可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置。现有的辅助康复行走的踝关节外骨骼系统通常是主动驱动系统，存在对于人体的强制作用，安全性差，并且耗能较大，没有充分利用人体重力势能。本发明专利技术包括拉伸弹簧连接机构、扭转弹簧、扭矩补偿机构、导轨滑块传动机构和电控制动系统；伸弹簧连接机构与扭转弹簧组合实现行走时踝关节的扭矩变化，电控制动系统、扭矩补偿机构和导轨滑块传动机构实现扭矩的非线性补偿，从而模拟健康人行走时踝关节的扭矩大小。本发明专利技术在保证患者安全的前提下，使得患有足内翻、足下垂等下肢功能障碍患者能够穿着本发明专利技术进行康复行走。

【技术实现步骤摘要】
可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置
本专利技术属于人机交互
，具体涉及一种可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置。
技术介绍
足下垂、足内翻、足外旋是瘫痪、下肢功能障碍以及长期卧床不能活动患者的常见并发症，由于患者下肢长期不能活动引起肌肉、肌腱和结缔组织被动和主动特性的改变，包括肌肉纤维类型交叉桥结缔组织的改变，肌小节的丧失、水分的丧失、胶原沉积和粘滞性的改变，造成肌肉僵硬、肌肉出现废用性肌萎缩。如果小腿三头肌持续痉挛得不到牵伸而导致跟腱挛缩，将使得可逆性足下垂转变为不可逆性足下垂。现有的辅助康复行走的踝关节外骨骼系统通常是主动驱动系统，通过电机、液压、气动等带动关节活动。但是主动机构存在对于人体的强制作用，安全性差，并且耗能较大，没有充分利用人体重力势能。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术的不足，提供一种可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置，在保证患者安全的前提下，使得患有足内翻、足下垂等下肢功能障碍患者能够穿着本专利技术进行康复行走。本专利技术包括拉伸弹簧连接机构、扭转弹簧、扭矩补偿机构、导轨滑块传动机构和电控制动系统。所述的拉伸弹簧连接机构包括足型底板、凸字型立板、长主轴、短主轴、传动长轴、上固定板、下固定板、小腿绑定块、挂钩固定板、螺纹挂钩、拉伸弹簧、安装立板和安装底板。所述的足型底板对称固定有两块凸字型立板，安装底板固定在外侧的凸字型立板底部，安装立板与安装底板固定；所述长主轴的两端通过轴承分别支承在外侧的凸字型立板和安装立板上，短主轴通过轴承支承在内侧的凸字型立板上；长主轴和短主轴均固定有传动长轴；所述的上固定板和下固定板固定，并夹紧两根传动长轴；上固定板开设有固定带安装槽；小腿绑定块与上固定板胶合；所述下固定板的多个挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩；所述的挂钩固定板开设有调节槽和挂钩滑槽；多块挂钩固定板间距设置，且均在调节槽处与足型底板通过螺栓固定；挂钩固定板的数量与下固定板的挂钩滑槽的数量相等；每块挂钩固定板的挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩；下固定板上的螺纹挂钩与对应一块挂钩固定板上的螺纹挂钩通过拉伸弹簧连接；所述扭转弹簧的两端分别与安装立板和外侧的传动长轴连接。所述的扭矩补偿机构包括碟片、碟片固定盘和夹器装配体；所述的碟片固定盘与长主轴同轴设置，并通过螺栓固定；所述的碟片与碟片固定盘固定；所述的夹器装配体与安装立板固定，碟片嵌入夹器装配体的两片碟刹片之间。所述的导轨滑块传动机构包括直线步进电机、导轨一、滑块一、导轨二、滑块二、导轨三、滑块三、导轨一固定板、导轨三固定板、长连杆和短连杆。所述的电控制动系统控制直线步进电机；所述的直线步进电机固定在外侧的安装立板上，其输出轴与滑块一通过螺栓固定；所述的导轨一固定在导轨一固定板上，并与滑块一构成滑动副；导轨一固定板的两端分别与外侧的凸字型立板和安装立板固定；所述的导轨二固定在外侧的凸字型立板上，并与滑块二构成滑动副；所述的导轨三固定板与安装底板固定，导轨三固定在导轨三固定板上，并与滑块三构成滑动副；滑块三与夹器装配体的滑动轴固定；所述长连杆的两端分别与滑块一和滑块二铰接，短连杆的两端分别与滑块二和滑块三铰接。