一种并联式踝关节康复装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并联式踝关节康复训练装置，包括基座、动平台、约束支链和主动支链，可实现踝关节背屈/跖屈，内翻/外翻，内旋/外旋等三个方向的转动。所述基座包括底座和支撑平台，所述支撑平台上固设有四个电机，所述四个电机采用了水平及高低错开的布置方式；所述动平台包括上动平台和下动平台，所述上动平台通过垫片与所述下动平台固接；所述约束支链包括承重平台、左支撑连杆、右支撑连杆和弧形连杆；所述主动支链包括第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链，所述四条主动支链结构相同。本发明专利技术装置不仅具有良好的运动性能，还具有简洁和紧凑的结构。

Parallel ankle joint rehabilitation device

The invention discloses a parallel ankle rehabilitation training device, which comprises a base, a movable platform, constraint limb and active limbs, can realize ankle dorsiflexion / plantarflexion, varus / valgus rotation, pronation / supination and three directions. The base includes a base and a support platform, the platform is fixedly provided with four motor, the four motor with the layout of the level and the level of staggered; the movable platform comprises an upper movable platform and moving platform, the moving platform through the gasket and the lower is fixedly connected with a movable platform; the constraints include bearing platform, left branched supporting rod, the supporting rod and the right arc-shaped connecting rod; the active branched chain comprises a first active branched chain, second active and third branched active chains and fourth active chains, the four active chains with same structure. The device of the invention not only has good movement performance, but also has a compact and compact structure.

【技术实现步骤摘要】
一种并联式踝关节康复装置
本专利技术涉及康复医疗器械领域，特别涉及一种用于踝关节康复训练治疗的并联机构。
技术介绍
自上个世纪90年代起，国内外研究机构开始探索将机器人技术引入到中枢神经损伤患者的康复训练中，并纷纷研制和开发出各种用于上肢、下肢或者关节康复的康复训练机器人，如MIT-MANUS、Handy1、BiodexSystem4等。踝关节康复训练机器人也是研究热点之一。例如，为实现踝关节更为复杂的康复运动训练课，Agrawal等开发了具有2自由度的踝足矫形器，并通过伺服控制来到达合适的位姿。同时，并联机构也用在了踝关节康复机器人的设计当中。如美国新泽西州的大学的Girone等研制出6自由度基于气动伺服系统控制的Stewart机构的RutgersAnkle踝关节康复系统，但该装置存在着机构复杂，自由度数多以及需要配置独立气源等缺点。另外踝关节康复时，可忽略其微小的移动自由度。为此，戴建生和赵铁石提出了具有被动约束支链的三和四个自由度3-SPS/S，3-SPS/SP踝关节康复并联机构。类似的，Liu提出了一种三自由度3-RSS/S踝关节康复并联机构。但以上被动约束支链含有球铰S的机构存在一个缺点，即机构的转动中心与踝关节的转动中心无法相互重合。为解决并联机构工作空间内存在奇异的问题，英国伦敦国王学院的Saglia等提出了二自由度3-SPS/U冗余驱动踝关节康复机构。奥克兰大学Tsoi等还提出了一种生物融合式的4-UPS/S踝关节康复机器人，可实现以踝关节为转动中心的康复训练，但患者的下肢会受到其他方向的作用力，影响康复效果。
技术实现思路
