一种基于柔索并联机构的踝关节康复装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于柔索并联机构的踝关节康复装置，包括：机架、脚踏板、柔索、小腿固定装置、驱动电机、位于脚踏板两侧的两套结构对称的柔索并联机构；每套柔索并联机构包括两个滑轮和一个线轮，线轮固定在两个滑轮之间，一套收电机驱动，另一套随动；在脚踏板的两侧分别开始有前端通孔和后端通孔；柔索通过脚踏板上的前端通孔处穿入，绕过一个滑轮后穿到线轮上，绕驱线轮缠绕一圈后再绕过第二个滑轮，最后再从脚踏板上的后端通孔处穿出，在脚踏板背面的两个通孔处用止推环锁紧固定；受驱动电机驱动的一套柔索并联机构，其线轮被称为驱动端线轮。本实用新型专利技术以柔索驱动的方式实现了康复运动的柔顺性和适应性。了康复运动的柔顺性和适应性。了康复运动的柔顺性和适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔索并联机构的踝关节康复装置


[0001]本技术涉及踝关节的康复训练装置，涉及一种踝关节康复装置。

技术介绍

[0002]传统的利用机器人技术对踝关节康复的机构大多是以定轴转动的方式带动踝关节进行康复运动，但从生理结构上对踝关节进行剖析发现踝关节并不是一个定轴转动的关节，而是由腓骨下端的关节面和距骨头之间构成的滑车运动，轴心位置会随着运动而发生变化，且每位患者踝关节的尺寸也各有不同，这些问题也成为了踝关节康复机器人发展所面临的挑战。
[0003]为了研制一款符合人体生理结构的踝关节康复机器人，从结构上需要尽可能的满足踝关节所具有的自由度，以实现踝关节的滑车运动，为此衍生出许多利用并联机构进行多电机联合控制辅助踝关节进行康复运动，但并联机构需要多个电机进行驱动，且控制算法需要根据患者的身体尺寸进行修改，这类康复设备使用复杂且价格昂贵，在市场上难以普及。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种基于柔索并联机构的踝关节康复机构，该机构的设计从人机共融的理念出发，把踝关节的运动融合到机构之中，通过一个电机带动踝关节进行康复运动，以柔索驱动的方式实现了康复运动的柔顺性和适应性。技术方案如下：
[0005]一种基于柔索并联机构的踝关节康复装置，包括：机架、脚踏板、柔索、小腿固定装置、驱动电机、位于脚踏板两侧的两套结构对称的柔索并联机构，其特征在于，一套柔索并联机构受驱动电机驱动，另一套柔索并联机构随动；
[0006]每套柔索并联机构包括两个滑轮和一个线轮，线轮固定在两个滑轮之间，每个滑轮与其支撑架铰接，支撑架固定连接到机架；
[0007]在脚踏板的两侧分别开始有前端通孔和后端通孔；柔索用于以绕线方式将脚踏板与柔索并联装置连接，柔索并联装置两侧的绕线方式一致；对于一侧，柔索通过脚踏板上的前端通孔处穿入，绕过一个滑轮后穿到线轮上，绕驱线轮缠绕一圈后再绕过第二个滑轮，最后再从脚踏板上的后端通孔处穿出，在脚踏板背面的两个通孔处用止推环锁紧固定；
[0008]受驱动电机驱动的一套柔索并联机构，其线轮被称为驱动端线轮；与驱动电机输出轴相连的驱动端轴与驱动端线轮周向固定并传递扭矩。
[0009]进一步地，驱动电机输出轴与电机连轴固连，电机连轴与驱动端轴通过连接键Ⅰ固定并传递转矩，驱动端外侧端盖与驱动端内侧端盖固定连接到驱动电机固定基座，驱动端外侧端盖、驱动端内侧端盖分别与角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ的外圈相配合，驱动端轴中间的两段轴分别与角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ的内圈相配合，驱动端轴末端轴段与驱动端线轮通过连接键Ⅱ周向固定并传递扭矩。
[0010]本技术的踝关节康复机构与现有产品相比的优势在于：
[0011](1)仿生康复训练。本技术利用柔索来带动脚踏板进行康复运动，从生理结构上看关节是通过原动肌肉群与协同肌肉群之间的拮抗作用产生运动，本技术中被电机拉动的柔索就类似于原动肌肉，而通过线轮放线的柔索类似于协同肌肉，他们之间的相互作用带动了踝关节和脚踏板的转动。
[0012](2)制作成本低。本技术仅通过一个电机即可完成踝关节的康复训练，且踝关节的康复过程符合人体的运动规律，相比并联康复机构的多电机联合控制简单且制作成本较低，能够为患者减轻经济负担。
附图说明
[0013]图1为本技术的基于柔索并联机构的踝关节康复机构的整体结构示意图。