所述的碟片呈扇环形，对应的圆心角为120°，圆心与固定盘的圆心重合。所述的夹器装配体采用YUS碟刹自行车碟刹器，型号为ANS-02。本专利技术的有益效果：1、通过拉伸弹簧、扭转弹簧与电控制动系统组合，使得穿戴本专利技术患者可在肌肉萎缩、踝关节无法施力的条件下正常行走。2、不同于以往踝关节康复系统的电机驱动或欠驱动设计，本系统为准备动机构，目的使患者在行走过程中获得缓冲，增强舒适性，减少意外发生的可能；并且利用储能装置储存能量，节约能耗。3、有效避免主动驱动外骨骼机构对于人体的强制驱动作用，减少患者受伤的可能，使用本专利技术的患者在行走中更加自由。4、适应性强，储能原件(拉伸弹簧)易更换，能够适应不同体重、不同步速、不同恢复阶段人群的恢复性训练和行走辅助。5、尝试拓展适用对象，满足非患者降低踝关节疲劳的需求。附图说明图1为本专利技术的整体结构装配立体图；图2-1为本专利技术中拉伸弹簧连接机构的前部立体图；图2-2为本专利技术中拉伸弹簧连接机构的背部立体图；图3为本专利技术中扭转弹簧的装配立体图；图4-1为本专利技术中碟片的装配立体图；图4-2为本专利技术中夹器装配体的装配立体图；图5-1为本专利技术中导轨滑块传动机构的一个装配立体图；图5-2为本专利技术中导轨滑块传动机构的另一个装配立体图。图中：1、凸字型立板，2、长主轴，3、短主轴，4、传动长轴，5、上固定板，6、下固定板，7、小腿绑定块，8、挂钩固定板，9、螺纹挂钩，10、拉伸弹簧，11、足型底板，12、安装立板，13、扭转弹簧，14、碟片，15、碟片固定盘，16、夹器装配体，17、直线步进电机，18、安装底板，19、导轨一，20、滑块一，21、导轨二，22、滑块二，23、导轨三，24、滑块三，25、导轨一固定板，26、导轨三固定板，27、长连杆，28，短连杆。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置，包括拉伸弹簧连接机构、扭转弹簧13、扭矩补偿机构、导轨滑块传动机构和电控制动系统；伸弹簧连接机构与扭转弹簧13组合实现行走时踝关节的扭矩变化，电控制动系统、扭矩补偿机构和导轨滑块传动机构实现扭矩的非线性补偿，从而模拟健康人行走时踝关节的扭矩大小。如图2-1、2-2和3所示，拉伸弹簧连接机构包括足型底板11、凸字型立板1、长主轴2、短主轴3、传动长轴4、上固定板5、下固定板6、小腿绑定块7、挂钩固定板8、螺纹挂钩9、拉伸弹簧10、安装立板12和安装底板18。足型底板11通过螺栓对称固定有两块凸字型立板1，安装底板18通过螺栓固定在外侧的凸字型立板1底部，安装立板12与安装底板18通过螺栓固定；长主轴2的两端通过轴承分别支承在外侧的凸字型立板1和安装立板12上，短主轴3通过轴承支承在内侧的凸字型立板1上；长主轴2和短主轴3均固定有传动长轴4；上固定板5和下固定板6通过螺栓固定，并夹紧两根传动长轴4；上固定板5开设有固定带安装槽，使小腿固定带穿过；小腿绑定块7与上固定板5胶合；下固定板6的三个挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩9；挂钩固定板8开设有调节槽和挂钩滑槽；三块挂钩固定板8间距设置，且均在调节槽处与足型底板11通过螺栓固定；三块挂钩固定板8的挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩9；下固定板6上的螺纹挂钩9与对应一块挂钩固定板8上的螺纹挂钩9通过拉伸弹簧10连接；下固定板6的挂钩滑槽、挂钩固定板8的调节槽和挂钩滑槽使得拉伸弹簧10位置可调；扭转弹簧13的两端分别与安装立板12和外侧的传动长轴4连接。如图4-1和4-2所示，扭矩补偿机构包括碟片14、碟片固定盘15和夹器装配体16；碟片固定盘15与长主轴2同轴设置，并通过螺栓固定；碟片14与碟片固定盘15通过螺栓固定；碟片14呈扇环形，对应的圆心角为120°，圆心与固定盘15的圆心重合；夹器装配体16与安装立板12通过螺栓固定，碟片14嵌入夹器装配体16的两片碟刹片之间；夹器装配体16采用YUS碟刹自行车碟刹器，型号为ANS-02。如图5-1和5-2所示，导轨滑块传动机构包括直线步进电机17、导轨一本文档来自技高网...