针对上述踝关节康复训练装置所存在的问题，本专利技术的目标旨在设计一种具有冗余驱动特性的三自由度4-RUS/RRR并联机构。该机构可实现踝关节背屈/跖屈，内翻/外翻，内旋/外旋等三个方向的转动；可根据不同的患者的足部尺寸调整平台到转动中心的距离，使机构与踝关节的转动中心相重合；采用了4条RUS支链冗余驱动布置方案，以保证机构具有良好的运动性能。本专利技术提出的一种并联式踝关节康复装置，其特征在于：包括基座、动平台、约束支链和主动支链；所述基座包括底座和支撑平台，所述支撑平台通过支撑杆固定在底座上；所述支撑平台上固设有第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述动平台包括上动平台和下动平台，所述上动平台通过垫片与下动平台固接，所述下动平台固设有第一轴承座、第二轴承座、第三轴承座和第四轴承座；所述约束支链可转动的设置在基座上，所述约束支链包括承重平台、左支撑连杆、右支撑连杆和弧形连杆；所述弧形连杆通过转动副与所述下动平台连接；所述承重平台通过转动副与所述支撑杆连接；所述承重平台的两端固设有左支撑连杆和右支撑连杆，所述左支撑连杆和右支撑连杆呈匹配对称布置，所述左支撑连杆的上端和右支撑连杆的上端分别通过转动副与所述弧形连杆的两端连接；所述主动支链包括第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链；所述第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链结构相同；所述每条主动支链均包括连杆A、U型连接件A、连杆B、U型连接件B和连杆C；所述连杆A、U型连接件A和连杆B组成虎克副；所述连杆B、U型连接件B和连杆C组成另一个虎克副；在所述第一主动支链中，所述连杆A通过转动副与所述第一轴承座连接，所述连杆C与所述第一电机的转轴固接，所述连杆C与所述第一电机组成转动副；在所述第二主动支链中，所述连杆A通过转动副与所述第二轴承座连接，所述连杆C与所述第二电机的转轴固接，所述连杆C与所述第二电机组成转动副；在所述第三主动支链中，所述连杆A通过转动副与所述第三轴承座连接，所述连杆C与所述第三电机的转轴固接，所述连杆C与所述第三电机组成转动副；在所述第四主动支链中，所述连杆A通过转动副与所述第四轴承座连接，所述连杆C与所述第四电机的转轴固接，所述连杆C与所述第四电机组成转动副。所述第一主动支链和第三主动支链的结构尺寸参数相同；所述第二主动支链和第四主动支链的结构尺寸参数相同。所述第一电机和第三电机的转轴轴线相互平行，且水平错开布置；所述第二电机和第四电机的转轴轴线相互平行，且水平错开布置；所述第一电机和第三电机的转轴轴线与所述第二电机和第四电机的转轴轴线相互垂直，且高低错开布置。由以上技术方案可知，本专利技术装置与作者已授权专利(授权号为ZL201310421566.7)中所提出的踝关节康复装置一样，均采用了RRR约束支链，但两种专利技术装置采用的冗余驱动布置方式却是不同的。在本专利技术中，冗余驱动是通过增加一条RUS主动支链实现的，并采用了电机布置的新型方案。由此带来的优点和积极效果是：本专利技术的驱动布置省去了锥齿轮结构，从而降低整个装置的制造难度以及成本；采用的冗余驱动布置方案不仅保证了康复装置具有优良的运动性能，同时还具有更加简洁和紧凑的结构。附图说明图1为本专利技术并联式踝关节康复装置的总体结构示意图；图2为本专利技术并联式踝关节康复装置的总体结构主视图；图3为本专利技术并联式踝关节康复装置的约束支链的结构示意图；图4为本专利技术并联式踝关节康复装置的主动支链的结构示意图；图5为本专利技术并联式踝关节康复装置的基座的结构示意图；图6为本专利技术并联式踝关节康复装置的基座的俯视图；图中各标记如下：1底座，1-1支撑杆，1-2支撑平台，2-1第一电机，2-2第二电机，2-3第三电机，2-4第四电机，3承重平台，4弧形连杆，5-1左支撑连杆，5-2右支撑连杆，6上动平台，7下动平台，8垫片，9-1第一轴承座，9-2第二轴承座，9-3第三轴承座，9-4第四轴承座，10连杆A，11U型连接件A，12连杆B，13U型连接件B，14连杆C，Ⅰ第一主动支链，Ⅱ第二主动支链，Ⅲ第三主动支链，Ⅳ第四主动支链。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作以详细描述。本专利技术提出的一种踝关节康复装置如图1、2所示，包括基座、动平台、约束支链和主动支链。所述基座包括底座1和支撑平台1-2，所述支撑平台1-2通过支撑杆1-1固定在底座1上；所述支撑平台1-2上固设有第一电机2-1、第二电机2-2、第三电机2-3和第四电机2-4。所述动平台包括上动平台6和下动平台7，所述上动平台6通过垫片8与下动平台7固接；所示下动平台7固设有第一轴承座9-1、第二轴承座9-2、第三轴承座9-3和第四轴承座9-4。所述约束支链如图3所示，包括承重平台3、弧形连杆4、左支撑连杆5-1和右支撑连杆5-2；所述承重平台3通过转动副与所述支撑杆1-1连接；所述弧形连杆4通过转动副与所述下动平台7连接；所述承重平台3的两端固设有左支撑连杆5-1和右支撑连杆5-2，所述左支撑连杆5-1和右支撑连杆5-2呈匹配对称布置；所述左支撑连杆5-1的上端和右支撑连杆5-2的上端分别通过转动副与弧形连杆4的两端连接。