CN204274940U - 三自由度踝关节主被动训练装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三自由度踝关节训练装置，包括：底架、用于放置脚底板的脚踝支撑机构、滑轨机构、连接机构和驱动机构；所述脚踝支撑机构通过连接机构与滑轨机构连接，所述脚踝支撑机构和滑轨机构固定于底架上。本实用新型提供的三自由度踝关节训练装置，运用可伸缩的连接机构连接所述脚踝支撑机构和滑轨机构，实现踝关节在3自由度空间训练，可实现对人体踝关节背屈/拓屈、内翻/外翻和内旋/外旋三自由度的康复训练，整体结构简单、生产制造容易、维护方便。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种三自由度踝关节训练装置。
背景技术
我国老龄化问题日益严重，而中风偏瘫又是老年人中的高发病，因此针对老年人偏瘫后的康复治疗显得尤为重要。偏瘫患者踝背屈障碍由于在步行摆动相中不能克服足下垂，从而严重影响其步行能力的恢复，因此踝关节的康复对偏瘫患者的整体性康复有着极其重要的意义。
对于偏瘫患者的传统康复手段需理疗师手把手进行，消耗了大量的时间与体力，并且无法保证充足的训练时间和足够的训练强度。现有的踝关节康复仪器大多为单自由度，且其训练模式单一，无法进行高效的康复训练。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决传统踝关节偏瘫康复工作量大、效率低下和普通康复设备训练不全面、训练模式单一等问题，提供一种三自由度踝关节训练装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
三自由度踝关节训练装置，其特殊之处在于，包括：底架、用于放置脚底板的脚踝支撑机构、滑轨机构、连接机构和驱动机构；所述脚踝支撑机构通过连接机构与滑轨机构连接，所述脚踝支撑机构和滑轨机构固定于底架上；
所述脚踝支撑机构包括位于底架上的支撑柱、轴承、摇臂、安装在摇臂上可转动的踏板座和位于踏板座上方可翻转的脚踏板；所述支撑柱通过轴承与摇臂连接，所述脚踏板通过转轴与踏板座连接；
所述滑轨机构由滑轨固定框以及安装在滑轨固定框上的竖直滑动装置、水平滑动装置组成；所述水平滑动装置包括水平移动滑块以及与水平移动滑块配套使用的滑动丝杠I；所述竖直滑动装置包括竖直滑动块、与竖直滑动块配套使用的滑动丝杠II，以及供水平滑动装置上下移动的滑轨；所述水平滑动装置通过竖直滑动块和滑轨在滑轨固定框上进行上下移动；
所述连接机构包括伸缩连杆和与伸缩连杆相连的万向节；脚踝支撑机构的踏板座的一端与伸缩连杆连接，万向节与水平移动滑块连接；
所述驱动机构包括电机I，电机II和电机III，电机I通过扭矩传感器固定于踏板座上，电机I输出轴通过联轴器与脚踏板的转轴连接，驱动脚踏板转动；电机II安装于滑动丝杠II顶端并通过联轴器与其连接，驱动水平滑动装置整体上下运动；电机III安装于滑动丝杠I右端，通过联轴器驱动水平移动滑块左右移动。
进一步，所述三自由度踝关节训练装置还包括用于固定患者大腿的大腿支撑机构，所述大腿支撑机构包括固定底架一侧的支撑杆和设于支撑杆上端的托架，所述支撑杆与脚踝支撑机构的支撑柱间隔一定间距设置在底架。
进一步，所述万向节和水平移动滑块之间设置有六轴力学传感器，万向节通过六轴力学传感器与水平移动滑块相连；在竖直滑动装置与水平滑动装置移动过程中，连接机构自动调节伸缩连杆的杆长与万向节的方向，同时六轴力学传感器检测由踏板座传递出来的力学信息。
进一步，所述支撑杆的高度高于支撑柱的高度。
