[发明专利]一种新型含子闭链的四自由度踝关节康复并联机构

权利要求书

1.一种新型含子闭链的四自由度踝关节康复并联机构，包括静平台、动平台和输入伺服电机；其特征在于，该机构还包括一条闭环混联支链和两条UPS支链；

所述静平台由底板和位于底板前端的竖直支架构成，竖直支架上部的左、右两侧对称设有静平台一号铰支座和静平台二号铰支座，底板中部的左、右两侧对称设有静平台三号铰支座和静平台四号铰支座；

所述动平台前端的底部设有弧形导轨，弧形导轨的开口向上且弧形导轨的圆心与该并联机构的动球心重合，动平台后端的底部两侧对称设有动平台一号铰支座和动平台二号铰支座；动平台一号铰支座与一条UPS支链的上端铰接，该UPS支链的下端与静平台三号铰支座铰接；动平台二号铰支座与另一条UPS支链的上端铰接，该UPS支链的下端与静平台四号铰支座铰接；

所述闭环混联支链包括闭环混联支链一号连杆、闭环混联支链二号连杆、闭环混联支链三号连杆、闭环混联支链四号连杆、闭环混联支链五号连杆、闭环混联支链六号连杆和闭环混联支链七号连杆；闭环混联支链一号连杆上端与静平台一号铰支座铰接形成回转副A₁，闭环混联支链一号连杆下端与闭环混联支链二号连杆上端铰接形成回转副B1，闭环混联支链二号连杆下端与闭环混联支链三号连杆上端铰接形成回转副C₁，闭环混联支链四号连杆上端与静平台二号铰支座铰接形成回转副A₂，闭环混联支链四号连杆下端与闭环混联支链五号连杆上端铰接形成回转副B₂，闭环混联支链五号连杆下端与闭环混联支链六号连杆上端铰接形成回转副C₂，闭环混联支链三号连杆下端和闭环混联支链六号连杆下端同时与闭环混联支链七号连杆下端铰接形成复合回转副D，闭环混联支链七号连杆上端与动平台的弧形导轨滑动连接形成移动副E；

两个输入伺服电机安装在静平台上，一个输入伺服电机的输出轴与闭环混联支链一号连杆上端连接，另一个输入伺服电机的输出轴与闭环混联支链四号连杆上端连接；

上述回转副A₁、B₁、A₂和B₂的回转轴线交于一点，该交点即为并联机构的定球心，回转副C₁、C₂和D的回转轴线交于一点，该交点即为并联机构的动球心，定球心和动球心之间的间距为定值；并联机构具有四个自由度，在并联机构在运动过程中动球心绕着定球心做球面转动，动平台绕着动球心做球面转动。

2.根据权利要求1所述的新型含子闭链的四自由度踝关节康复并联机构，其特征在于，所述动平台前端的底部间隔设有两个弧形导轨；闭环混联支链七号连杆的上端设有连接头，连接头的两侧均设有凸台，每个凸台与各自的弧形导轨滑动连接。

3.根据权利要求1或2所述的新型含子闭链的四自由度踝关节康复并联机构，其特征在于，该机构在实际应用时，患者足部穿戴在动平台上，定球心的位置与患者的胫距关节中心对应，动球心的位置与患者的距下关节中心对应，动球心相对于定球心的球面运动用于拟合胫距关节的运动，实现足部的背伸跖屈运动；动平台相对于动球心的球面运动用于拟合距下关节的运动，实现足部的内、外翻运动和内、外旋运动；通过控制动平台的位置和姿态控制患者踝关节按照预定轨迹进行康复训练。

4.根据权利要求1所述的新型含子闭链的四自由度踝关节康复并联机构，其特征在于，所述UPS支链由虎克铰连杆、伺服电动缸和球铰连杆组成；其中一条UPS支链的虎克铰连杆下端通过虎克铰与静平台三号铰支座铰接构成UPS支链的U副，虎克铰连杆上端与伺服电动缸固定端相连，伺服电动缸的推杆与球铰连杆下端固连，伺服电动缸构成UPS支链的P副；球铰连杆上端通过球铰与动平台一号铰支座铰接构成UPS支链的S副。