[发明专利]三转一移解耦踝关节康复机器人

权利要求书

1.一种三转一移解耦踝关节康复机器人，包括机身、驱动机构和监测系统，其特征在于，

所述机身为对称的混联机构，所述混联机构包含基座、动平台、将所述基座和所述动平台相连接的三个分支以及与所述动平台相串联的脚踏板；

所述基座的底部设有两条关于Y轴对称分布且与Y轴方向一致的滑动导轨，所述基座的底部设有两个关于Y轴对称的支架；

所述动平台为框架结构，包括依次进行首尾连接的第一支架、第二支架、第三支架和第四支架；

所述混联机构中的并联部分为2-CPRR-PRR并联机构，所述并联机构为解耦的两转动一移动并联机构，连接所述基座和所述动平台的三个分支中第一分支为PRR分支，第二分支和第三分支均为CPRR分支且初始位姿关于YOZ平面对称分布；

所述第一分支包括第一分支的第一连杆和第一分支的第二连杆，所述第一分支的第一连杆的第一端与所述滑动导轨通过移动副连接，所述第一分支的第一连杆的第二端与所述第一分支的第二连杆的第一端通过轴线垂直于所述基座底部的转动副连接，所述第一分支的第二连杆的第二端与所述动平台的第一支架通过轴线平行于动平台x轴的转动副连接；

所述第二分支包括第二分支的第一连杆、第二分支的第二连杆和第二分支的第三连杆，所述第二分支的第一连杆的第一端与所述基座的第二支架通过轴线垂直于基座的圆柱副连接，所述第二分支的第一连杆的第二端与所述第二分支的第二连杆的第一端通过平行于所述基座底部的移动副连接，所述第二分支的第二连杆的第二端通过轴线垂直于基座底部的转动副与所述第二分支的第三连杆的第一端连接，所述第二分支的第三连杆的第二端与所述动平台的第二支架通过轴线平行于动平台x轴的转动副连接；

所述第三分支包括第三分支的第一连杆、第三分支的第二连杆和第三分支的第三连杆，所述第三分支的第一连杆的第一端与所述基座的第三支架通过轴线垂直于基座的圆柱副连接，所述第三分支的第一连杆的第二端与所述第三分支的第二连杆的第一端通过平行于所述基座底部的移动副连接，所述第三分支的第二连杆的第二端通过轴线垂直于基座底部的转动副与所述第三分支的第三连杆的第一端连接，所述第三分支的第三连杆的第二端与所述动平台的第三支架通过轴线平行于动平台x轴的转动副连接；以及

所述混联机构的串联部分包括所述动平台和所述脚踏板，所述脚踏板与脚踏板连杆的第一端固连在一起，所述脚踏板连杆的第二端与所述动平台的第四支架通过轴线经过动平台上y轴的转动副连接在一起。

2.根据权利要求1所述的三转一移解耦踝关节康复机器人，其特征在于，所述驱动机构包括四个驱动电机，分别实现康复机器人的三个转动自由度和一个移动自由度，所述第一分支的第一移动副处设有驱动电机，其运动量表示该机器人第一移动自由度的输出参数，所述第二分支的第一圆柱副中所包含的P副处设有驱动电机，其运动量表示该机器人第一转动自由度的输出参数，所述第三分支的第一圆柱副的R副处设有驱动电机，其运动量表示该机器人第二转动自由度的输出参数，所述脚踏板上固连连杆与所述动平台第四支架连接的转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机器人第三转动自由度的输出参数。

3.根据权利要求2所述的三转一移解耦踝关节康复机器人，其特征在于，所述监测系统包括角位移传感器、直线位移传感器、限位开关和力传感器，所述角位移传感器安装在驱动副为转动副的位置处，所述直线位移传感器安装在驱动副为移动副的位置处，所述限位开关分布在各驱动副极限位置处，所述力传感器安装在所述脚踏板上，所述脚踏板上设有转接组件，能安装加热装置或按摩装置。

4.根据权利要求3所述的三转一移解耦踝关节康复机器人，其特征在于，所述踝关节康复机器人在运动学上为解耦机构，通过控制不同的分支可独立的实现三个转动和一个移动，对应实现踝关节运动中背屈/趾屈、内翻/外翻、内旋/外旋以及牵引运动。

5.根据权利要求1所述的三转一移解耦踝关节康复机器人，其特征在于，机器人的三个转动中心重合于一点，连接脚踏板的连杆长度可调，通过调整连杆长度实现不同脚踝高度的人在康复训练过程中踝关节中心和机器人实际转动中心重合。