[0014]图2为图1中基于柔索并联机构的踝关节康复机构去掉外壳和小腿固定装置后的右视图。
[0015]图3为图1中基于柔索并联机构的踝关节康复机构中柔索并联机构驱动端的结构图。
[0016]图4为柔索并联机构中驱动端电机传动部分的剖视图。
[0017]附图标记说明
[0018]1‑
操作盒；2
‑
座椅；3
‑
小腿固定装置；4
‑
驱动电机；5
‑
并联柔索机构；52
‑
滑轮Ⅰ；56
‑
支撑架Ⅰ；57
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铰制孔螺栓Ⅰ；511
‑
滑轮Ⅱ；512
‑
支撑架Ⅱ；513
‑
铰制孔螺栓Ⅱ；514
‑
驱动端外侧端盖；516
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驱动端线轮；517
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驱动端轴；518
‑
驱动电机固定基座；519
‑
电机连轴；520
‑
驱动端内侧端盖；521
‑
连接键Ⅰ；522
‑
连接键Ⅱ；523
‑
角接触轴承Ⅰ；524
‑
角接触轴承Ⅱ；
具体实施方式
[0019]下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本技术。
[0020]实施方式：
[0021]如图1和图2所示，本技术提供的一种基于柔索驱动的踝关节康复训练装置，包括操作盒1；座椅2；小腿固定装置3；驱动电机4；并联柔索机构5；柔索6；脚踏板7；姿态传感器8。
[0022]如图2和图3所示，并联柔索机构5两侧结构对称，一侧由驱动电机驱动，另外一侧随动，其中驱动侧主要由滑轮Ⅰ52、支撑架Ⅰ56、铰制孔螺栓Ⅰ57、滑轮Ⅱ511、支撑架Ⅱ512、铰制孔螺栓Ⅱ513、驱动端外侧端盖514、驱动端线轮516、驱动端轴517、驱动电机固定基座518、电机连轴519、驱动端内侧端盖520、连接键Ⅰ521、连接键Ⅱ522、角接触轴承Ⅰ523、角接触轴承Ⅱ524、机架525等零件组成，而驱动端与随动端在结构上的区别是驱动端由驱动电机4进行驱动。
[0023]如图3所示，以驱动侧为例，滑轮Ⅰ52和滑轮Ⅱ511的装配方式一致，以滑轮Ⅰ52一侧为例，支撑架Ⅰ56与机架525通过螺栓相固连，滑轮Ⅰ52通过铰制孔螺栓Ⅰ57铰接到与支撑架Ⅰ56。
[0024]如图4所示，驱动端的电机传动部分是由驱动电机4、驱动端外侧端盖514、驱动端线轮516、驱动端轴517、驱动电机固定基座518、电机连轴519、驱动端内侧端盖520、连接键Ⅰ521、连接键Ⅱ522、角接触轴承Ⅰ523、角接触轴承Ⅱ524等零件组成，驱动电机4的外壳与驱
动电机固定基座518通过螺栓相固连，驱动电机固定基座518与机架525通过螺栓相固连，驱动电机4的输出轴与电机连轴519通过螺栓相固连，电机连轴519与驱动端轴517通过连接键Ⅰ521周向固定并传递扭矩，驱动端外侧端盖514与驱动端内侧端盖520、驱动电机固定基座518通过螺栓固连，驱动端外侧端盖514与角接触轴承Ⅰ523的外圈形成过渡配合、驱动端内侧端盖520与角接触轴承Ⅱ524的外圈形成过渡配合，驱动端轴517中间的两段轴段分别与角接触轴承Ⅰ523、角接触轴承Ⅱ524的内圈形成过渡配合，以此来支撑驱动端轴517的轴向转动，驱动端轴517的末端轴段与线轮516通过连接键Ⅱ522周向固定并传递扭矩。
[0025]如图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔索并联机构的踝关节康复装置，包括：机架、脚踏板、柔索、小腿固定装置、驱动电机、位于脚踏板两侧的两套结构对称的柔索并联机构，其特征在于，一套柔索并联机构受驱动电机驱动，另一套柔索并联机构随动；每套柔索并联机构包括两个滑轮和一个线轮，线轮固定在两个滑轮之间，每个滑轮与其支撑架铰接，支撑架固定连接到机架；在脚踏板的两侧分别开始有前端通孔和后端通孔；柔索用于以绕线方式将脚踏板与柔索并联装置连接，柔索并联装置两侧的绕线方式一致；对于一侧，柔索通过脚踏板上的前端通孔处穿入，绕过一个滑轮后穿到线轮上，绕驱线轮缠绕一圈后再绕过第二个滑轮，最后再从脚踏板上的后端通孔处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，康荣杰，项忠霞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：