踝关节康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种踝关节康复机器人，包括右侧驱动单元、左侧驱动单元、底部驱动单元、三角支撑架、脚底支撑板、阻尼单元和底板，所述驱动单元和左侧驱动单元位于脚底支撑板两侧，所述右侧驱动单元和左侧驱动单元位于脚底支撑板两侧呈杠杆结构，所述底部驱动单元位于右侧驱动单元、左侧驱动单元、三角支撑架和脚底支撑板的底端的底板上，所述阻尼单元的端部和脚底支撑板的一端相连接。本发明专利技术运用直线电机来实现复杂曲线轨迹的驱动技术，使得踝关节两侧直线电机带动人体脚掌完成屈伸和内外翻动作，利用底部的直线电机完成踝关节的内外旋动作，穿戴方便，在脚跟部安装有缓冲弹簧，提高穿戴者舒适度，具有小巧、质量轻等特点，便于携带。

【技术实现步骤摘要】
踝关节康复机器人
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种踝关节康复机器人。
技术介绍
踝关节是一个拥有屈伸、内外翻以及内外旋六种动作的三自由度关节，大多数的辅助康复机器人只注重屈伸这一个单一动作，即只有一个自由度，无法实现全面的辅助康复。踝关节在整个人体中起到感知地面状态进而调节平衡，缓冲地面反力的重要作用，而随着年龄的增长，逐渐产生的肌肉萎缩、关节疾病所带来的炎症疼痛、中风产生的肌肉挛缩等使得踝关节直接影响正常行走，而我国目前关节康复治疗仍存在许多不足：1.主要依赖于医院康复理疗医师，不仅康复训练项目繁多，且康复的程度也因医师的个人判断及水平而存在差异；2.我国康复医师短缺，患者数量巨大，比例失衡严重，患者在预约等待的时间中将有可能会失去黄金康复时间，且康复的周期也因此而增加，导致康复的效果缓慢，效率不高；3.医院所使用的设备也价格昂贵，功能较单一，不同的康复阶段需使用不同的仪器进行理疗，对医院和患者个人来说都是较大的经济负担。针对该问题，本专利技术在辅助中风患者踝关节主动康复方面，提出了一种吻合人体踝关节复杂运动的三自由度辅助康复机器人，该机器人均运用直线电机来实现复杂曲线轨迹的驱动技术，使得踝关节左右两侧的平行直线电机分别带动人体脚掌完成屈伸和内外翻的动作，利用底部的直线电机完成踝关节的内外旋动作；该机器人穿戴方便，只需在脚掌和脚跟两处进行绑缚；另外在脚跟部安装有缓冲弹簧，提高穿戴者的舒适度；该机器人还拥有小巧、质量轻等特点，便于携带。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种踝关节康复机器人。本专利技术提出的一种踝关节康复机器人，包括右侧驱动单元、左侧驱动单元、底部驱动单元、三角支撑架、脚底支撑板、阻尼单元和底板，所述右侧驱动单元和左侧驱动单元位于脚底支撑板两侧，所述右侧驱动单元和左侧驱动单元位于脚底支撑板两侧呈杠杆结构，所述底部驱动单元位于右侧驱动单元、左侧驱动单元、三角支撑架和脚底支撑板的底端的底板上，所述阻尼单元的端部和脚底支撑板的一端相连接，所述三角支撑架连接在右侧驱动单元和左侧驱动单元之间，且三角支撑架的底端和底部驱动单元相连接，所述底部驱动单元的外壁连接在底板的顶部外壁上。作为本专利技术进一步的方案，所述右侧驱动单元和左侧驱动单元均包括侧电机、侧套筒、左轴承支架、左轴承、右轴承、右轴承支架、右轴承盖、侧回转支架、右中心轴承套、右中心轴承、右中心轴承盖、侧联轴器、侧螺母、滑轨连接板、侧导轨、侧滑块、侧丝杆、轴承套筒、轴承、丝杆支架、左轴承盖，所述侧电机安装于侧套筒的内部，所述侧电机驱动侧联轴器联动侧丝杆旋转，所述侧电机带动侧丝杆实现侧螺母左右平移，所述滑轨连接板安装于侧螺母的外侧，且滑轨连接板和侧滑块相连接，所述滑轨连接板的外侧安装有脚底支撑板的右活动环，所述侧导轨的一侧安装于侧套筒上，且侧导轨的另一侧安装在丝杆支架上，所述侧丝杆的一端连接在联轴器内壁上，所述侧丝杆的另一端通过轴承和轴承套筒固定在丝杆支架上，所述侧套筒的两侧分别安装左轴承和右轴承，且左轴承和右轴承的外侧分别通过左轴承盖和右轴承盖限位，所述左轴承和右轴承的外圈安装左轴承支架和右轴承支架，所述左轴承支架和右轴承支架与侧回转支架相安装，所述侧回转支架的中心部位安装有右中心轴承和右中心轴承盖，所述轴承外圈安装有右中心轴承套。