專利名稱：踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置、控制系統(tǒng)及踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，尤其涉及一種可實(shí)時(shí)測(cè)定人體平衡能力的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置、控制系統(tǒng)及踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)。
背景技術(shù)：
踝關(guān)節(jié)損傷是一種常見的骨關(guān)節(jié)損傷，相關(guān)的臨床醫(yī)療證明踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練可以加快受損組織的愈合，并有利于恢復(fù)相關(guān)韌帶的本體感覺，加快患者的康復(fù)速度。針對(duì)踝關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練，現(xiàn)有研究機(jī)構(gòu)提出了各種踝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810052248. 7的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人，患者的患肢置于這種踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的腳踏板上，可隨著其中動(dòng)平臺(tái)的傾斜而做內(nèi)翻/外翻、內(nèi)收/外展及背屈/跖屈等多自由度的康復(fù)運(yùn)動(dòng)。但是這種踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且并不能對(duì)患者的平衡能力進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)定。2011年8月，美國(guó)東北大學(xué)設(shè)計(jì)出虛擬踝關(guān)節(jié)與人體平衡康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中并列安放了兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置，當(dāng)雙腳置于兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置的平臺(tái)上時(shí)，可動(dòng)態(tài)地測(cè)得人體重心的位置，并根據(jù)人體重心的變化情況以及相關(guān)的參數(shù)，來(lái)測(cè)試人體的平衡功能；此外，患者還可以坐在外側(cè)，將腳置于踝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置的平臺(tái)上，進(jìn)行踝關(guān)節(jié)功能康復(fù)訓(xùn)練。但是，這種踝關(guān)節(jié)康復(fù)系統(tǒng)只具有兩個(gè)自由度，并不能有效地模擬人體受到外界干擾時(shí)所引起的重心變化，進(jìn)而不能充分對(duì)人體平衡功能進(jìn)行評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其包括支撐平臺(tái)，其上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)支撐柱；第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其為框架結(jié)構(gòu)，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相對(duì)的兩外側(cè)各設(shè)置一個(gè)第一支撐架，所述兩個(gè)第一支撐架和所述兩個(gè)支撐柱對(duì)應(yīng)活動(dòng)配合，使所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)可在水平面回轉(zhuǎn)；第一驅(qū)動(dòng)器，其和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第一水平軸旋轉(zhuǎn)；第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其上設(shè)置有腳托盤，所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)；及第二驅(qū)動(dòng)器，其和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞所述第二水平軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述兩個(gè)支撐柱的頂面分別設(shè)置有同心等半徑的弧形槽，所述兩個(gè)第一支撐架朝向所述支撐柱的一側(cè)分別設(shè)置有銷釘，所述兩個(gè)銷釘和所述兩個(gè)弧形槽對(duì)應(yīng)配合且可相應(yīng)地沿弧形槽滑動(dòng)。 本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述第二水平軸垂直于所述第一水平軸。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置包括兩個(gè)所述第一驅(qū)動(dòng)器，所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述兩個(gè)第一支撐架，且分別同軸相對(duì)地于兩側(cè)和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)一步設(shè)置有第二支撐架，所述第二支撐架設(shè)置于所述第二水平軸的延伸方向且位于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)的外側(cè)，所述第二驅(qū)動(dòng)器設(shè)置于所述第二支撐架上。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器為直流力矩電機(jī)，均通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸和第一聯(lián)軸器連接于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述第二驅(qū)動(dòng)器為直流伺服電機(jī)，其通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸和第二聯(lián)軸器連接于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)，并使所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞所述第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)。