[实用新型]一种运动解耦的踝关节拟合机构

说明书

本实用新型一种运动解耦的踝关节拟合机构，包括静平台、过渡平台、动平台、A杆、B杆、C杆和UPS支链；所述A杆的上端与过渡平台的一个过渡平台二号铰支座通过转动副连接，A杆的下端与B杆的上端转动连接，B杆的下端与动平台的一个动平台铰支座转动连接；C杆的两端分别与过渡平台的另一个过渡平台二号铰支座和动平台的另一个动平台铰支座转动连接；静平台的两端分别与过渡平台的两个过渡平台一号铰支座转动连接；UPS支链位于动平台的后侧，与静平台、过渡平台和C杆均不干涉；UPS支链的上端与静平台的中部通过球面副连接，UPS支链的下端通过虎克铰与动平台的后侧连接。该机构实现了距小腿关节和距下关节的解耦，结构更加接近踝关节的真实结构，拟合精度更高。

技术领域

本实用新型涉及康复机器人技术领域，具体涉及一种运动解耦的踝关节拟合机构。

背景技术

踝关节是人体的重要关节，是支撑身体重量、推动人体蹬离地面的能量枢纽，同时踝关节也是最容易由于体重或者外部冲击导致损伤的关节。随着老龄化及偏瘫患者的加剧，踝关节的运动康复问题日益严重。人体踝关节包括距下关节、距小腿关节和跟腱等，距下关节主要负责踝关节的跖屈和背屈，距小腿关节主要负责踝关节的内外旋/内外翻，距下关节和距小腿关节两者的运动相对独立。现有的踝关节拟合机构通常将其等效为广义球面机构、球面副或者两个回转副，这些等效运动都将距下关节和距小腿关节的运动合并在一起，忽略了距下关节和距小腿关节的真实运动状况，因此机构的拟合程度较低。

实用新型内容

针对现有技术上的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种运动解耦的踝关节拟合机构。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种运动解耦的踝关节拟合机构，包括静平台、过渡平台、动平台、A杆、B杆、C杆和UPS支链；其特征在于，

所述动平台上均匀设有两个动平台铰支座，两个动平台铰支座的回转轴线位于动平台的左右分割面上；过渡平台的上部均匀设有两个过渡平台一号铰支座，两个过渡平台一号铰支座均匀分布于过渡平台左右分割面的两侧；过渡平台的下部均匀设有两个过渡平台二号铰支座，两个过渡平台二号铰支座的回转轴线位于过渡平台的左右分割面上，两个过渡平台一号铰支座回转中心连线的中点为点N；

所述A杆的上端与过渡平台的一个过渡平台二号铰支座通过转动副连接，A杆的下端与B杆的上端通过转动副连接，B杆的下端与动平台的一个动平台铰支座通过转动副连接；C杆的两端分别通过转动副与过渡平台的另一个过渡平台二号铰支座和动平台的另一个动平台铰支座连接；A杆、B杆和C杆各个连接位置的回转轴线交于点M，点M为该机构的动球心；点M在过渡平台上的投影始终与点N重合，点M始终绕着点N做球面运动；A杆两端回转轴线的夹角与B杆两端回转轴线夹角之和等于C杆两端回转轴线的夹角；静平台的两端分别与过渡平台的两个过渡平台一号铰支座通过转动副连接；UPS支链位于动平台的后侧，与静平台、过渡平台和C杆均不干涉；UPS支链的上端与静平台的中部通过球面副连接，UPS支链的下端通过虎克铰与动平台的后侧连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型在静平台和动平台之间加入过渡平台，其中过渡平台等效为人体的距骨，过渡平台和静平台构成人体的距小腿关节；过渡平台与动平台构成人体的距下关节；UPS支链为无约束支链，等效为人体脚踝的跟腱；将该机构的三个自由度分成1+2的形式，即距小腿关节的一个自由度，距下关节的两个自由度，距小腿关节和跟腱拟合踝关节的背屈/跖屈，距下关节拟合踝关节的内外旋/内外翻；而在真实的人体踝关节中，距小腿关节也只负责踝关节的跖屈/背屈，距下关节也只负责踝关节的内外翻/内外旋，因此与现有的踝关节拟合机构相比，本申请实现了距小腿关节和距下关节的解耦，即踝关节的背屈跖屈与内外旋/内外翻的运动互不影响，结构更加接近踝关节的真实结构，其运动自由度与人体踝关节真实的运动自由度相同，拟合精度更高。