专利名称：踝关节康复训练机器人的制作方法
踝关节康复训练机器人
技术领域：
本发明涉及一种运动医疗器械，特别是涉及一种踝关节康复训练机器人。
背景技术：
下肢受伤的患者一般会通过理疗来达到恢复运动能力的目的。随着科技的不断发展，理疗的方式已经慢慢从人工理疗转向机械自动化理疗。所谓机械自动化理疗即指借助机械装置达到康复训练的效果。例如，市面上出现不少用于踝关节康复训练的机器人，都是属于机械自动化理疗的范围。然而，传统的理疗机械装置，如踝关节康复训练机器人的机械机构简单，且缺乏灵活性，在康复训练时只能在限制在一定的自由度内，不能满足患者的实际需求。
发明内容鉴于上述状况，有必要提供一种具有多自由度的踝关节康复训练机器人。一种踝关节康复训练机器人，包括动平台，其上设有脚踏板；底座，开设有滑槽；及调节机构，连接所述动平台及所述底座，并调节所述动平台的位置，所述调节机构包括中心约束杆，其一端通过球面副与所述动平台可转动连接，另一端固定于所述底座；导轨，收容于所述滑槽内，所述导轨内包括丝杆及套设于所述丝杆上且在所述丝杆上可滑动的滑块；至少二支撑杆，围绕所述中心约束杆均匀分布，每根所述支撑杆的一端通过球面副与所述动平台可转动连接，另一端与所述滑块可活动连接 '及驱动电机，固定于所述中心约束杆上，且其转轴与所述丝杆固定连接，所述驱动电机用于驱动所述丝杆转动。进一步地，所述丝杆通过轴承可转动的设于所述导轨内。进一步地，所述支撑杆的远离所述动平台的一端通过球面副与所述滑块相连接。进一步地，所述驱动电机的转轴通过联轴器与所述丝杆固定连接。进一步地，所述导轨远离所述驱动电机的一端设有凸起，所述滑槽的内壁设有导向槽，所述凸起卡持于所述导向槽内，使所述导轨相对于所述滑槽可转动及滑动。进一步地，所述调节机构还包括中心支板，所述中心支板套设于所述中心约束杆的中部，并沿所述中心约束杆可滑动，所述中心支板周缘设有绕其可转动的贴板，所述驱动电机固定于所述贴板上，所述中心支板滑动可带动所述导轨在所述滑槽内转动及滑动。进一步地，所述调节机构还包括力矩电机，所述力矩电机设置于所述底座的底部，其转轴与所述中心约束杆靠近所述底座的一端固定连接，所述力矩电机用于带动所述中心约束杆转动，所述中心约束杆的中部设有螺纹，所述中心支板套设于所述中心约束杆的螺纹处，所述中心约束杆转动可带动所述中心支板沿所述中心约束杆滑动。进一步地，所述力矩电机的转轴通过联轴器与所述中心约束杆固定连接。进一步地，所述脚踏板通过螺纹紧固件可拆卸地固定于所述动平台上。进一步地，所述脚踏板的周缘设有抵挡部。上述踝关节康复训练机器人通过驱动电机带动丝杆转动，丝杆转动使得滑块在所述丝杆上滑动，从而使支撑杆的一端也在导轨内滑动。支撑杆的一端滑动时，其与动平台连 接的一端的高度会不断变化，从而使动平台的表面发生倾斜，由于支撑杆至少为两根，故可使所述动平台在不同的自由度上倾斜。患者的患肢置于设于动平台上的脚踏板上，可随着动平台的倾斜而运动，因此，上述踝关节康复训练机器人可带动患者做内翻/外翻、内收/外展及背屈/跖屈等多自由度的康复运动。
图I为一实施例的踝关节康复训练机器人的示意图；图2为图I所示踝关节康复训练机器人的调节机构的示意图；图3为图I所示踝关节康复训练机器人的导轨的示意图。
具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本发明较佳的实施方式的踝关节康复训练机器人100包括动平台110、底座120及调节机构130。调节机构130连接动平台110及底座120，并调节动平台110的位置。动平台110上设有脚踏板111。具体在本实施例中，脚踏板111通过螺纹紧固件可拆卸的固定于动平台110上。脚踏板111包括多种型号，可根据用户的需要更换，以适合用户的尺寸，因此使用更加方便舒适。需要指出的是，脚踏板111不限于与动平台110通过螺纹紧固件可拆卸连接，还可以直接与动平台110焊接。脚踏板111的周缘设有抵挡部1112。抵挡部1112可防止患者训练时从脚踏板111上滑下来，从而避免造成二次伤害。请参阅图2，底座120大致为矩形柜体。底座120分为底部和顶部两个部分。在底座120的顶部表面上设有滑槽121。底座120中部形成中空的收容腔(图未标)，调节机构130的一部分收容于收容腔内。