本發(fā)明提供上述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的控制系統(tǒng)，其包括壓力傳感器，其設(shè)置于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)的腳托盤上；加速度傳感器，其設(shè)置于患者腰間；及控制模塊，其和所述第一驅(qū)動(dòng)器、所述第二驅(qū)動(dòng)器、所述壓力傳感器及所述加速度傳感器電連接；所述壓力傳感器和所述加速度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量患者的信息，并傳送至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述信息計(jì)算患者的重心軌跡和平衡信息，并控制所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第二驅(qū)動(dòng)器分別驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明一較佳實(shí)施方 式中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括顯示患者信息的顯示儀，所述顯示儀和所述控制模塊電連接。本發(fā)明還提供一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)，其包括兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，每一所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置均包括支撐平臺(tái)，其上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)支撐柱；第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其為框架結(jié)構(gòu)，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相對(duì)的兩外側(cè)各設(shè)置一個(gè)第一支撐架，所述兩個(gè)第一支撐架和所述兩個(gè)支撐柱對(duì)應(yīng)活動(dòng)配合，使所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)可在水平面回轉(zhuǎn)；第一驅(qū)動(dòng)器，其和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第一水平軸旋轉(zhuǎn)；第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其上設(shè)置有腳托盤，所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)，所述第二水平軸垂直于所述第一水平軸；及第二驅(qū)動(dòng)器，其和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞所述第二水平軸旋轉(zhuǎn)；及所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的控制系統(tǒng)，其包括壓力傳感器，其設(shè)置于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)的腳托盤上；加速度傳感器，其設(shè)置于患者腰間；及控制模塊，其和所述第一驅(qū)動(dòng)器、所述第二驅(qū)動(dòng)器、所述壓力傳感器及所述加速度傳感器電連接；所述壓力傳感器和所述加速度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量患者的信息，并傳送至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述信息解算患者的重心軌跡，并控制所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第二驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)患者的平衡。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)包括底座，所述兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置與患者的左右腳相對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述底座。本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)進(jìn)一步包括供患者扶持的扶手架，所述扶手架設(shè)置于所述底座上。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)其一、所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)合踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人與人體平衡功能檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制，利用所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)在水平面的回轉(zhuǎn)，配合所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第二驅(qū)動(dòng)器，可以有效地帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)在3個(gè)自由度進(jìn)行相應(yīng)的康復(fù)訓(xùn)練。其二、所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置配合所述控制系統(tǒng)進(jìn)行踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，可以利用所述壓力傳感器和所述加速度傳感器實(shí)時(shí)地感測(cè)患者的腳底壓力信息和患者身體位置變化信息，并利用所述控制模塊進(jìn)行處理分析后控制所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第二驅(qū)動(dòng)器，根據(jù)患者的身體變化情況，采用輔助控制模式或阻抗控制模式做出相應(yīng)的動(dòng)作，協(xié)助患者的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。其三、由所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置和所述控制系統(tǒng)構(gòu)成的所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)可以有效地模擬實(shí)際情況下患者足底位姿的變化，符合人體平衡測(cè)試、評(píng)估及醫(yī)學(xué)研究的需求；可以較一般平衡測(cè)定儀更加真實(shí)地體驗(yàn)外界的干擾模擬，更加真實(shí)地測(cè)定人體的平衡能力；采用所述壓力傳感器和所述加速度傳感器感測(cè)的信號(hào)進(jìn)行融合，可以提高人體平衡能提的評(píng)估能力；便于維護(hù)，適于推廣應(yīng)用。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的示意圖。圖2為圖1所示踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的分解示意圖。圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的圖1所示踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的控制系統(tǒng)的示意圖。圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。