一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统技术方案

本发明专利技术涉及医用康复训练设备技术领域，特别涉及一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统。包括支架、驱动轴、辅助轴、第一L型调节杆、第二L型调节杆、踏板及驱动机构，其中驱动轴和辅助轴同轴线地安装在支架上的两组轴承座内，第一L型调节杆和第二L型调节杆的一端分别与驱动轴和辅助轴连接，另一端分别与踏板的两侧连接，驱动机构与驱动轴连接，用于驱动驱动轴转动，从而实现踏板摆动。本发明专利技术适用于踝关节受损并长期卧床的患者，其结构紧凑，体积小巧，移动方便并且可根据在康复训练过程中的力信息与运动角度信息对康复系统的输出力及运动角度范围进行调节，提供多种不同的康复训练模式，以满足不同康复状态患者的康复需求。

An ankle joint rehabilitation system with multiple motion patterns for sickbed

The invention relates to the technical field of medical rehabilitation training equipment, in particular to an ankle rehabilitation system for a sickbed which can realize multiple motion modes. It comprises a bracket, a drive shaft, an auxiliary shaft, a first L-shaped regulating rod, a second L-shaped regulating rod, a pedal and a driving mechanism, wherein the driving shaft and an auxiliary shaft are coaxially arranged in two groups of bearing seats on the bracket, one end of the first L-shaped regulating rod and the second L-shaped regulating rod are respectively connected with the driving shaft and the auxiliary shaft, and the other end is respectively connected with the pedal. The two sides of the board are connected, and the driving mechanism is connected with the driving shaft for driving the driving shaft to rotate, thereby realizing the pedal swing. The invention is suitable for patients with ankle joint injury and long-term bedridden. The structure is compact, the volume is small, the movement is convenient, and the output force and the movement angle range of the rehabilitation system can be adjusted according to the force information and the movement angle information in the rehabilitation training process, and a variety of different rehabilitation training modes can be provided to meet the different requirements. Rehabilitation needs of patients.

