[实用新型]一种可穿戴式踝关节康复训练机器人装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种人体下肢康复训练机器人，具体为一种可穿戴式踝关节康复训练机器人装置。

背景技术

 踝关节是下肢重要的承重关节。同时在推动人体向前运动的研究上，有人测算出，60%的力量是由踝关节提供的，在人们日常生活中，踝关节的稳定性和灵活性起着重要的作用。

国内外已经开展了用于踝关节康复训练的机器人的研究工作。美国Rutgers大学的Girone等发明的球面副S与移动副P组合的基于6-SPS并联机构的“Rutgers之踝”，可以帮助踝关节扭伤者及中风病人进行康复训练；燕山大学赵铁石等提出了一种转动副R与球面副S组合成的3-RSS/S并联机构及英国伦敦大学Jian S. Dai等提出的球面副S与移动副P组合而成的3-SPS/PS机构同为具有三个方向转动并联式踝关节康复机构。由于机构运动空间的限制，以上机构都无法实现穿戴。而现有穿戴式康复机器人的踝关节康复机构通常采用串联机构的型式，不能实现踝关节的全部3个转动，或无法实现3个转动的轴线相交于一点，造成非期望力输出，可能对受试者造成二度伤害。

发明内容

本实用新型是为了避免上述现有技术所存在的不足，设计一种可穿戴式踝关节康复训练机器人，该踝关节康复训练机器人具有三个方向的转动自由度，可以带动运动有功能障碍的踝关节进行功能训练，同时具有主动康复及被动康复的功能，且结构简单，成本低廉，调节方便，使用安全。

本实用新型的技术方案：一种医疗康复训练机器人装置，特别是涉及一种可穿戴式踝关节康复训练机器人装置。本装置的机构为并联机构，且基于拟人化设计，能模拟人体踝关节的运动方式。本装置主要包括小腿外套、小腿护垫、后支撑架、气缸、脚踏板、连接片、紧定螺钉、螺栓、垫片，其特征在于：小腿外套与脚踏板通过三条并联支链连接，构成具有3个转动自由度的并联机构，小腿外套为并联机构的静平台，脚踏板为并联机构的动平台。三条支链分别为直接连接动、静平台的球面副S6，球面副与移动副构成的支链S4-P2-S5和S1-P1-S2-P3-S3，其中S2为双球面机构。由于连接小腿外套与脚踏板的机构可以实现三个方向的转动，人体穿上本装置后，可以实现踝关节背屈／跖屈、内翻／外翻、和内旋／外旋三个自由度的运动。小腿外套才有C型结构，可以通过调节垫片的厚度及螺栓的预紧量调整小腿外套的粗细，以适应不同胖瘦的接受训练者的腿部尺寸。小腿外套内装有小腿护垫，以增加使用过程中腿部的舒适度。

 有益效果：本实用新型相比现有技术具有以下优点。

1、本实用新型在带动踝关节功能性障碍患者进行康复训练时，可完全模拟人体踝关节的各种运动，且在康复训练时，机器人的运动轴线始终位于踝关节的正下方，可以避免出现康复运动不到位或造成关节二度伤害的弊端，提高康复训练的效果，实现正常的康复治疗。

2、本实用新型可以实现穿戴，使接受康复训练者在正常的工作生活中完成踝关节的康复。

3、本实用新型可根据患者的康复效果，设置主动康复、被动康复及助力三种康复模式，便于康复方案的实施。

4、本实用新型设计了控制系统及机械结构的双重安全防护，且机构本身在踝关节运动范围内无奇异位形，有很高的安全可靠性。

附图说明

图1 可穿戴式踝关节康复训练机器人装置结构图1。

附图中的标记为：1-脚踏板，2-气缸，3-后支撑架，S1、S4、S5-球面副，P1、P2、P3-气缸移动副。

图2 可穿戴式踝关节康复训练机器人装置结构图2。

附图中的标记为：4、5-气缸，6-垫片，7-螺栓，8-小腿外套，9-紧定螺钉1，10-小腿护垫，11-连接片，12-紧定螺钉2，S2-双球面机构，S3、S6-球面机构。

图3 可穿戴式踝关节康复训练机器人装置俯视图。

图4 后支撑架底部球面副结构三维局部图。

图5 可穿戴式踝关节康复训练机器人装置使用模拟图。

 具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。