請(qǐng)一并參閱圖1和圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100，其包括支撐平臺(tái)10、第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20、第一驅(qū)動(dòng)器30、第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40及第二驅(qū)動(dòng)器50。所述支撐平臺(tái)10上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)支撐柱11，用于支撐所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40。所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20為框架結(jié)構(gòu)，其相對(duì)的兩外側(cè)各設(shè)置一個(gè)第一支撐架21，所述兩個(gè)第一支撐架21和所述兩個(gè)支撐柱11對(duì)應(yīng)活動(dòng)配合，使所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20可在水平面回轉(zhuǎn)。所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)器30驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20繞第一水平軸LI旋轉(zhuǎn)。所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40上設(shè)置有腳托盤41，所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40繞第二水平軸L2可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20內(nèi)。所述第二驅(qū)動(dòng)器50和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)器50驅(qū)動(dòng)所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40繞所述第二水平軸L2旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，所述支撐平臺(tái)10為圓盤結(jié)構(gòu)，所述兩個(gè)支撐柱11相對(duì)地設(shè)置于所述支撐平臺(tái)10的表面且靠近邊緣處。所述兩個(gè)支撐柱11的頂面分別設(shè)置有同心等半徑的弧形槽111，即所述兩個(gè)弧形槽111為同一圓形槽中相對(duì)的兩段。本實(shí)施例中，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20為長(zhǎng)方形框體結(jié)構(gòu)，所述兩個(gè)第一支撐架21相對(duì)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20的長(zhǎng)邊的外側(cè)。所述兩個(gè)第一支撐架21朝向所述支撐柱的一側(cè)分別設(shè)置有銷釘211，所述兩個(gè)銷釘211和所述兩個(gè)弧形槽111對(duì)應(yīng)配合且可相應(yīng)地沿弧形槽滑動(dòng)；由此，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20可在水平面回轉(zhuǎn)，即所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20可繞所述兩個(gè)弧形槽111所在的弧形槽的軸線旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20設(shè)置有第二支撐架23，所述第二支撐架23設(shè)置于所述第二水平軸L2的延伸方向，且位于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20的外側(cè)，本實(shí)施例中，所述第二支撐架23設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20的短邊的外側(cè)。本實(shí)施例中，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100包括兩個(gè)所述第一驅(qū)動(dòng)器30，所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器30對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述兩個(gè)第一支撐架21，且所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器30分別同軸地于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20相對(duì)的兩側(cè)和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20相連接，由此，通過(guò)所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器30，即可以驅(qū)動(dòng)所述第一回 轉(zhuǎn)平臺(tái)20繞所述第一水平軸LI旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器30為直流力矩電機(jī)，均通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸31和第一聯(lián)軸器33連接于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20。本實(shí)施例中，所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述腳托盤41設(shè)置于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40的一個(gè)表面上。本實(shí)施例中，所述第二驅(qū)動(dòng)器50設(shè)置于所述第二支撐架23上。優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動(dòng)器50為直流伺服電機(jī)，其通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸51和第二聯(lián)軸器53連接于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40，并使所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40繞所述第二水平軸L2可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20內(nèi)。優(yōu)選地，所述第二水平軸L2垂直于所述第一水平軸LI。使用所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100時(shí)，患者可以坐姿或站姿將受損傷的腳放于所述腳托盤41，控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50，即可以利用所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40帶動(dòng)患者的腳做背屈/跖屈、內(nèi)翻/外翻的康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)；而通過(guò)控制所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20在水平面回轉(zhuǎn)，則可以帶動(dòng)患者的腳做內(nèi)收/外展的康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)?？