【技术实现步骤摘要】
一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统
本专利技术涉及医用康复训练设备
，特别涉及一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统。
技术介绍
对踝关节活动功能损失的患者进行康复训练，可以增加患者的肌力和关节的运动灵活性，从而使其恢复踝关节的运动能力以及对关节的控制能力。其中对于一些损伤严重，长期卧床的患者，目前康复手段仍以康复治疗师的人工训练为主。而针对于踝关节的康复训练设备可以进行长时间的重复性运动，减少了康复治疗师的人工操作成本，可提高康复训练的效率。现有的踝关节康复训练设备可分为两种类型，其中一种结构庞大，动力系统复杂，设备整体笨重，不便于调整，且价格昂贵，但功能较为全面，可实现多种运行模式。另一种结构比较简单，但功能单一，无法满足进一步的康复训练需求。针对于长期卧床的踝关节受损患者，需要一种能够放置于病床上，结构轻便，体积小巧，移动方便并且具有多种训练模式进行全方面恢复训练的康复训练设备，而目前的踝关节康复设备无法满足这一需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，以满足能够放置于病床上，结构轻便，体积小巧，移动方便并且具有多种训练模式进行全方面恢复训练康复的要求。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，包括支架、驱动轴、辅助轴、第一L型调节杆、第二L型调节杆、踏板及驱动机构，其中驱动轴和辅助轴同轴线地安装在支架上的两组轴承座内，所述第一L型调节杆和第二L型调节杆的一端分别与所述驱动轴和辅助轴连接，另一端分别与踏板的两侧连接，所述驱动机构与所述驱动轴连接，用于驱动所述驱动轴转动，从而实现所述踏板摆动。所述驱动轴包括轴和输出轴，所述轴和输出轴可转动地同轴线安装在所述支架顶部的轴承座内，所述轴和输出轴之间通过扭矩传感器连接，所述轴的末端与所述驱动机构连接，所述输出轴的末端与所述第一L型调节杆连接。所述辅助轴上连接有角度传感器。所述支架上的两组所述轴承座上均设有用于限制所述踏板摆动行程的上限位柱和下限位柱。所述第一L型调节杆和所述第二L型调节杆结构相同，均包括水平杆、水平滑动环、竖直杆及竖直滑动环，其中水平杆的一端与所述驱动轴连接，另一端设有沿轴向滑动的水平滑动环，所述竖直杆的下端与所述水平滑动环连接，上端设有可沿轴向滑动的竖直滑动环，所述竖直滑动环与所述踏板连接。所述水平滑动环和所述竖直滑动环结构相同，均包括开口环体及设置于所述开口环体开口处的锁紧部件。所述驱动机构包括电机、减速器和齿轮换向机构，所述电机的输出轴与减速器连接，所述减速器通过所述齿轮换向机构与所述驱动轴连接。所述齿轮换向机构包括垂直方向布置且相互啮合的两个锥齿轮。所述电机通过电机支架与所述支架连接，所述电机为直流无刷盘式电机，所述直流无刷盘式电机上设有增量式编码器。所述支架为对称布置结构，由铝型材搭建，并由型材连接件进行固定与紧固。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术中的盘式直流无刷电机体积小，噪声低，减小了整体结构的体积，也满足了康复训练对低噪声环境的要求。通过增量式编码器可检测当前电机转子位置，其与末端角度传感器所测辅助轴角度可共同实现对关节运动角度的控制，保证运动角度控制的准确即可保证康复训练的安全性与高精度。2.本专利技术的扭矩传感器可测量运动过程中的力信息，并利用其实现踝关节康复系统的多种模式力控制及力保护。3.本专利技术的齿轮换向机构使传动路线沿垂直方向变化，从而使整个康复系统的结构更为紧凑，便携性得到了提高。4.本专利技术的踏板位置可根据不同患者的使用需求通过L型结构调节杆进行调节，提高了其适用性和使用舒适性。5.本专利技术整体结构小巧，灵活便携，可以放置于病床上供卧床患者使用。其通过扭矩传感器和角度传感器所获取的运动信息，可通过相应的控制系统进行处理，并用以实现多种不同的康复训练模式，能够满足不同患者的康复需求。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的扭矩传感器安装结构图；图3是本专利技术的L型结构调节杆的结构示意图；图4是本专利技术的角度传感器安装结构图；图5是本专利技术的限位结构示意图；图6是本专利技术的控制系统结构框图。图中：1为支架，2为电机，3为电机支座，4为齿轮换向机构，51、52、53、54分别为第一、二、三、四轴承座，61为第一L型调节杆，62为第二L型调节杆，611为水平杆，612为水平滑动环，613为竖直杆，614为竖直滑动环，7为踏板，8为角度传感器，9为扭矩传感器，10为轴端挡片，11为垫圈，12为第一轴承，13为驱动轴，14为输出轴，15为销，16为第二轴承，17为辅助轴，18为上限位柱，19为下限位柱。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。如图1、图2、图4所示，本专利技术提供的一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，包括支架1、驱动轴、辅助轴17、第一L型调节杆61、第二L型调节杆62、踏板7及驱动机构，其中驱动轴和辅助轴17同轴线地安装在支架1上的两组轴承座内，第一L型调节杆61和第二L型调节杆62的一端分别与驱动轴和辅助轴17连接，另一端分别与踏板7的两侧连接，驱动机构与驱动轴连接，用于驱动驱动轴转动，从而实现踏板7摆动。如图2所示，驱动轴包括轴13和输出轴14，轴13和输出轴14可转动地同轴线安装在支架1顶部的第一轴承座51和第二轴承座52内，轴13和输出轴14的之间通过扭矩传感器9连接，轴13的末端与驱动机构连接，输出轴14的末端与第一L型调节杆61连接。驱动机构包括电机2、减速器和齿轮换向机构4，电机2通过电机支架3与支架1连接，电机2的输出轴与减速器连接，减速器通过齿轮换向机构4与驱动轴中的轴13连接。齿轮换向机构4包括垂直方向布置且相互啮合的两个锥齿轮。电机2为直流无刷盘式电机，直流无刷盘式电机上设有增量式编码器，可通过增量式编码器检测当前电机转子位置。本专利技术以支架1为基础，直流无刷盘式电机及减速器组合通过电机支座3连接至支架1上，减速器输出端连接齿轮换向机构4中一锥齿轮，通过换向，将动力传递至沿垂直方向分布的另一锥齿轮，该齿轮连接至轴13，通过垫圈11和轴端挡片10在轴13上定位，轴13与扭矩传感器9一端连接，扭矩传感器9另一端连接至输出轴14，由电机输出的扭矩信息便可通过扭矩传感器9获取。如图4所示，辅助轴17上连接有角度传感器8，从而实现了对运动角度信息的获取。输出轴17通过安装在支架1顶部的第二轴承座53和第四轴承座54支撑，角度传感器8通过销15与输出轴17的末端连接。支架1为对称布置结构，由铝型材搭建，并由型材连接件进行固定与紧固。为了保证康复训练过程中的人机交互安全性，需对运动角度进行位置限制。支架1上的两组轴承座上均设有用于限制踏板7摆动行程的上限位柱18和下限位柱19，本实施例中，在第四轴承座54和第二轴承座52的内侧均设有上限位柱18和下限位柱19，第一L型调节杆61和第二L型调节杆62在上限位柱18和下限位柱19之间摆动，上限位柱18和下限位柱19分别对运动过程中的背屈跖屈角度进行限制。如图3所示，第一L型调节杆61和第二L型调节杆62对称设置、且结构相同，均包括水平杆611、水平滑动环612、竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，其特征在于，包括支架(1)、驱动轴、辅助轴(17)、第一L型调节杆(61)、第二L型调节杆(62)、踏板(7)及驱动机构，其中驱动轴和辅助轴(17)同轴线地安装在支架(1)上的两组轴承座内，所述第一L型调节杆(61)和第二L型调节杆(62)的一端分别与所述驱动轴和辅助轴(17)连接，另一端分别与踏板(7)的两侧连接，所述驱动机构与所述驱动轴连接，用于驱动所述驱动轴转动，从而实现所述踏板(7)摆动。

