CN205964408U - 一种踝关节机构及具有该踝关节机构的下肢康复机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种踝关节机构，包括电机、第一带轮、第二带轮、脚部固定件，以及与脚部固定件固定连接的仿生踝关节，第一带轮通过减速器与电机连接，第二带轮与仿生踝关节固定连接，第一带轮和第二带轮通过传送带传动；电机通过减速器减速后，驱动第一带轮转动，第一带轮通过传送带带动第二带轮转动，仿生踝关节固定在第二带轮上，则仿生踝关节随第二带轮转动而转动，最终带动脚部固定件转动，从而实现脚部固定件模拟人体踝关节运动。本实用新型还公开了一种包括上述踝关节机构的下肢康复机器人。

Description

一种踝关节机构及具有该踝关节机构的下肢康复机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗康复器械领域，特别是涉及一种踝关节机构。此外，本实用新型还涉及一种包括上述踝关节机构的下肢康复机器人。

背景技术

康复机器人技术是近年来迅速发展起来的一门新兴技术，是机器人技术在医学领域的新应用，它主要用于帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，以达到康复锻炼等目的。

下肢康复机器人是康复机器人的一种，它能够使患者模拟正常人的步伐规律作康复训练运动，达到锻炼下肢肌肉进而恢复走路机能的目的。在正常人标准步态行走过程中，人体踝关节会有20°的趾屈和10°的背屈，即踝关节有30°左右的活动范围，但目前市面上的多数下肢康复机器人并没有踝关节的功能，无法准确模拟出标准步态，影响训练结构。

因此如何解决现有下肢康复机器人无法模拟踝关节运动的问题是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种踝关节机构，其结构设计使其能够模拟人体踝关节运动。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述踝关节机构的下肢康复机器人，使其能够模拟人体踝关节运动。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种踝关节机构，包括电机、第一带轮、第二带轮、脚部固定件，以及与所述脚部固定件固定连接的仿生踝关节，所述第一带轮通过减速器与所述电机连接，所述第二带轮与所述仿生踝关节固定连接，所述第一带轮和所述第二带轮通过传送带传动。

优选地，所述减速器为行星减速器。

优选地，所述第一带轮和所述第二带轮均为同步轮，所述传送带为同步带。

优选地，所述第一带轮的直径小于所述第二带轮的直径。

优选地，所述仿生踝关节与第二带轮及所述脚部固定件均通过螺丝固定连接。

优选地，所述电机为伺服电机。

优选地，所述电机上设有编码器。

本实用新型还提供一种下肢康复机器人，包括踝关节机构，所述踝关节机构具体为上述任意一项所述的踝关节机构。

本实用新型提供的踝关节机构，包括电机、第一带轮、第二带轮、脚部固定件，以及与脚部固定件固定连接的仿生踝关节，第一带轮通过减速器与电机连接，第二带轮与仿生踝关节固定连接，第一带轮和第二带轮通过传送带传动。电机通过减速器减速后，驱动第一带轮转动，第一带轮通过传送带带动第二带轮转动，仿生踝关节固定在第二带轮上，则仿生踝关节随第二带轮转动而转动，最终带动脚部固定件转动，从而实现脚部固定件模拟人体踝关节运动。

本实用新型提供的下肢康复机器人包括上述踝关节机构，由于上述踝关节机构具有上述技术效果，上述下肢康复机器人也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为本实用新型所提供的踝关节机构的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种踝关节机构，其结构设计使其能够模拟人体踝关节运动。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述踝关节机构的下肢康复机器人，使其能够模拟人体踝关节运动。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的踝关节机构的一种具体实施方式的结构示意图。

本实用新型具体实施方式提供的踝关节机构，包括电机1、第一带轮3、第二带轮5、脚部固定件7，以及与脚部固定件7固定连接的仿生踝关节6，第一带轮3通过减速器2与电机1连接，第二带轮5与仿生踝关节6固定连接，第一带轮3和第二带轮5通过传送带4传动。

电机1输出轴与减速器2连接，减速器2输出轴与第一带轮3连接，电机1通过减速器2减速后，驱动第一带轮3转动，第一带轮3通过传送带4带动第二带轮5转动，仿生踝关节6固定在第二带轮5上，则仿生踝关节6随第二带轮5转动而转动，最终带动脚部固定件7转动，从而实现脚部固定件7模拟人体踝关节做出趾屈和背屈运动。