梢岳斫獾氖?，對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，此時(shí)屬于被動(dòng)的康復(fù)訓(xùn)練，可作為患者踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的初期階段。請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明第二實(shí)施例提供所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100的控制系統(tǒng)200，其包括壓力傳感器60、加速度傳感器70和控制模塊80。所述壓力傳感器60設(shè)置于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40的腳托盤41上(如圖1和圖2所示)，用于獲取患者的足底壓力信息。所述加速度傳感器70設(shè)置于患者腰間，用于獲取患者重心信息。所述控制模塊80和所述第一驅(qū)動(dòng)器30、所述第二驅(qū)動(dòng)器50、所述壓力傳感器60及所述加速度傳感器70電連接。所述壓力傳感器60和所述加速度傳感器70實(shí)時(shí)測(cè)量患者的信息，并傳送至所述控制模塊80，所述控制模塊80根據(jù)所述信息計(jì)算患者的重心軌跡和平衡信息，并控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50分別驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)40運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步地,所述控制系統(tǒng)200包括顯示患者信息的顯示儀90,所述顯示儀90和所述控制模塊80電連接。所述控制模塊80對(duì)患者的信息進(jìn)行處理后，通過(guò)所述顯示儀90顯示，提供患者或醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行觀察和參考。利用所述控制系統(tǒng)200配合所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100時(shí)，患者同樣可以坐姿或站姿將受損傷的腳放于所述腳托盤41并接觸所述壓力傳感器60，同時(shí)將所述加速度傳感器70放置于患者的腰間；所述壓力傳感器60實(shí)時(shí)感測(cè)患者的腳底壓力信息并傳送至所述控制模塊80，所述加速度傳感器70實(shí)時(shí)感測(cè)患者身體位置變化信息并傳送至所述控制模塊80 ;所述控制模塊80對(duì)接收到的患者的腳底壓力信息和患者身體位置變化信息進(jìn)行處理分析，然后控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50根據(jù)患者的身體變化情況做出相應(yīng)的動(dòng)作，以協(xié)助患者的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練?？梢岳斫獾氖?，利用所述控制系統(tǒng)200配合所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100時(shí)，所述控制系統(tǒng)200采用輔助控制模式，即主要是根據(jù)患者的主動(dòng)意識(shí)(如患者主動(dòng)控制踝關(guān)節(jié)動(dòng)作)，協(xié)助患者通過(guò)自身意愿來(lái)進(jìn)行康復(fù)。顯然，可以作為踝關(guān)節(jié)恢復(fù)階段的康復(fù)訓(xùn)練?？梢岳斫獾氖?，所述控制模塊80對(duì)接收到的患者的腳底壓力信息和患者身體位置變化信息進(jìn)行處理分析時(shí)，包括信號(hào)放大、整形、濾波、特征值提取等?？梢岳斫獾氖牵诨颊啧钻P(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的后期，為了強(qiáng)化康復(fù)訓(xùn)練效果，利用所述控制系統(tǒng)200配合所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100時(shí)，所述控制系統(tǒng)200可以采用阻抗控制模式，即通過(guò)所述壓力傳感器60和所述加速度傳感器70感測(cè)患者的腳底壓力信息和身體位置變化信息，獲致患者的運(yùn)動(dòng)意圖，經(jīng)過(guò)所述控制模塊80處理分析后，控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50朝與患者踝關(guān)節(jié)動(dòng)作方向相反的方向動(dòng)作，以對(duì)患者踝關(guān)節(jié)施加一個(gè)阻力(阻力大小根據(jù)患者踝關(guān)節(jié)狀況調(diào)節(jié))，由此，可達(dá)到強(qiáng)化訓(xùn)練患者踝關(guān)節(jié)的效果，鍛煉踝關(guān)節(jié)的相關(guān)肌肉，加快踝關(guān)節(jié)的康復(fù)?？梢岳斫獾氖?，所述控制模塊80可以根據(jù)處理分析結(jié)果控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)300，其包括兩個(gè)所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100和所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100的控制系統(tǒng)200。本實(shí)施例中，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)300包括底座310和扶手架320。所述兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100與患者的左右腳相對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述底座310 ;所述扶手架320設(shè)置于所述底座310上，用于供患者扶持，尤其是當(dāng)患者以站姿使用所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100時(shí)?？梢岳斫獾氖牵瑸楸阌诨颊叻龀?，所述扶手架320優(yōu)選設(shè)置于對(duì)應(yīng)患者腰間的高度，且可針對(duì)不同的患者可以調(diào)節(jié)高度。本實(shí)施例中，所述顯示儀90設(shè)置于所述底座310，且位于所述兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100之間，由此，患者在使用時(shí)，低頭即可以觀察獲取相關(guān)信息。當(dāng)然，并不局限于本實(shí)施例，所述顯示儀90也可以設(shè)置于其他位置，比如設(shè)置于對(duì)應(yīng)患者平視的位置。使用所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)300時(shí)，患者可以坐姿或站姿將受損傷的腳放于所述腳托盤41并接觸所述壓力傳感器60，同時(shí)將所述加速度傳感器70放置于患者的腰間；采用站姿時(shí)，患者可以雙手扶持所述扶手架320，以平衡身體。