所述主动支链包括第一主动支链Ⅰ、第二主动支链Ⅱ、第三主动支链Ⅲ和第四主动支链Ⅳ；所述第一主动支链Ⅰ、第二主动支链Ⅱ、第三主动支链Ⅲ和第四主动支链Ⅳ结构相同；所述每条主动支链均包括连杆A10、U型连接件A11、连杆B12、U型连接件B13和连杆C14；如图4所示，所述连杆A10、U型连接件A11和连杆B12组成虎克副；所述连杆B12、U型连接件B13和连杆C14组成另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联式踝关节康复装置，其特征在于：包括基座、动平台、约束支链和主动支链；所述基座包括底座(1)和支撑平台(1‑2)，所述支撑平台(1‑2)通过支撑杆(1‑1)固定在底座(1)上；所述支撑平台(1‑2)上固设有第一电机(2‑1)、第二电机(2‑2)、第三电机(2‑3)和第四电机(2‑4)；所述动平台包括上动平台(6)和下动平台(7)，所述上动平台(6)通过垫片(8)与下动平台(7)连接；所示下动平台(7)固设有第一轴承座(9‑1)、第二轴承座(9‑2)、第三轴承座(9‑3)和第四轴承座(9‑4)；所述约束支链包括承重平台(3)、弧形连杆(4)、左支撑连杆(5‑1)和右支撑连杆(5‑2)；所述承重平台(3)通过转动副与所述支撑杆(1‑1)连接；所述弧形连杆(4)通过转动副与所述下动平台(7)连接；所述承重平台(3)的两端固设有左支撑连杆(5‑1)和右支撑连杆(5‑2)，所述左支撑连杆(5‑1)和右支撑连杆(5‑2)呈匹配对称布置；所述左支撑连杆(5‑1)的上端和右支撑连杆(5‑2)的上端分别通过转动副与弧形连杆(4)的两端连接；所述主动支链包括第一主动支链(Ⅰ)、第二主动支链(Ⅱ)、第三主动支链(Ⅲ)和第四主动支链(Ⅳ)；所述第一主动支链(Ⅰ)、第二主动支链(Ⅱ)、第三主动支链(Ⅲ)和第四主动支链(Ⅳ)结构相同；所述每条主动支链均包括连杆A(10)、U型连接件A(11)、连杆B(12)、U型连接件B(13)和连杆C(14)；所述连杆A(10)、U型连接件A(11)和连杆B(12)组成虎克副；所述连杆B(12)、U型连接件B(13)和连杆C(14)组成另一个虎克副；在所述第一主动支链(Ⅰ)中，所述连杆A(10)通过转动副与所述第一轴承座(9‑1)连接，所述连杆C(14)与所述第一电机(2‑1)的转轴固接，所述连杆C(14)与所述第一电机(2‑1)组成转动副；在所述第二主动支链(Ⅱ)中，所述连杆A(10)通过转动副与所述第二轴承座(9‑2)连接，所述连杆C(14)与所述第二电机(2‑2)的转轴固接，所述连杆C(14)与所述第二电机(2‑2)组成转动副；在所述第三主动支链(Ⅲ)中，所述连杆A(10)通过转动副与所述第三轴承座(9‑3)连接，所述连杆C(14)与所述第三电机(2‑3)的转轴固接，所述连杆C(14)与所述第三电机(2‑3)组成转动副；在所述第四主动支链(Ⅳ)中，所述连杆A(10)通过转动副与所述第四轴承座(9‑4)连接，所述连杆C(14)与所述第四电机(2‑4)的转轴固接，所述连杆C(14)与所述第四电机(2‑4)组成转动副。...

【技术特征摘要】
1.一种并联式踝关节康复装置，其特征在于：包括基座、动平台、约束支链和主动支链；所述基座包括底座(1)和支撑平台(1-2)，所述支撑平台(1-2)通过支撑杆(1-1)固定在底座(1)上；所述支撑平台(1-2)上固设有第一电机(2-1)、第二电机(2-2)、第三电机(2-3)和第四电机(2-4)；所述动平台包括上动平台(6)和下动平台(7)，所述上动平台(6)通过垫片(8)与下动平台(7)连接；所示下动平台(7)固设有第一轴承座(9-1)、第二轴承座(9-2)、第三轴承座(9-3)和第四轴承座(9-4)；所述约束支链包括承重平台(3)、弧形连杆(4)、左支撑连杆(5-1)和右支撑连杆(5-2)；所述承重平台(3)通过转动副与所述支撑杆(1-1)连接；所述弧形连杆(4)通过转动副与所述下动平台(7)连接；所述承重平台(3)的两端固设有左支撑连杆(5-1)和右支撑连杆(5-2)，所述左支撑连杆(5-1)和右支撑连杆(5-2)呈匹配对称布置；所述左支撑连杆(5-1)的上端和右支撑连杆(5-2)的上端分别通过转动副与弧形连杆(4)的两端连接；所述主动支链包括第一主动支链(Ⅰ)、第二主动支链(Ⅱ)、第三主动支链(Ⅲ)和第四主动支链(Ⅳ)；所述第一主动支链(Ⅰ)、第二主动支链(Ⅱ)、第三主动支链(Ⅲ)和第四主动支链(Ⅳ)结构相同；所述每条主动支链均包括连杆A(10)、U型连接件A(11)、连杆B(12)、U型连接件B(13)和连杆C(14)；所述连杆A(10)、U型连接件A(11)和连杆B(12)组成虎克副；所述连杆B(12)、U型连接件B(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪从哲，张毅，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50