请参阅图I及图3，调节机构130包括中心约束杆131、导轨133、支撑杆135、驱动电机137、中心支板138及力矩电机139。中心约束杆131的一端通过球面副与动平台110连接，另一端固定于底座120。导轨133收容于滑槽121内。导轨133内包括丝杆1332及套设于丝杆1332上，且在丝杆1332上可滑动的滑块1334。丝杆1332通过轴承可转动的设于导轨133内。在本实施例中，导轨133远离驱动电机137的一端设有凸起1336。滑槽121的内壁设有导向槽1212。导轨133收容于滑槽121时，凸起1336卡持于导向槽1212内，从而使导轨133相对于滑槽121可转动及滑动。支撑杆135的数目至少为两根，且围绕中心约束杆131均匀分布。每根支撑杆135的一端通过球面副与动平台Iio连接，另一端与滑块1334活动连接。在本实施例中，支撑杆135的数目为三根。可以理解，在其他优选的实施方案中，支撑杆135的数目还可以为多根。支撑杆135数量越多时，各个支撑杆135之间的间距会越小，可支持动平台110在更多的方向倾斜。因此使得踝关节康复训练机器人100可带动患者在更多的自由度内做训练运动。此外，支撑杆135的远离动平台110的一端通过球面副与滑块1334相连接。因此，支撑杆135相对于滑块1334可自由转动。可以理解，支撑杆135还可以采取其他方式，如用插销与滑块1334活动链接。驱动电机137固定于中心约束杆131上，且其转轴与丝杆1332固定连接。驱动电机137用于驱动丝杆1332相对于导轨133转动。在本实施例中，驱动电机137的转轴通过联轴器(图未示)与丝杆1332固定连接。可以理解，驱动电机137的转轴与丝杆1332可通过螺栓、插销固定连接，或是直接焊接。中心支板138套设于中心约束杆131的中部，并可沿中心约束杆131上下滑动。中心支板138周缘设有可绕其转动的贴板1382。驱动电机137固定于贴板1382上。故，中心支板138滑动可带动导轨133在滑槽121内转动及滑动。导轨133在滑槽121内转动及滑动，可使支撑杆135与中心约束杆131的夹角增大或变小。当滑块1334带动支撑杆135的一端在导轨133内滑动时，支撑杆135控制动平台110的倾斜的程度将会改变，从而调整动平台110的运动范围。例如，中心支板138向上滑动时，导轨133靠近中心约束杆131运动，支撑杆135与中心约束杆131的夹角减小，当滑块1334带动支撑杆135的一端在导轨133内滑动时，支撑杆135控制动平台110的倾斜的程度将会增加。中心支板138向下滑动时，导轨133远离中心约束杆131运动，支撑杆135与中心约束杆131的夹角增大，当滑块1334带动支撑杆135的一端在导轨133内滑动时，支撑杆135控制动平台110的倾斜的程度将会减小。力矩电机139设置于底座120的底部，并收容于收容腔内。力矩电机139的转轴与中心约束杆131靠近底座120的一端固定连接。力矩电机139用于带动中心约束杆131转动。中心约束杆131的中部设有螺纹。中心支板138套设于中心约束杆131设有螺纹处，中心约束杆131转动可带动中心支板138沿中心约束杆131上下滑动。在在本实施例中，通过在中心约束杆131上设置螺纹，并通过力矩电机139驱动中心约束杆131转动，从而使中心支板138实现在中心约束杆131上滑动。可以理解，此处还可以用其他装置，如伸缩气缸来替代力矩电机139。此外，力矩电机139的转轴通过联轴器、(图未示)与中心约束杆131固定连接。可以理解，力矩电机139的转轴与中心约束杆131可通过螺栓、插销固定连接，或是直接焊接。上述踝关节康复训练机器人100通过驱动电机137带动丝杆1332转动，丝杆1332转动使得滑块1334在丝杆1332上滑动，从而使支撑杆135的一端也在导轨133内滑动。支撑杆135的一端滑动时，其与动平台110连接的一端的高度会不断变化，从而使动平台110的表面发生倾斜，由于支撑杆135至少为两根，故可使动平台110在不同的自由度上倾斜。患者的患肢置于设于动平台110上的脚踏板111上，可随着动平台110的倾斜而运动，因此，踝关节康复训练机器人100可带动患者做内翻/外翻、内收/外展及背屈/跖屈等多自由度的康复运动。