所述壓力傳感器60實(shí)時(shí)感測(cè)患者的腳底壓力信息并傳送至所述控制模塊80，所述加速度傳感器70實(shí)時(shí)感測(cè)患者身體位置變化信息并傳送至所述控制模塊80;所述控制模塊80對(duì)接收到的患者的腳底壓力信息和患者身體位置變化信息進(jìn)行處理分析，然后控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50根據(jù)患者的身體變化情況做出相應(yīng)的動(dòng)作，以協(xié)助患者的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練?？梢岳斫獾氖?，所述控制系統(tǒng)200可以根據(jù)患者踝關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練狀況，相應(yīng)地采用輔助控制模式或阻抗控制模式。 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100具有以下優(yōu)點(diǎn)其一、所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)合踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人與人體平衡功能檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制，利用所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)20在水平面的回轉(zhuǎn)，配合所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50，可以有效地帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)在3個(gè)自由度進(jìn)行相應(yīng)的康復(fù)訓(xùn)練。其二、所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100配合所述控制系統(tǒng)200進(jìn)行踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，可以利用所述壓力傳感器60和所述加速度傳感器70實(shí)時(shí)地感測(cè)患者的腳底壓力信息和患者身體位置變化信息，并利用所述控制模塊80進(jìn)行處理分析后控制所述第一驅(qū)動(dòng)器30和所述第二驅(qū)動(dòng)器50，根據(jù)患者的身體變化情況，采用輔助控制模式或阻抗控制模式做出相應(yīng)的動(dòng)作，協(xié)助患者的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。其三、由所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置100和所述控制系統(tǒng)200構(gòu)成的所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)300可以有效地模擬實(shí)際情況下患者足底位姿的變化，符合人體平衡測(cè)試、評(píng)估及醫(yī)學(xué)研究的需求；可以較一般平衡測(cè)定儀更加真實(shí)地體驗(yàn)外界的干擾模擬，更加真實(shí)地測(cè)定人體的平衡能力；采用所述壓力傳感器60和所述加速度傳感器70感測(cè)的信號(hào)進(jìn)行融合，可以提高人體平衡能提的評(píng)估能力；便于維護(hù)，適于推廣應(yīng)用。以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或O飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置包括 支撐平臺(tái)，其上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)支撐柱； 第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其為框架結(jié)構(gòu)，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相對(duì)的兩外側(cè)各設(shè)置一個(gè)第一支撐架，所述兩個(gè)第一支撐架和所述兩個(gè)支撐柱對(duì)應(yīng)活動(dòng)配合，使所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)可在水平面回轉(zhuǎn)； 第一驅(qū)動(dòng)器，其和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第一水平軸旋轉(zhuǎn)； 第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其上設(shè)置有腳托盤，所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)；及 第二驅(qū)動(dòng)器，其和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞所述第二水平軸旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述兩個(gè)支撐柱的頂面分別設(shè)置有同心等半徑的弧形槽，所述兩個(gè)第一支撐架朝向所述支撐柱的一側(cè)分別設(shè)置有銷釘，所述兩個(gè)銷釘和所述兩個(gè)弧形槽對(duì)應(yīng)配合且可相應(yīng)地沿弧形槽滑動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述第二水平軸垂直于所述第一水平軸。
4.如權(quán)利要求1所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置包括兩個(gè)所述第一驅(qū)動(dòng)器，所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述兩個(gè)第一支撐架，且分別同軸相對(duì)地于兩側(cè)和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接。
5.如權(quán)利要求1所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)一步設(shè)置有第二支撐架，所述第二支撐架設(shè)置于所述第二水平軸的延伸方向且位于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)的外側(cè)，所述第二驅(qū)動(dòng)器設(shè)置于所述第二支撐架上。
6.如權(quán)利要求1所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器為直流力矩電機(jī)，均通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸和第一聯(lián)軸器連接于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)。