本实用新型提供的三自由度踝关节训练装置，运用可伸缩的连接机构连接所述脚踝支撑机构和滑轨机构，实现踝关节在3自由度空间训练，可实现对人体踝关节背屈/拓屈、内翻/外翻和内旋/外旋三自由度的康复训练，相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：其一，所述踝关节康复训练装置整体结构简单、生产制造容易、维护方便；其二，所述踝关节康复训练装置以两个直线运动代替传统的两个旋转运动，使得脚踏板可以轻易完成环转等复合运动，灵活方便，增强了康复效果；其三，所述踝关节康复训练装置适用于偏瘫早、中、晚期患者，适应性强。
附图说明
图1为本实用新型实施例的三自由度踝关节训练装置的结构示意图；
其中，1-底架，2-支撑杆，3-托架，4-电机I，5-扭矩传感器，6-联轴器，7-踏板座﹑8-脚踏板，9-伸缩连杆，10-万向节，11-滑轨，12-电机II，13-滑动丝杠II，14-竖直滑动块，15-六轴力学传感器，16-水平移动滑块，17-滑动丝杠I，18-电机III，19-滑轨固定框，20-摇臂，21-轴承，22-支撑柱，23-转轴。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细说明。
参见图1，本实用新型实施例的三自由度踝关节训练装置，包括：底架1、用于放置脚底板的脚踝支撑机构、滑轨机构、连接机构和驱动机构；所述脚踝支撑机构通过连接机构与滑轨机构连接，所述脚踝支撑机构和滑轨机构固定于底架1上。
脚踝支撑机构包括位于底架1上的支撑柱22、轴承21、摇臂20、安装在摇臂20上可转动的踏板座7和位于踏板座7上方可翻转的脚踏板8，其中，踏板座7可与摇臂20通过轴连接实现踏板座7的上下转动；支撑柱22通过轴承21与摇臂20连接，通过轴承21的使用，摇臂20可在支撑柱22上进行转动，脚踏板8通过转轴23与踏板座7连接，可实现脚踏板8在踏板座7上方的灵活翻转。
滑轨机构由滑轨固定框19以及安装在滑轨固定框19上的竖直滑动装置、水平滑动装置组成；水平滑动装置包括水平移动滑块16以及与水平移动滑块16配套使用的滑动丝杠I 17；竖直滑动装置包括竖直滑动块14、与竖直滑动块14配套使用的滑动丝杠II 13，以及供水平滑动装置上下移动的滑轨11；如图1所示，水平滑动装置整体与竖直滑动装置十字交叉置于竖直滑动装置前方，竖直滑动块14可固定在水平滑动装置后方，水平滑动装置通过竖直滑动块14和滑轨11在滑轨固定框19上进行上下移动。
连接机构包括伸缩连杆9和与伸缩连杆9相连的万向节10；脚踝支撑机构的踏板座7的一端与伸缩连杆9连接，万向节10与水平移动滑块16连接，通过水平移动滑块16在水平滑动装置上的左右移动并依靠连接机构的连接实现踏板座7的左右运动，通过水平滑动装置整体在滑轨固定框19上进行上下移动实现踏板座7的上下运动，在实现踏板座7的左右运动或上下运动的同时，还可实现脚踏板8在踏板座7上方的灵活翻转，完成更全面的踝关节训练动作。
驱动机构包括电机I 4，电机II 12和电机III 18，电机I 4通过扭矩传感器5固定于踏板座7上，电机I 4输出轴通过联轴器6与脚踏板8的转轴23连接，驱动脚踏板8转动；电机II 12安装于滑动丝杠II 13顶端并通过联轴器与其连接，驱动水平滑动装置整体上下运动；电机III 18安装于滑动丝杠I17右端，通过联轴器驱动水平移动滑块16左右移动。
作为进一步改进，该三自由度踝关节训练装置还包括用于固定患者大腿的大腿支撑机构，大腿支撑机构包括固定底架1一侧的支撑杆2和设于支撑杆2上端的托架3，支撑杆2与脚踝支撑机构的支撑柱22间隔一定间距设置在底架1，支撑杆2的高度高于支撑柱22的高度，方便使用者大腿的放置以及小腿的舒展，本实用新型实施例通过大腿支撑机构的设置，省去了外部支撑大腿的其他工具的使用，而且大腿支撑机构与本装置其他部件一体设置，使装置成为一个整体，使用更加方便。
万向节10和水平移动滑块16之间设置有六轴力学传感器15，万向节10通过六轴力学传感器15与水平移动滑块16相连；在竖直滑动装置与水平滑动装置移动过程中，连接机构自动调节伸缩连杆9的杆长与万向节10的方向，同时六轴力学传感器15检测由踏板座7传递出来的力学信息。