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种踝关节康复训练机器人，其特征在于，包括 动平台，其上设有脚踏板； 底座，开设有滑槽；及 调节机构，连接所述动平台及所述底座，并调节所述动平台的位置，所述调节机构包括 中心约束杆，其一端通过球面副与所述动平台可转动连接，另一端固定于所述底座； 导轨，收容于所述滑槽内，所述导轨内包括丝杆及套设于所述丝杆上且在所述丝杆上可滑动的滑块； 至少二支撑杆，围绕所述中心约束杆均匀分布，每根所述支撑杆的一端通过球面副与所述动平台可转动连接，另一端与所述滑块可活动连接；及 驱动电机，固定于所述中心约束杆上，且其转轴与所述丝杆固定连接，所述驱动电机用于驱动所述丝杆转动。
2.如权利要求I所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述丝杆通过轴承可转动的设于所述导轨内。
3.如权利要求I所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述支撑杆的远离所述动平台的一端通过球面副与所述滑块相连接。
4.如权利要求I所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述驱动电机的转轴通过联轴器与所述丝杆固定连接。
5.如权利要求I所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述导轨远离所述驱动电机的一端设有凸起，所述滑槽的内壁设有导向槽，所述凸起卡持于所述导向槽内，使所述导轨相对于所述滑槽可转动及滑动。
6.如权利要求5所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述调节机构还包括中心支板，所述中心支板套设于所述中心约束杆的中部，并沿所述中心约束杆可滑动，所述中心支板周缘设有绕其可转动的贴板，所述驱动电机固定于所述贴板上，所述中心支板滑动可带动所述导轨在所述滑槽内转动及滑动。
7.如权利要求6所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述调节机构还包括力矩电机，所述力矩电机设置于所述底座的底部，其转轴与所述中心约束杆靠近所述底座的一端固定连接，所述力矩电机用于带动所述中心约束杆转动，所述中心约束杆的中部设有螺纹，所述中心支板套设于所述中心约束杆的螺纹处，所述中心约束杆转动可带动所述中心支板沿所述中心约束杆滑动。
8.如权利要求7所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述力矩电机的转轴通过联轴器与所述中心约束杆固定连接。
9.如权利要求I所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述脚踏板通过螺纹紧固件可拆卸地固定于所述动平台上。
10.如权利要求I所述的踝关节康复训练机器人，其特征在于，所述脚踏板的周缘设有抵挡部。
全文摘要
一种踝关节康复训练机器人，包括设有脚踏板的动平台、开设有滑槽的底座及调节机构。调节机构包括中心约束杆、导轨、至少二支撑杆及驱动电机。中心约束杆通过球面副与所述动平台可转动连接。导轨收容于滑槽内，导轨内包括丝杆及套设于丝杆上且在丝杆上可滑动的滑块。支撑杆围绕中心约束杆均匀分布，每根支撑杆的一端通过球面副与动平台可转动连接，另一端与滑块可活动连接。驱动电机驱动丝杆转动，丝杆转动使得滑块在丝杆上滑动，从而使支撑杆带动动平台的表面发生倾斜，由于支撑杆至少为两根，可使动平台在不同的自由度上倾斜。患者的患肢置于脚踏板上时，可随着动平台的倾斜而做内翻/外翻、内收/外展及背屈/跖屈等多自由度的康复运动。
文档编号A61H1/02GK102631275SQ201110418408
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者梅占勇, 王永奉, 王磊, 赵国如 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院