[发明专利]一种柔性踝关节康复机器人系统

权利要求书

1.一种柔性踝关节康复机器人系统，其特征在于，包括执行模块（2），执行模块（2）通过鲍登线（3）经小腿模块（4）与脚部模块（6）连接，小腿模块（4）包裹在用户小腿上，小腿模块（4）与脚部模块（6）之间设置有拉力模块（5），拉力模块（5）用于测量鲍登线（3）的传输力；小腿模块（4）上设置有小腿部陀螺仪（7），脚部模块（6）上设置有脚部陀螺仪（8）和压力鞋垫（9），压力鞋垫（9）上设置有脚跟压力传感器（91）和脚掌压力传感器（93），小腿部陀螺仪（7）与脚部陀螺仪（8）分别布置于用户小腿的正面和脚面上，用于检测踝关节转动角度；压力鞋垫（9）位于脚部模块（6）内部并为执行模块（2）提供辅助信号，执行模块（2）与上位机（1）连接，通过上位机（1）向执行模块（2）发送控制指令并接收传感反馈信息；执行模块（2）将力矩通过鲍登线（3）经小腿模块（4）传递至脚部模块（6）进而辅助踝关节运动；小腿部陀螺仪（7）与脚部陀螺仪（8）相互配合用于检测踝关节运动信息；

执行模块（2）包括底板（27），底板（27）上设置有电机驱动机构（21）、限位机构（22）、预紧机构（23）、电机驱动器（24）、直流电源（25）和单片机（26），鲍登线（3）经电机驱动机构（21）依次连接限位机构（22）和预紧机构（23）后与脚部模块（6）连接，单片机（26）通过电机驱动器（24）控制电机驱动机构（21）产生力矩并接收限位机构（22）与电机驱动机构（21）传感信息，单片机（26）和电机驱动器（24）分别连接直流电源（25）；

小腿模块（4）从上至下依次包括跖屈带（41）、背屈带（42）和小腿锚点（43）；跖屈带（41）包括上宽带（56）、跖屈鲍登线槽（57）和下宽带（58）；背屈带（42）包括位置固定带（44）、近膝带（45）、背屈鲍登线槽（46）、中间带（47）、近踝带（48）和竖直带（49）；位置固定带（44）绕过上宽带（56）通过魔术贴固定；近膝带（45）、中间带（47）和近踝带（48）通过针线缝制于竖直带（49）上且两端魔术贴用于将背屈带包裹用户小腿；下宽带（58）通过针线缝制于上宽带（56）上；背屈鲍登线槽（46）和跖屈鲍登线槽（57）分别固定于竖直带（49）和上宽带（56）上用于鲍登线（3）导向；小腿锚点（43）固定于竖直带（49）和下宽带（58）下方；

拉力模块（5）包括钢丝芯（222），钢丝芯（222）穿过吊环（53）通过锁扣（52）构成钢丝绳环；拉力传感器（54）通过吊环（53）分别与登山锁扣（55）和钢丝芯（222）相连；

脚部模块（6）设置有三种受力，包括外侧力（61）、背屈力（63）和合力（62），外侧力（61）作用位置为第五跖骨远踝处的结点；背屈力（63）作用位置为第三跖骨远踝处，合力（62）作用在第五跖骨远踝和第三跖骨远踝之间；脚部模块（6）包括跖屈锚点（64）和背屈机构（65）；背屈机构（65）包括小电机（650）、小绕线轮（651）、上固定块（652）、背屈滑块（653）、背屈轨道（654）、绳索收放盒（655）和下固定块（656）；小电机（650）通过小绕线轮（651）与设置在背屈轨道（654）上的背屈滑块（653）连接，上固定块（652）和下固定块（656）将背屈轨道 （654）固定于用户鞋子上，绳索收放盒（655）固定于下固定块（656）上；绳索收放盒（655）包括收放装置壳（657）、小滑轮（658）、扭簧（659）和收放装置外壳（660）；扭簧（659）位于小滑轮（658）内；小滑轮（658）位于收放装置壳（657）和收放装置外壳（660）内；

脚部陀螺仪（8）检测用户脚冠状面的角度信息经单片机（26）传至上位机（1），进而控制小电机（650）正反转绕线调整背屈滑块（653）的位置，实现合力锚点的自动调整，背屈机构采用电机绕线的方式实时调整背屈滑块的位置进而实现合力锚点的位置自适应。

2.根据权利要求1所述的柔性踝关节康复机器人系统，其特征在于，电机驱动机构（21）和限位机构（22）之间以及限位机构（22）和预紧机构（23）之间均设置鲍登线（3）的外软壳。