7.如權(quán)利要求1所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述第二驅(qū)動(dòng)器為直流伺服電機(jī)，其通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸和第二聯(lián)軸器連接于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)，并使所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞所述第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括 壓力傳感器，其設(shè)置于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)的腳托盤上； 加速度傳感器，其設(shè)置于患者腰間 '及 控制模塊，其和所述第一驅(qū)動(dòng)器、所述第二驅(qū)動(dòng)器、所述壓力傳感器及所述加速度傳感器電連接； 所述壓力傳感器和所述加速度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量患者的信息，并傳送至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述信息計(jì)算患者的重心軌跡和平衡信息，并控制所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第二驅(qū)動(dòng)器分別驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括顯示患者信息的顯示儀，所述顯示儀和所述控制模塊電連接。
10.一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)，其特征在于，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器包括兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，每一所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置均包括 支撐平臺(tái)，其上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)支撐柱； 第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其為框架結(jié)構(gòu)，所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相對(duì)的兩外側(cè)各設(shè)置一個(gè)第一支撐架，所述兩個(gè)第一支撐架和所述兩個(gè)支撐柱對(duì)應(yīng)活動(dòng)配合，使所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)可在水平面回轉(zhuǎn)； 第一驅(qū)動(dòng)器，其和所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第一水平軸旋轉(zhuǎn)； 第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)，其上設(shè)置有腳托盤，所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)，所述第二水平軸垂直于所述第一水平軸 '及 第二驅(qū)動(dòng)器，其和所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞所述第二水平軸旋轉(zhuǎn)；及 所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的控制系統(tǒng)，其包括 壓力傳感器，其設(shè)置于所述第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)的腳托盤上； 加速度傳感器，其設(shè)置于患者腰間 '及 控制模塊，其和所述第一驅(qū)動(dòng)器、所述第二驅(qū)動(dòng)器、所述壓力傳感器及所述加速度傳感器電連接； 所述壓力傳感器和所述加速度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量患者的信息，并傳送至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述信息解算患者的重心軌跡，并控制所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第二驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)患者的平衡。
11.如權(quán)利要求10所述的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)，其特征在于，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)包括底座，所述兩個(gè)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置與患者的左右腳相對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述底座。
12.如權(quán)利要求11所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)，其特征在于，所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)進(jìn)一步包括供患者扶持的扶手架，所述扶手架設(shè)置于所述底座上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，其包括支撐平臺(tái)、第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)、第一驅(qū)動(dòng)器、第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)及第二驅(qū)動(dòng)器。支撐平臺(tái)上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)支撐柱。第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)為框架結(jié)構(gòu)，其相對(duì)的兩外側(cè)各設(shè)置一個(gè)第一支撐架，所述兩個(gè)第一支撐架和所述兩個(gè)支撐柱對(duì)應(yīng)活動(dòng)配合，使第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)可在水平面回轉(zhuǎn)。第一驅(qū)動(dòng)器和第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，其驅(qū)動(dòng)第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第一水平軸旋轉(zhuǎn)。第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)置有腳托盤，其繞垂直于第一水平軸的第二水平軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第一回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)。第二驅(qū)動(dòng)器和第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連接，其驅(qū)動(dòng)第二回轉(zhuǎn)平臺(tái)繞第二水平軸旋轉(zhuǎn)。所述踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合踝關(guān)節(jié)損傷患者進(jìn)行康復(fù)治療與人體平衡能力的測(cè)定。
文檔編號(hào)A61H1/00GK103027823SQ20121050529
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者趙國(guó)如, 王永奉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院