[发明专利]脚踝康复外骨骼装置

说明书

技术领域

本发明涉及脚踝康复领域，具体地，涉及一种脚踝康复外骨骼装置。

背景技术

脚踝骨折在日常生活中十分常见，人们在生活中，尤其是在运动时不注重自身保护，极易出现脚踝骨折。而脚踝骨折需要一定的康复期，在此期间不能行走。当脚踝快要痊愈时，患者需进行一系列的康复训练以加速恢复，其中行走康复训练最为简单有效。然而长时间行走，会导致康复脚踝负担过大，不利于脚踝进一步康复。现有装置大多通过材料减震，起到回力作用；或通过电机，提供固定扭矩。导致脚踝关节运动强度及范围受限，同时无法记录运动过程中各数据(如扭矩大小及受力时间)，以提供个性化治疗及医疗分析数据。一些大型康复装置功能较为齐全，但使用时不方便携带行走，仅能做康复治疗的辅助工具，且价格昂贵。

专利申请号为200910088396.9的一项专利提供了一种穿戴式下肢外骨骼装置，该装置具有多自由度运动；通过电机驱动，帮助下肢运动轻度障碍者实现康复，但电机力矩需要输入固定值，无法实时调控，且无法显示和存储数据；

专利申请号为201610347204的一项专利公开了一种穿戴式脚踝保护及足部助力装置，该装置采用了减震材料，具有回力功能；广泛用于各种“助力”、“助残”、“健康矫正”领域；但无外力输入，只能起缓冲作用，且无法显示储存数据。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种脚踝康复外骨骼装置。

根据本发明提供的一种脚踝康复外骨骼装置，包括如下装置：

信号传输装置：包括力传感器和转动传感器，力传感器用于检测传动装置的压力信号；转动传感器用于检测传动装置的转动方向；

控制装置：用于根据接收自信号传输装置的信号控制驱动装置运转；其中，信号传输装置的信号包括压力信号、转动方向信号；

驱动装置：用于在控制装置的控制下，驱动传动装置并输出传动数据；

传动装置：用于接受驱动装置的驱动实现传动；

存储装置：用于实时接收并存储驱动装置输出的传动数据。

优选地，所述传动装置包括滚珠丝杆、连杆、转动支架和脚板，其中：所述滚珠丝杆连接驱动装置；所述连杆上端通过丝杆链接件与滚珠丝杆转动连接，所述连杆下端与转动支架一端转动连接；所述转动支架另一端通过第一轴承与第一支架连接；所述脚板两侧设置有第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部通过第一轴承连接第一支架，第二延伸部通过第二轴承与第二支架连接。

优选地，所述力传感器设置于连杆上；所述转动传感器包括编码器，所述编码器固定于第一支架侧面，编码器的转动端连接第一轴承。

优选地，还包括用于扶持腿部的U形支架，所述U型支架的两端分别固定连接第一支架的侧面和第二支架的顶端。

优选地，所述滚珠丝杆与驱动装置之间设置有用于缓冲的扭簧或者拉簧。

优选地，所述控制装置为单片机。

优选地，所述滚珠丝杆螺母紧贴第一支架正表面，与第一支架正表面紧贴的滚珠丝杆螺母的表面光滑；第一支架正表面光滑。

优选地，所述驱动装置位于滚珠丝杆顶端并固定在第一支架正表面的上部，所述驱动装置包括舵机或电机。

优选地，还包括数字显示仪，信号传输装置连接所述数字显示仪，所述数字显示仪实时显示脚板旋转时的扭矩大小和运动持续时间。

优选地，所述控制装置包括：

脚踝转动检测装置：用于根据来自编码器的传感信号，感知第一轴承的转动方向；

脚踝助力装置：用于根据第一轴承的转动方向，通过舵机驱动滚珠丝杆，使滚珠丝杆驱动连杆，连杆再驱动转动支架沿所述第一轴承的转动方向进行转动；

力感应装置：用于根据来自力传感器的压力信号，控制舵机的转速，使得舵机以所述转速通过滚珠丝杆驱动连杆；

传动保护装置：用于接收来自力传感器的压力信号，判断所述压力信号的幅值是否超过幅值阈值，若超过，则向舵机发出停机指令，若没有超过，则不向舵机发出停机指令；

角度保护装置：用于接收检测到的舵机的单向转动角度，将单向转动角度与转动角度阈值对比，若单向转动角度超过转动角度阈值，则输出停止指令给舵机，舵机执行停止指令；若单向转动角度信号不超过转动角度阈值，则不输出停止指令给舵机。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、结构紧凑，设计精良，体积小，成本低；

2、穿戴方便，可随时随地穿戴使用；

3、通过外力辅助使用者，根据使用者的运动情况实时调整外力大小及方向；