并联结构式踝关节康复训练器制造技术

本发明专利技术涉及一种并联结构式踝关节康复训练器，包括：大腿支撑座、大腿支撑座内杆、大腿支撑座外杆、小腿连接套、足底支撑板、基板；长度能够伸缩的第一运动支链与第二运动支链，所述第一运动支链与第二运动支链的上端均通过球铰与足底支撑板连接，第一运动支链与第二运动支链的下端均通过虎克铰与基板连接；以及第三运动支链，所述第三运动支链的一端能够绕自身延伸方向回转，所述第三运动支链的上端以及下端分别通过虎克铰与足底支撑板以及基板连接。本发明专利技术采用2-UPS/UCU/S型并联机构，具有三个转动自由度，且其转动中心为踝关节，真正实现踝关节背伸/跖屈、内翻/外翻、内旋/外旋三种运动，仿生性高；结构对称，运动实现简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种康复工程
的装置，具体是一种并联结构式踝关节康复训练器。
技术介绍
每年世界上都有大量的人因为事故或疾病等原因导致身体残疾或瘫痪，失去正常的行动能力。临床医学经验表明，正确、科学的康复训练对肢体运动功能恢复和提高能够起到非常重要的作用。目前，肢体康复训练主要是通过专业护理人员人工模拟患者肢体的关节运动实现，这种方法对专业护理人员的素质要求较高，专业护理人员的劳动强度较大，对患者而言，医疗费用高，灵活性较差。为了解决这一问题，各种主动式康复设备被设计开发出来，以提高康复训练的有效性、灵活性和全面性。本专利技术主要针对的是踝关节的康复训练设备。由人体解剖学可知，踝关节可视为绕定点转动的球面关节，能够实现背伸/跖屈、内翻/外翻、内旋/外旋三种运动。目前踝关节康复训练器的主要结构形式为单自由度的转动铰链，仅实现踝关节的背伸/跖屈运动， 难以满足踝关节全面康复训练的要求。经对现有相关技术文献的检索发现，中国专利申请号为200810034002. 7，名称为“并联式多自由度假肢外骨骼踝关节”，该外骨骼踝关节虽然采用了多自由度并联机构，但是3-RPS型并联机构仅能实现两个方向的转动，且转动中心不固定。中国专利申请号为200820073836. 4，名称为“一种踝关节康复机器人”，该踝关节康复机器人虽然采用了具有三个转动自由度的并联机构，但是其固定的转动中心与踝关节并不重合，因此难以有效实现踝关节的康复训练。中国专利申请号为201010600198. 9，名称为“并联式踝关节康复训练器”，该康复训练器的转动中心与踝关节重合，但仅实现背伸/ 跖屈、内翻/外翻运动，因此康复训练并不全面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种多自由度踝关节康复训练器，能够满足踝关节三个方向转动的需要，且转动中心与踝关节重合，提供主动驱动帮助患者进行踝关节康复训练。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种并联结构式踝关节康复训练器，包括 大腿支撑座、大腿支撑座内杆、大腿支撑座外杆、小腿连接套、足底支撑板、基板，其中，大腿支撑座外杆与基板固定连接；大腿支撑座与大腿支撑座内杆固定连接，大腿支撑座内杆连接在所述大腿支撑座外杆上；小腿连接套与大腿支撑座外杆固定连接，其特征在于，还包括长度能够伸缩的第一运动支链与第二运动支链，所述第一运动支链与第二运动支链的上端均通过球铰与足底支撑板连接，第一运动支链与第二运动支链的下端均通过虎克铰与基板连接；以及第三运动支链，所述第三运动支链的一端能够绕自身延伸方向回转，所述第三运动支链的上端以及下端分别通过虎克铰与足底支撑板以及基板连接。优选的，所述大腿支撑座内杆与所述大腿支撑座外杆滑动连接，锁紧螺钉将所述大腿支撑座内杆与所述大腿支撑座外杆固定连接。