【技术保护点】
可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置，包括拉伸弹簧连接机构、扭转弹簧、扭矩补偿机构、导轨滑块传动机构和电控制动系统，其特征在于：所述的拉伸弹簧连接机构包括足型底板、凸字型立板、长主轴、短主轴、传动长轴、上固定板、下固定板、小腿绑定块、挂钩固定板、螺纹挂钩、拉伸弹簧、安装立板和安装底板；所述的足型底板对称固定有两块凸字型立板，安装底板固定在外侧的凸字型立板底部，安装立板与安装底板固定；所述长主轴的两端通过轴承分别支承在外侧的凸字型立板和安装立板上，短主轴通过轴承支承在内侧的凸字型立板上；长主轴和短主轴均固定有传动长轴；所述的上固定板和下固定板固定，并夹紧两根传动长轴；上固定板开设有固定带安装槽；小腿固定块与上固定板胶合；所述下固定板的多个挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩；所述的挂钩固定板开设有调节槽和挂钩滑槽；多块挂钩固定板间距设置，且均在调节槽处与足型底板通过螺栓固定；挂钩固定板的数量与下固定板的挂钩滑槽的数量相等；每块挂钩固定板的挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩；下固定板上的螺纹挂钩与对应一块挂钩固定板上的螺纹挂钩通过拉伸弹簧连接；所述扭转弹簧的两端分别与安装立板和外侧的传动长轴连接；所述的扭矩补偿机构包括碟片、碟片固定盘和夹器装配体；所述的碟片固定盘与长主轴同轴设置，并通过螺栓固定；所述的碟片与碟片固定盘固定；所述的夹器装配体与安装立板固定，碟片嵌入夹器装配体的两片碟刹片之间；所述的导轨滑块传动机构包括直线步进电机、导轨一、滑块一、导轨二、滑块二、导轨三、滑块三、导轨一固定板、导轨三固定板、长连杆和短连杆；所述的电控制动系统控制直线步进电机；所述的直线步进电机固定在外侧的安装立板上，其输出轴与滑块一通过螺栓固定；所述的导轨一固定在导轨一固定板上，并与滑块一构成滑动副；导轨一固定板的两端分别与外侧的凸字型立板和安装立板固定；所述的导轨二固定在外侧的凸字型立板上，并与滑块二构成滑动副；所述的导轨三固定板与安装底板固定，导轨三固定在导轨三固定板上，并与滑块三构成滑动副；滑块三与夹器装配体的滑动轴固定；所述长连杆的两端分别与滑块一和滑块二铰接，短连杆的两端分别与滑块二和滑块三铰接。...

【技术特征摘要】
1.可穿戴式准被动踝关节外骨骼康复装置，包括拉伸弹簧连接机构、扭转弹簧、扭矩补偿机构、导轨滑块传动机构和电控制动系统，其特征在于：所述的拉伸弹簧连接机构包括足型底板、凸字型立板、长主轴、短主轴、传动长轴、上固定板、下固定板、小腿绑定块、挂钩固定板、螺纹挂钩、拉伸弹簧、安装立板和安装底板；所述的足型底板对称固定有两块凸字型立板，安装底板固定在外侧的凸字型立板底部，安装立板与安装底板固定；所述长主轴的两端通过轴承分别支承在外侧的凸字型立板和安装立板上，短主轴通过轴承支承在内侧的凸字型立板上；长主轴和短主轴均固定有传动长轴；所述的上固定板和下固定板固定，并夹紧两根传动长轴；上固定板开设有固定带安装槽；小腿绑定块与上固定板胶合；所述下固定板的多个挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩；所述的挂钩固定板开设有调节槽和挂钩滑槽；多块挂钩固定板间距设置，且均在调节槽处与足型底板通过螺栓固定；挂钩固定板的数量与下固定板的挂钩滑槽的数量相等；每块挂钩固定板的挂钩滑槽处均通过螺母连接有螺纹挂钩；下固定板上的螺纹挂钩与对应一块挂钩固定板上的螺纹挂钩通过拉伸弹簧连接；所述扭转弹簧的两端分别与安装立板和外侧的传动长轴连接；所述的扭矩补偿机构包括碟片、碟片固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆俊辰，杨灿军，陆宏杰，朱兆杰，吴子凡，杨巍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33