传感器7-4受剪力影响扭矩测量准确度甚至是损坏。康复动平台上承载了脚部固定装置(即，脚部固定装置)，在一具体的实施例中，在旋转中心设计有一虎克铰(在此可记作中虎克铰)，利用该虎克铰将脚部固定装置的脚踏板与所述康复动平台相连，并且在脚踏板的一侧边缘和后边缘设计有静态扭矩传感器，以上设计可以在进行背伸/跖屈、内翻/外翻两种脚踝康复运动或复合康复运动时利用两个扭矩传感器的反馈，实现主动康复训练模式下的主动柔顺控制，虎克铰可以支撑脚踏板并释放前后俯仰以及左右翻转两个自由度，避免两个静态扭矩传感器受剪力影响扭矩测量准确度。
如图8所示为本发明一具体实施例的位移促动器的结构示意图，如图9所示为本发明一具体实施例的位移促动器的内部结构示意图，图10为传统促动器的结构简图；图11为本发明一具体实施例的被动柔顺组件的结构简图；图12为本发明一具体实施例的位移促动器的结构简图。结合图9-12，所示位移促动器3主体自下至上为：法兰3-1、被动柔顺组件3-2、电机舱3-3、锥形连接舱3-5、丝杠3-12及丝杠螺母3-13、促动器外壳3-6及伸缩活动体3-7。被动柔顺组件3-2由阻尼筒3-2-1及外围的拉压弹簧3-2-2组成，位移促动器3凭借该柔顺机构3-2，使其能够对运动康复时的作用力产生自然顺从，即被动柔顺性。电机3-8及其配套的编码器和制动器等组件位于电机舱3-3内，通过螺栓固定于电机舱上盖3-4。锥形连接舱3-5与电机舱上盖3-4用螺栓固定，其内部自下至上安装有：谐波减速器3-9、联轴器3-10、轴承座3-11，丝杠3-12传动端安装在轴承座3-11上，与谐波减速器3-9通过联轴器3-10进行连接，促动器外壳3-6安装于锥形连接舱3-5上部，对丝杠3-12起到防尘以及保护的作用。丝杠螺母3-13与丝杠3-12形成配合，通过螺栓固定有伸缩活动体3-7，并在伸缩活动体3-7的两端安装有接近开关传感器3-15，在丝杠3-12顶端安装有被感应器件3-14，在伸缩活动体3-7运动至限位位置时，传感器输出信号，使位移促动器3停止运动。位移促动器3将被动柔顺组件3-2与电机舱3-3固连，并通过法兰3-1与虎克铰2与静平台1固连，位移促动器3中的伸缩活动体3-7通过上虎克铰4与动平台固连，该设计将传统促动器与被动柔顺组件3-2串联成统一的整体，合理释放运动自由度的前提下，优化结构，减少零部件数量，使之更为紧凑。位移促动器底部设有被动柔顺组件，被动柔顺组件由阻尼筒及外围的拉压弹簧组成，位移促动器凭借该柔顺机构，使其能够对运动康复时的作用力产生自然顺从，即被动柔顺性；并且，在装配过程中，被动柔顺组件可以起到应力释放的作用，同时，被动柔顺组件能够起到重力卸载的作用，给弹簧施加一定预紧力，可以确保装置整体装配完成后动平台及脚部固定装置处于正确位置，避免因重力产生变形。在伸缩活动体的两端安装有接近开关传感器，在丝杠顶端安装有被感应器件，在伸缩活动体运动至限位位置时，传感器输出信号，使位移促动器停止运动，避免超过康复动作最大行程，对康复患者产生二次伤害。
本发明所提供的新型的踝关节康复机器人采用3-URPU/RRP构型，相较于现有技术中的3-UPU/S或3-UPRU/S构型的踝关节康复机器人具有良好的有益效果，本发明所提供的踝关节康复机器人的康复动平台的旋转中心置于所述脚部固定装置的上方，所述康复动平台的旋转中心由若干个转动副构成，且至少两个转动副的轴线呈异面垂直，当用户的脚部置于所述脚部固定装置上时，可实现旋转中心与踝关节两者位于同等高度，更符合人机工程学，有效地提高了运动康复效果。
本发明的提供的一种新型脚踝康复装置采用一种新型的3-URPU/RRP构型，相较于常规的3-UPU/S构型，本发明构型动平台的旋转中心由两个转动副构成，优选置于脚踏板上方108mm处，即脚部置于脚踏板时，旋转中心与踝关节同等高度，更符合人机工程学，提高了运动康复效果。
为了满足不同人群小腿长度差异，提供本发明的适用性，优选地，本发明的导向支撑组件设计有两根直线导轨与两个直线轴承作为被动移动副，由三个位移促动器同时伸长或缩短，在导向支撑组件的自由度限制下，提供动平台及与其相连的脚部固定装置±40.5mm范围的高度调整能力，在调整到位后，在该位置锁紧，位移促动器将此时位置作为初始位置，运动功能康复动作将基于此高度进行，从而满足不同人群的需求。
在本发明的康复动平台之上，承载了脚部固定装置，在旋转中心设计有一中虎克铰，利用该中虎克铰将脚踏板与动平台相连，优选地，并且在脚部固定装置的脚踏板的一侧边缘和后边缘设计有静态扭矩传感器，以上设计可以在进行背伸/跖屈、内翻/外翻两种脚踝康复运动或复合康复运动时利用两个扭矩传感器的反馈，实现主动康复训练模式下的主动柔顺控制，虎克铰可以支撑脚踏板并释放前后俯仰以及左右翻转两个自由度，避免两个静态扭矩传感器受剪力影响扭矩测量准确度甚至是损坏。