使用本实用新型的三自由度踝关节训练装置进行康复训练时，被训者首先将脚板放置于脚踝支撑机构的脚踏板8上并固定，然后将被训者的大腿与上端的托架3固定。
实施被训者训练时，电机I 4，电机II 12和电机III 18可由控制系统进行控制，通过控制电机电机I 4的角度位置带动脚踏板8产生不同的位置实现内翻/外翻训练；通过控制电机电机II 12的角度位置带动滑动丝杠II13转动，实现滑轨机构中心及水平滑动装置的上下移动；通过控制电机电机III 18的角度位置带动滑动丝杠I 17转动，实现滑轨机构中心的左右移动；由于踏板座7回转中心固定，通过控制滑轨机构的中心点带动连接机构一端运动，可控制踏板座7的空间姿态，实现被训者背曲/趾曲，内旋/外旋训练；通过控制三个电机的不同运动可实现踝关节在3自由度空间训练的不同组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.三自由度踝关节主被动训练装置，其特征在于，包括：底架(1)、用于放置脚底板的脚踝支撑机构、滑轨机构、连接机构和驱动机构；所述脚踝支撑机构通过连接机构与滑轨机构连接，所述脚踝支撑机构和滑轨机构固定于底架(1)上；
所述脚踝支撑机构包括位于底架(1)上的支撑柱(22)、轴承(21)、摇臂(20)、安装在摇臂(20)上可转动的踏板座(7)和位于踏板座(7)上方可翻转的脚踏板(8)；所述支撑柱(22)通过轴承(21)与摇臂(20)连接，所述脚踏板(8)通过转轴(23)与踏板座(7)连接；
所述滑轨机构由滑轨固定框(19)以及安装在滑轨固定框(19)上的竖直滑动装置、水平滑动装置组成；所述水平滑动装置包括水平移动滑块(16)以及与水平移动滑块(16)配套使用的滑动丝杠I(17)；所述竖直滑动装置包括竖直滑动块(14)、与竖直滑动块(14)配套使用的滑动丝杠II(13)，以及供水平滑动装置上下移动的滑轨(11)；所述水平滑动装置通过竖直滑动块(14)和滑轨(11)在滑轨固定框(19)上进行上下移动；
所述连接机构包括伸缩连杆(9)和与伸缩连杆(9)相连的万向节(10)；脚踝支撑机构的踏板座(7)的一端与伸缩连杆(9)连接，万向节(10)与水平移动滑块(16)连接；
所述驱动机构包括电机I(4)，电机II(12)和电机III(18)，电机I(4)通过扭矩传感器(5)固定于踏板座(7)上，电机I(4)输出轴通过联轴器(6)与脚踏板(8)的转轴(23)连接，驱动脚踏板(8)转动；电机II(12)安装于滑动丝杠II(13)顶端并通过联轴器与其连接，驱动水平滑动装置整体上下运动；电机III(18)安装于滑动丝杠I(17)右端，通过 联轴器驱动水平移动滑块(16)左右移动。
2.根据权利要求1所述的三自由度踝关节主被动训练装置，其特征在于，所述三自由度踝关节训练装置还包括用于固定患者大腿的大腿支撑机构，所述大腿支撑机构包括固定底架(1)一侧的支撑杆(2)和设于支撑杆(2)上端的托架(3)，所述支撑杆(2)与脚踝支撑机构的支撑柱(22)间隔一定间距设置在底架(1)。
3.根据权利要求1或2所述的三自由度踝关节主被动训练装置，其特征在于，所述万向节(10)和水平移动滑块(16)之间设置有六轴力学传感器(15)，万向节(10)通过六轴力学传感器(15)与水平移动滑块(16)相连；在竖直滑动装置与水平滑动装置移动过程中，连接机构自动调节伸缩连杆(9)的杆长与万向节(10)的方向，同时六轴力学传感器(15)检测由踏板座(7)传递出来的力学信息。
4.根据权利要求2所述的三自由度踝关节主被动训练装置，其特征在于，所述支撑杆(2)的高度高于支撑柱(22)的高度。
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