[发明专利]绳索驱动踝关节康复机器人

说明书

本发明提供一种绳索驱动踝关节康复机器人，包括定平台和动平台。其中定平台起框架支撑作用，4个绳索驱动电动机和旋转驱动电动机固定于其上，可绕垂直轴旋转的绳索过轮保证了绳索方向的随意性；动平台是受刚性约束的绳索牵引平台，具有4个自由度，自由度输出类型为3R1T，其中绳索驱动实现绕矢状轴、冠状轴转动，旋转驱动实现绕垂直轴转动，三个回转副共点，等效出了一个球面副，同时通过滑块导轨实现了移动副的功能。在动平台上脚踏板处引入一个了位置调节装置，用于调整训练者脚掌高度，使机器人等效球面副回转中心与训练者踝关节转动中心相重合，保证运动一致性，避免由于两者不匹配导致的二次伤害。

技术领域

本发明涉及以踝关节运动为运动模型的踝关节康复机器人技术，尤其涉及一种绳索驱动踝关节康复机器人，属于机器人制造、医疗机械技术领域。

背景技术

踝关节是由小腿的胫骨和腓骨的远端与足部的距骨组成。胫骨远端内侧的突出部分形成内踝，腓骨外侧的突出部分形成外踝。此外，胫骨远端后缘也有一突出部分，叫做后踝。踝关节具有背伸与跖屈、内翻与外翻运动。

持续被动运动训练，是近年来国内外专家、学者提出的一种关节外科新方法，用于患者下肢损伤后关节的康复。采取运动的方式进行康复，不仅有利于增加新陈代谢和关节软骨的营养，刺激多能间质细胞分化成关节软骨，加速关节软骨的愈合，而且还可以防止关节囊的挛缩、黏连、僵硬等后遗症，同时不影响伤口愈合，使患者的治疗和功能康复同步进行。因此研究一种结构简单、惯量小、响应速度快的绳索驱动踝关节康复机器人，在满足踝关节背伸与跖屈、内翻与外翻运动的同时，增加下肢内旋外旋和抬腿功能，对于踝关节患者的康复是有意义的。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种结构简单，重量轻，易于控制，惯量小、响应速度快的绳索驱动踝关节康复机器人。

本发明的目的是这样实现的：包括底座、对称设置在底座上的两个滑轮平台、设置在底座上的支撑平台、两两对称设置在底座上的四个卷盘电机、安装在每个卷盘电机输出轴上的卷盘、设置在每个滑轮平台上的两个过线滑轮、设置在支撑平台上的力矩电机、安装在力矩电机输出端上的回转套、与回转套固连的回转台、对称设置在回转台两端的两个支撑架、安装在每个支撑架上的滑块导轨、安装在每个滑块导轨中的滑块、与每个滑块固连的升降架、同时与两个升降架上端部铰接的U型架、铰接在U型架圆弧段上的连接架、与连接架下端部固连的摆动台、设置在摆动台上的脚掌支撑台，两个支撑架中的一个支撑架上安装有升降电机，升降电机的输出端连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有丝杠螺母，丝杠螺母与对应的升降架固连；所述摆动台的四个角设置有连接耳，四个卷盘上分别缠绕有绳索，每根绳索的端部依次穿过滑轮平台并绕过对应的过线滑轮后与对着的连接耳固连。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述支撑平台位于两个滑轮平台之间。

2.所述脚掌支撑台与摆动台之间设置有位置调节器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够实现踝关节运动所需要的四个自由度，在患者进行持续被动运动训练时能够更好的模拟踝关节的运动帮助患者恢复健康。本发明可通过位置调节器调节脚掌支撑平台的高度，使三个回转副的轴线交于一点。从而使体格不同的患者的踝关节保持与机构的等效球面副中心相重合，可以有效减少了二次损伤，保证了一致性。本发明采用的康复机构具有结构简单、惯量小及响应速度快的特点。

附图说明

图1为绳索驱动踝关节康复机器人三维图；

图2为绳索驱动踝关节康复机器人运动原理图；

图3为绳索驱动踝关节康复机器人动平台示意图；

图4为绳索驱动踝关节康复机器人定平台示意图；