本实用新型具体实施方式提供的踝关节机构，减速器2具体可以选用行星减速器2，行星减速器2经过精密加工，精度高，可以保证脚部固定件7的定位精度，且其体积小，重量轻，传动比大。

本实用新型具体实施方式提供的踝关节机构，第一带轮3和第二带轮5具体可以选用同步轮，传送带4选用同步带，即采用同步带传动，同步带传动结构紧凑，传动比准确，且维护保养方便，无需润滑，维护费用低。

另外，第一带轮3的直径优选小于第二带轮5的直径，即第一带轮3为小轮，第二带轮5为大轮，这样电机1通过减速器2作一级减速，通过第一带轮3和第二带轮5的传动实现二级减速，减速器2的减速比可以相应减小，减小了减速器2的体积。

本实用新型具体实施方式可以采用行星减速器2与同步轮减速结合的二级减速，行星减速器2确保定位精度，同步轮减速传动平稳，缓冲减振，噪音低，两者结合，即保证了设备精度，柔性的同步带还起到了过载保护的作用，安全性更高。当然也可以不采用同步带传动，减速器2也可以选用齿轮减速器2等其他类型，只要保证能够模拟人体踝关节运动，均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型具体实施方式提供的踝关节机构，仿生踝关节6与第二带轮5及所述脚部固定件7均固定连接，具体地，仿生踝关节6与第二带轮5，以及仿生踝关节6与所述脚部固定件7之间可以均通过螺丝固定连接，螺丝连接牢固可靠，可拆卸，方便安装与维修。当然，也可以选用焊接等其他连接方式，只要保证连接可靠，均在本实用新型的保护范围之内。

在上述各具体实施方式的基础上，电机1具体可以采用伺服电机1，伺服电机1转速受输入信号控制，并能快速反应，可把所收到的电信号转换成转轴上的角位移或角速度输出，以驱动控制对象，转速可控，位置精度高，有利于对仿生踝关节6转动角度的控制。

本实用新型具体实施方式提供的踝关节机构，在电机1上还可以设置编码器，编码器可以精确记录电机1位置、转速和转角，实时检测电机1输出轴上加载的力矩，并能够将加载力矩进行反馈；在控制电机1转动的控制装置上，可以设置保护模式，当编码器反馈的力矩过大时立即停止电机1转动，即在实际训练过程中，若患者发生足部痉挛，会相应产生额外力矩，电机1会停止转动，起到保护作用。

除了上述踝关节机构，本实用新型的具体实施方式还提供一种包括上述踝关节机构的下肢康复机器人，该下肢康复机器人其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本实用新型所提供的踝关节机构及具有该踝关节机构的下肢康复机器人进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种踝关节机构，其特征在于，包括电机(1)、第一带轮(3)、第二带轮(5)、脚部固定件(7)，以及与所述脚部固定件(7)固定连接的仿生踝关节(6)，所述第一带轮(3)通过减速器(2)与所述电机(1)连接，所述第二带轮(5)与所述仿生踝关节(6)固定连接，所述第一带轮(3)和所述第二带轮(5)通过传送带(4)传动。

2.根据权利要求1所述的踝关节机构，其特征在于，所述减速器(2)为行星减速器。

3.根据权利要求2所述的踝关节机构，其特征在于，所述第一带轮(3)和所述第二带轮(5)均为同步轮，所述传送带(4)为同步带。

4.根据权利要求3所述的踝关节机构，其特征在于，所述第一带轮(3)的直径小于所述第二带轮(5)的直径。

5.根据权利要求4所述的踝关节机构，其特征在于，所述仿生踝关节(6)与第二带轮(5)及所述脚部固定件(7)均通过螺丝固定连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的踝关节机构，其特征在于，所述电机(1)为伺服电机。

7.根据权利要求6所述的踝关节机构，其特征在于，所述电机(1)上设有编码器。

8.一种下肢康复机器人，包括踝关节机构，其特征在于，所述踝关节机构具体为权利要求1至7任意一项所述的仿生踝关节机构。