优选地，本发明的位移促动器底部设有被动柔顺组件，被动柔顺组件由阻尼筒及外围的拉压弹簧组成，位移促动器凭借该柔顺机构，使其能够对运动康复时的作用力产生自然顺从，即被动柔顺性；并且，在装配过程中，被动柔顺组件可以起到应力释放的作用，同时，被动柔顺组件能够起到重力卸载的作用，给弹簧施加一定预紧力，可以确保装置整体装配完成后动平台及脚部固定装置处于正确位置，避免因重力产生变形。在伸缩活动体的两端安装有接近开关传感器，在丝杠顶端安装有被感应器件，在伸缩活动体运动至限位位置时，传感器输出信号，使位移促动器停止运动，避免超过康复动作最大行程，对康复患者产生二次伤害。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种踝关节康复机器人，其特征在于，包括：用以固定患者脚踝部位的脚部固定装置、若干个位移促动器、导向支撑组件、上下相对布置的康复静平台和康复动平台，及旋转机构；
所述脚部固定装置可拆卸地连接于所述康复动平台上；
所述位移促动器的底部与所述康复静平台连接，所述位移促动器的顶部与所述康复动平台连接，所述若干个位移促动器的底部均布在所述康复静平台的周向，所述若干个位移促动器的顶部均布在所述康复动平台的周向；所述位移促动器的上部通过上虎克铰与所述康复动平台的竖直立柱连接；
所述旋转机构的旋转中心高于所述脚部固定装置的任一位置；
所述旋转机构至少由两个转动副形成，且两个所述转动副的轴线呈异面垂直；所述旋转机构包括第一支撑工装、第一轴承座、第二支撑工装及第二轴承座，所述第一支撑工装置于所述第二支撑工装的下方，所述第一支撑工装与所述导向支撑组件相连，所述第一支撑工装与所述第二支撑工装通过所述第一轴承座连接，所述第二支撑工装与所述康复动平台通过所述第二轴承座连接；
所述康复动平台上设有第一动平台立板和第二动平台立板，所述第一动平台立板和所述第二动平台立板分别位于所述脚部固定装置的两侧，且所述第一动平台立板和所述第二动平台立板分别与所述旋转机构连接；
所述导向支撑组件位于所述踝关节康复机器人整体的中心线上，所述导向支撑组件的底部与所述康复静平台的中心连接，所述导向支撑组件的顶部与所述康复动平台的中心连接，所述导向支撑组件的上端与所述旋转机构的下端相接，所述导向支撑组件可向所述旋转机构提供支撑力，在所述导向支撑组件的作用力下，所述康复动平台及与其相连的脚部固定装置具有±50mm范围的高度调整能力。
2.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述第一支撑工装为L型支撑工装，所述L型支撑工装包括L型立板和L型底板，所述第二支撑工装的底面为T型，所述T型的三个端点分别垂直立有第一立板、第二立板和第三立板，所述L型立板与所述第一立板相连，所述第二立板和所述第一动平台立板相连，所述第三立板与所述第二动平台立板相连。
3.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述第一轴承座为内径20mm的双深沟球轴承，所述第二轴承座为内径12mm的双深沟球轴承。
4.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述导向支撑组件包括被动移动副和支柱，所述被动移动副包括至少2根直线导轨和至少2个直线轴承，每个直线导轨的中间位置设有至少一个直线轴承，所述直线导轨与所述康复静平台相连，所述直线轴承通过所述支柱与所述旋转机构连接。
5.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述脚部固定装置的至少一侧边缘和后边缘上分别设置有静态扭矩传感器。
6.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高100mm-116mm。
7.根据权利要求6所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述旋转中心比所述脚部固定装置的水平位置高108mm。
8.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述踝关节康复机器人采用3-URPU/RRP构型。
9.根据权利要求1所述的踝关节康复机器人，其特征在于，所述位移促动器的数量为3个，且每个所述位移促动器自下至上设置有被动柔顺组件、电机舱、连接舱、丝杠、丝杠螺母、促动器外壳及伸缩活动体。
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