优选的，所述的第一运动支链包括第一伸缩杆、第一直线轴承、第一外套筒、第一滚珠丝杠、第一滚珠螺母、第一轴承座、第一轴承、第一丝杠同步带轮、第一连接套筒、第一虎克铰输出轴、第一虎克铰固定基座、第一同步齿形带、第一电机同步带轮、第一电机连接板、第一伺服电机、第一导向键，其中第一伸缩杆套接在第一直线轴承内部，第一直线轴承安装于第一外套筒上端；第一伸缩杆下端还与第一滚珠螺母固定连接，第一滚珠螺母螺纹套接在第一滚珠丝杠之上，且第一滚珠螺母还与第一导向键固定连接，第一导向键与第一外套筒内壁滑动设置；第一滚珠丝杠下端通过第一轴承支撑在第一轴承座之上，第一轴承座固定于第一外套筒下端，第一丝杠同步带轮安装于第一滚珠丝杠下端，第一丝杠同步带轮通过第一同步齿形带与第一电机同步带轮连接，第一电机同步带轮安装于第一伺服电机的输出轴，第一伺服电机通过第一电机连接板与第一外套筒固定连接，第一外套筒、第一电机连接板通过第一连接套筒与第一虎克铰输出轴固定连接；第一虎克铰输出轴转动连接在第一虎克铰固定基座上，第一虎克铰固定基座固定在基板上。所述的第二运动支链与第一运动支链结构相同。优选的，所述的第三运动支链包括第三上虎克铰、第三伸缩杆、第三直线轴承、第三外套筒、回转轴、第三轴承座、第三轴承、回转轴同步带轮、第三连接套筒、第三下虎克铰输出轴、第三下虎克铰固定基座、第三同步齿形带、第三电机同步带轮、第三电机连接板、第三伺服电机，其中第三伸缩杆套接在第三直线轴承内部，第三直线轴承安装于第三外套筒上端；第三伸缩杆下端还与回转轴通过棱柱副套接；回转轴下端通过第三轴承支撑在第三轴承座之上，第三轴承座固定于第三外套筒下端，回转轴同步带轮安装于回转轴下端，回转轴同步带轮通过第三同步齿形带与第三电机同步带轮连接，第三电机同步带轮安装于第三伺服电机的输出轴，第三伺服电机通过第三电机连接板与第三外套筒固定连接，第三外套筒、第三电机连接板通过第三连接套筒与第三下虎克铰输出轴固定连接；第三伸缩杆的上端通过第三上虎铰与足底支撑板铰接；第三下虎克铰输出轴转动连接在第三下虎克铰固定基座上，第三下虎克铰固定基座固定在基板上。本专利技术采用2-UPS/UCU/S型并联机构，具有三个转动自由度，且其转动中心为踝关节，真正实现踝关节背伸/跖屈、内翻/外翻、内旋/外旋三种运动，仿生性高；结构对称， 运动实现简单。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图2是第一运动支链的结构示意图3是第三运动支链的结构示意图4是本专利技术的等效2-UPS/U⑶/S型并联机构原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括大腿支撑座1、大腿支撑座内杆2、锁紧螺钉3、大腿支撑座外杆4、小腿连接套10、足底支撑板9、第一运动支链7、第二运动支链8、第三运动支链 6、基板5，其中大腿支撑座外杆4与基板5固定连接；大腿支撑座1与大腿支撑座内杆2 固定连接，大腿支撑座内杆2与所述大腿支撑座外杆4滑动连接，具体而言，大腿支撑座内杆2在大腿支撑座外杆4中伸缩以调整合适的大腿支撑高度，并通过锁紧螺钉3锁紧固定； 小腿连接套10与大腿支撑座外杆4固定连接；长度能够伸缩的第一运动支链7、第二运动支链8及第三运动支链6的上端均与足底支撑板9连接，第一运动支链7、第二运动支链8 及第三运动支链9的下端均与基板5连接。如图2所示的第一运动支链7，图中左侧为第一运动支链7的上端。所述的第一运动支链7包括第一伸缩杆11、第一直线轴承12、第一外套筒13、第一滚珠丝杠14、第一滚珠螺母15、第一轴承座16、第一轴承17、第一丝杠同步带轮18、第一连接套筒19、第一虎克铰输出轴20、第一虎克铰固定基座21、第一同步齿形带22、第一电机同步带轮23、第一电机连接板M、第一伺服电机25、第一导向键沈，其中第一伸缩杆11套接在第一直线轴承12 内部，第一直线轴承12安装于第一外套筒13上端；第一伸缩杆11下端还与第一滚珠螺母 15固定连接，第一滚珠螺母15螺纹套接在第一滚珠丝杠14之上，且第一滚珠螺母15与第一导向键沈固定连接，第一导向键沈与第一外套筒13内壁滑动设置，则第一滚珠螺母15 也与第一外套筒13内壁滑动设置；第一滚珠丝杠14下端通过第一轴承17支撑在第一轴承座16之上，第一轴承座16固定于第一外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：印松，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：