一种踝关节康复变胞并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座、动平台、第一运动支链和第二运动支链，其特征在于：所述三条第一运动支链120°对称分布在所述基座上，并分别依次通过第一球副、第一移动副机构和第二球副与所述动平台120°对称分布相连；所述第二运动支链分布在所述基座中心，并依次通过第二移动副机构和第三球副与所述动平台中心相连。本发明专利技术基于变胞原理，通过锁死或驱动第二移动副机构，能够实现3SPS/PS运动和3SPS/S运动的切换，可以更好地满足踝关节受伤患者在不同康复阶段的助力需求。

A kind of ankle joint rehabilitation metamorphic parallel mechanism

The invention discloses an ankle joint rehabilitation metamorphic parallel mechanism, which comprises a base, a moving platform, a first moving chain and a second moving chain, which is characterized in that the three first moving chains are symmetrically distributed on the base at 120 \u00b0, and are respectively connected with the moving platform at 120 \u00b0 symmetrically through the first ball pair, the first moving pair and the second ball pair through the first ball pair, respectively; the second movement The branch chain is distributed in the center of the base, and is connected with the center of the moving platform through the second moving pair mechanism and the third ball pair in turn. Based on the metamorphic principle, the invention can realize the switching between 3SPS / PS movement and 3SPS / s movement by locking or driving the second mobile auxiliary mechanism, and can better meet the assistance needs of ankle injury patients in different rehabilitation stages.