作为本专利技术进一步的方案，所述底部驱动单元包括底部电机、底套筒、底部轴承套、底部轴承、底部轴承盖、联轴器、导轨、滑块、连接块、螺母、丝杆、中心轴承盖、底部中心轴承、底部中心轴承套、回转支架、定位轴承、轴承双套、双心支架、滚轮、双心盖板，所述电机通过套筒连接联轴器，且联轴器的另一端连接丝杆，所述丝杆通过螺母安装在连接块、滑块和回转支架上，所述回转支架的中心部位和底部中心轴承和底部中心轴承盖相固定，且底部中心轴承的外圈安装底部中心轴承套，所述底部中心轴承套与三角支撑架的左斜桥和右斜桥相连接，所述底部轴承和底部轴承盖以及在轴承外圈的底部轴承套安装与套筒的底部，且将套筒固定在底板上，所述丝杆的右端安装定位轴承和轴承双套，且丝杆穿过双心支架与双心盖板相连接，所述双心支架的上部为导轨右端的固定端，且双心支架的底部安装滚轮，所述滚轮与底板的上表面相接触。作为本专利技术进一步的方案，所述脚底支撑板包括支撑板、后连接槽、后部球轴承、后部内套筒、后部轴承套、右活动环、右侧外套筒、右侧内套筒、右侧球轴承、右连接槽、左活动环、左侧外套筒、左侧内套筒、左侧球轴承和左连接槽，所述支撑板的一侧和右连接槽相连接，且支撑板与穿过右侧球轴承内圈的右侧内套筒相连接，所述右侧球轴承的外圈安装有右侧外套筒，且右侧球轴承与右活动环连接，所述右活动环安装于滑轨连接板上，且右活动环由右侧驱动单元所驱动，所述支撑板的后部和后连接槽相连接，且支撑板通过后部球轴承的内圈与后部内套筒安装，所述后部球轴承的外圈和后部轴承套相连接，且后部球轴承与阻尼单元的角支撑架相连接。作为本专利技术进一步的方案，所述阻尼单元包括角支撑架、压缩套筒、弹簧、补强支架、限位框、支撑套筒、工字支架，所述角支撑架的下方和三个压缩套筒相连接，且三个压缩套筒的内部分别嵌套入三组弹簧，所述弹簧的另一端嵌套入三个支撑套筒中，且支撑套筒全部安装于限位框中，所述限位框的下方有工字支架和补强支架所支撑，且工字支架和补强支架安装于底板上。作为本专利技术进一步的方案，所述底部电机和两个侧电机均连接有开关，且开关通过导线连接有PLC控制器。本专利技术中的有益效果有以下几点：1)仅用三部电机就实现了踝关节的屈曲、伸展、内翻、外翻、内旋和外旋六个动作，实现了对踝关节的全方位辅助；2)电机数量的减少，使得成本和重量大幅度减少，且易于控制。3)三部电机相互之间是混合驱动的关系，即一个踝关节动作至少有两部电机在同时相互运作实现，不仅效率高且受力均匀；4)采用直线电机来实现踝关节的复杂运动轨迹曲线，使得其与踝关节运动轨迹的吻合度更高、控制精度和舒适度也都大大提高；5)使用了阻尼缓冲装置，使得辅助踝关节的过程更加顺滑，大大提高了舒适度；6)仅有两个绑缚点，实现了快速穿戴，实用性高；7)整体重量轻，便于移动、携带。综上所述，本专利技术首先对应踝关节的六种动作仅使用了三部电机，运用混合驱动方式来实现踝关节的屈曲、伸展、内翻、外翻、内旋和外旋六个动作。不仅易于控制，且大幅度节约了成本和减少了重量。其次，本专利技术是依据人体踝关节的真实运动轨迹所采用的直线电机，利用直线电机的精密位置传动来啮合踝关节多自由度的复杂曲线运动轨迹，使得与踝关节运动轨迹的吻合度更高、控制精度和舒适度也都大大提高。再者，本专利技术使用了阻尼缓冲装置，使得辅助踝关节的过程更加顺滑，大大提高了舒适度。最后，本专利技术允许人体处于坐姿的时候对脚部踝关节进行全方位的辅助康复，且绑缚只有两个位置，实现了快速穿戴，增加了实用性。附图说明图1为本专利技术提出的一种踝关节康复机器人的总体结构示意图；图2为本专利技术提出的一种踝关节康复机器人的左右侧驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种踝关节康复机器人，包括右侧驱动单元(100)、左侧驱动单元(200)、底部驱动单元(300)、三角支撑架(400)、脚底支撑板(500)、阻尼单元(600)和底板(700)，其特征在于，所述右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)位于脚底支撑板(500)两侧，所述右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)位于脚底支撑板(500)两侧呈杠杆结构，所述底部驱动单元(300)位于右侧驱动单元(100)、左侧驱动单元(200)、三角支撑架(400)和脚底支撑板(500)的底端的底板上，所述阻尼单元(600)的端部和脚底支撑板(500)的一端相连接，所述三角支撑架(400)连接在右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)之间，且三角支撑架(400)的底端和底部驱动单元(300)相连接，所述底部驱动单元(300)的外壁连接在底板(700)的顶部外壁上。/n