【技术特征摘要】
1.一种可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，其特征在于，包括支架(1)、驱动轴、辅助轴(17)、第一L型调节杆(61)、第二L型调节杆(62)、踏板(7)及驱动机构，其中驱动轴和辅助轴(17)同轴线地安装在支架(1)上的两组轴承座内，所述第一L型调节杆(61)和第二L型调节杆(62)的一端分别与所述驱动轴和辅助轴(17)连接，另一端分别与踏板(7)的两侧连接，所述驱动机构与所述驱动轴连接，用于驱动所述驱动轴转动，从而实现所述踏板(7)摆动。2.根据权利要求1所述的可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，其特征在于，所述驱动轴包括轴(13)和输出轴(14)，所述轴(13)和输出轴(14)可转动地同轴线安装在所述支架(1)顶部的轴承座内，所述轴(13)和输出轴(14)之间通过扭矩传感器(9)连接，所述轴(13)的末端与所述驱动机构连接，所述输出轴(14)的末端与所述第一L型调节杆(61)连接。3.根据权利要求1或2所述的可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，其特征在于，所述辅助轴(17)上连接有角度传感器(8)。4.根据权利要求1所述的可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，其特征在于，所述支架(1)上的两组所述轴承座上均设有用于限制所述踏板(7)摆动行程的上限位柱(18)和下限位柱(19)。5.根据权利要求1所述的可实现多运动模式的病床用踝关节康复系统，其特征在于，所述第一L型调节杆(61)和所述第二L型调节杆(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新刚，张立宁，高月明，赵明，姚杰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21