【技术实现步骤摘要】
一种踝关节康复变胞并联机构
本专利技术涉及康复医疗器械领域，具体设计一种踝关节康复变胞并联机构。
技术介绍
踝关节损伤是一种常见的骨关节损伤，人体的行走步态以及平衡性的微型调节枢纽就在于踝关节，踝关节的康复训练对患者来说意义巨大。从进入21世纪以来，我国老年化人口日趋严重，由于中风和类风湿性关节炎等老年性疾病，突发的车祸和意外的扭伤等导致的肢体运动性障碍患者需要及时进行康复训练，为了减轻医护人员工作负担，提高训练效果，缓解患者病情，踝关节康复训练采用训练装置进行，因此康复机器人机构的研究具有愈来愈高的实用价值。现阶段，研究肢体远端踝关节的相对较少，踝关节的康复是进行步态训练的基础，是患者下地行走的先决条件，并且踝关节的康复在一定程度上意味着整个神经系统的康复。并联机构是指动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机构具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重符合比小、动力性能好和控制容易等一系列优点。但是目前应用于人体的踝关节康复并联机构构型单一、可控自由度少，定自由度和定构型难以满足患者在不同康复阶段对踝关节不同运动状态的助力需求，不利于快速达到良好的康复效果。变胞机构（metamorphicmechanism）为解决上述技术问题提供了一种新的思路，1996年英国学者戴建生等人借鉴可折叠式纸盒和工艺品等制作工艺，将纸板看作连杆，折痕看作转动副，发现了变胞机构，并于1999年在《JournalofMechanicalDesign》（121卷第3期）发表论文“Mobilityinmetamorphicmechanismsoffoldable/erectablekinds”正式提出变胞机构（metamorphicmechanism）概念，指出与定自由度和定构件数目的传统机构不同，变胞机构可根据环境和工况的变化及任务需求，进行自我重组和重构，即可变自由度和可变构件数目。当前，变胞机构已经在机器人领域取得了很多应用成果，如变胞探测车、变胞机械手和水下变胞机器人等。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，提供一种根据踝关节受伤患者不同康复阶段的训练动作需求，能变换自身构型、实现不同自由度输出的变胞并联机构，以满足踝关节受伤患者在不同康复阶段对踝关节不同运动状态的需求。为了实现上述目的，本专利技术设计出一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座、动平台、第一运动支链和第二运动支链，其特征在于：所述三条第一运动支链120°对称分布在所述基座上，并分别依次通过第一球副、第一移动副机构和第二球副与所述动平台120°对称分布相连；所述第二运动支链分布在所述基座中心，并依次通过第二移动副机构和第三球副与所述动平台中心相连。进一步地，所述动平台包括动平台底座和动平台鞋，所述动平台鞋固定安装在所述动平台底座中央；所述动平台鞋包括鞋底、鞋垫、弹力鞋带和鞋后跟，所述鞋垫铺装于所述鞋底上，所述弹力鞋带与所述鞋底固定连接，所述鞋后跟与所述鞋底固定连接。进一步地，所述第一移动副机构包括第一固定套和第一移动杆，所述第一移动杆可伸缩地插设在所述第一固定套内，第一固定套位于第一移动杆下端，且第一固定套与第一球副连接，第一移动杆的上端与第二球副连接。进一步地，所述第二移动副机构包括第二固定套和第二移动杆，所述第二移动杆可伸缩地插设在所述第二固定套内，第二固定套位于第二移动杆下端，且第二固定套与所述基座连接，第二移动杆的上端与第三球副连接。本专利技术一种踝关节康复变胞并联机构具有以下有益效果：1.本专利技术通过锁死或驱动第二运动支链的第二移动副机构来完成两种不同构型3SPS/PS和3SPS/S的运动切换，实现动平台的不同运动输出，满足踝关节受伤患者不同康复需求的运动助力。2.本专利技术动平台围绕X轴的旋转为踝关节背屈和跖屈运动，动平台围绕Y轴的旋转为踝关节内翻和外翻运动，动平台围绕Z轴的旋转为踝关节内旋和外旋，且处于3SPS/PS构态时，还能助力踝关节动平台沿Z轴移动，能充分满足辅助踝关节康复的运动需求。附图说明图1为本专利技术实施例的整体结构示意图。图中：1-基座；2-动平台；201-动平台底座；202-动平台鞋；20201-鞋底；20202-鞋垫；20203-弹力鞋带；20204-鞋后跟；3-第一运动支链；301-第一球副；302-第一移动副机构；30201-第一固定套；30202-第一移动杆；303-第二球副；4-第二运动支链；401-第二移动副机构；40101-第二固定套；40102-第二移动杆；402-第三球副。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座1、动平台2、第一运动支链3和第二运动支链4，所述三条第一运动支链3成120°对称分布在所述基座1上，并分别依次通过第一球副301、第一移动副机构302和第二球副303与所述动平台2成120°对称分布相连；所述第二运动支链4分布在所述基座1中心，并依次通过第二移动副机构401和第三球副402与所述动平台1中心相连。如图1所示，所述动平台2包括动平台底座201和动平台鞋202，所述动平台鞋202固定安装在所述动平台底座201中央；所述动平台鞋202包括鞋底20201、鞋垫20202、弹力鞋带20203和鞋后跟20204，所述鞋垫20202铺装于所述鞋底20201上，患者可根据自己脚码更换合适的鞋垫20202，所述弹力鞋带20203与所述鞋底20201固定连接，所述弹力鞋带20203便于满足不同患者的脚板厚度，所述鞋后跟20204与所述鞋底20201固定连接。如图1所示所述第一移动副机构302包括第一固定套30201和第一移动杆30202，所述第一移动杆30202可伸缩地插设在所述第一固定套30201内，第一固定套30201位于第一移动杆30202下端，且第一固定套30201与第一球副301，第一移动杆30202的上端与第二球副303连接。如图1所示，所述第二移动副机构401包括第二固定套40101和第二移动杆40102，所述第二移动杆40102可伸缩地插设在所述第二固定套40101内，第二固定套40101位于第二移动杆40102下端，且第二固定套40101与所述基座1连接，第二移动杆40102的上端与第三球副402连接。本专利技术的工作原理：人体踝关节康复初期，患者运动能力相对较弱，患者可以通过驱动变胞并联机构的主动件第一移动副机构302和第二移动副机构401达到3SPS/PS构态，3SPS/PS构态具有四自由度，其分别是动平台绕X轴、Y轴和Z轴转动及沿Z轴移动，动平台围绕X轴的旋转为踝关节背屈和跖屈运动，动平台围绕Y轴的旋转为踝关节内翻和外翻运动，动平台围绕Z轴的旋转为踝关节内旋和外旋运动，有利于患者通过调节满足踝关节的运动需要，并且动平台沿Z轴移动方便患者调整人体下肢位置，提供舒适度，有助于踝关节更好地进入康复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座、动平台、第一运动支链和第二运动支链，其特征在于：所述三条第一运动支链120°对称分布在所述基座上，并分别依次通过第一球副、第一移动副机构和第二球副与所述动平台120°对称分布相连；所述第二运动支链分布在所述基座中心，并依次通过第二移动副机构和第三球副与所述动平台中心相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座、动平台、第一运动支链和第二运动支链，其特征在于：所述三条第一运动支链120°对称分布在所述基座上，并分别依次通过第一球副、第一移动副机构和第二球副与所述动平台120°对称分布相连；所述第二运动支链分布在所述基座中心，并依次通过第二移动副机构和第三球副与所述动平台中心相连。


2.根据权利要求1所述的一种踝关节康复变胞并联机构，其特征在于：所述动平台包括动平台底座和动平台鞋，所述动平台鞋固定安装在所述动平台底座中央；所述动平台鞋包括鞋底、鞋垫、弹力鞋带和鞋后跟，所述鞋垫铺装于所述鞋底上，所述弹力鞋带与所述鞋底固...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耿彪，易宽寒，肖翊，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43