【技术特征摘要】
1.一种踝关节康复机器人，包括右侧驱动单元(100)、左侧驱动单元(200)、底部驱动单元(300)、三角支撑架(400)、脚底支撑板(500)、阻尼单元(600)和底板(700)，其特征在于，所述右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)位于脚底支撑板(500)两侧，所述右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)位于脚底支撑板(500)两侧呈杠杆结构，所述底部驱动单元(300)位于右侧驱动单元(100)、左侧驱动单元(200)、三角支撑架(400)和脚底支撑板(500)的底端的底板上，所述阻尼单元(600)的端部和脚底支撑板(500)的一端相连接，所述三角支撑架(400)连接在右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)之间，且三角支撑架(400)的底端和底部驱动单元(300)相连接，所述底部驱动单元(300)的外壁连接在底板(700)的顶部外壁上。


2.根据权利要求1所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，所述右侧驱动单元(100)和左侧驱动单元(200)均包括侧电机(101)、侧套筒(102)、左轴承支架(103)、左轴承(104)、右轴承(105)、右轴承支架(106)、右轴承盖(107)、侧回转支架(107)、右中心轴承套(109)、右中心轴承(110)、右中心轴承盖(111)、侧联轴器(112)、侧螺母(113)、滑轨连接板(114)、侧导轨(115)、侧滑块(116)、侧丝杆(117)、轴承套筒(118)、轴承(119)、丝杆支架(120)、左轴承盖(121)，所述侧电机(101)安装于侧套筒(102)的内部，所述侧电机(101)驱动侧联轴器(112)联动侧丝杆(117)旋转，所述侧电机(101)带动侧丝杆(117)实现侧螺母(113)左右平移，所述滑轨连接板(114)安装于侧螺母(113)的外侧，且滑轨连接板和侧滑块(116)相连接，所述滑轨连接板(114)的外侧安装有脚底支撑板(500)的右活动环(506)，所述侧导轨(115)的一侧安装于侧套筒(102)上，且侧导轨(115)的另一侧安装在丝杆支架(120)上，所述侧丝杆(117)的一端连接在联轴器(112)内壁上，所述侧丝杆(117)的另一端通过轴承(119)和轴承套筒(118)固定在丝杆支架(120)上，所述侧套筒(102)的两侧分别安装左轴承(104)和右轴承(105)，且左轴承(104)和右轴承(105)的外侧分别通过左轴承盖(121)和右轴承盖(107)限位，所述左轴承(104)和右轴承(105)的外圈安装左轴承支架(103)和右轴承支架(106)，所述左轴承支架(103)和右轴承支架(106)与侧回转支架(108)相安装，所述侧回转支架(108)的中心部位安装有右中心轴承(110)和右中心轴承盖(111)，所述轴承外圈安装有右中心轴承套(109)。


3.根据权利要求1所述的一种踝关节康复机器人，其特征在于，所述底部驱动单元(300)包括底部电机(301)、底套筒(302)、底部轴承套(303)、底部轴承(304)、底部轴承盖(305)、联轴器(306)、导轨(307)、滑块(308)、连接块(309)、螺母(310)、丝杆(311)、中心轴承盖(312)、底部中心轴承(313)、底部中心轴承套(314)、回转支架(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，雍旭，
申请(专利权)人：王灿，
类型：发明
国别省市：广东;44