本發(fā)明涉及腳踝康復領(lǐng)域，具體地，涉及一種腳踝康復外骨骼裝置。

背景技術(shù)：

腳踝骨折在日常生活中十分常見，人們在生活中，尤其是在運動時不注重自身保護，極易出現(xiàn)腳踝骨折。而腳踝骨折需要一定的康復期，在此期間不能行走。當腳踝快要痊愈時，患者需進行一系列的康復訓練以加速恢復，其中行走康復訓練最為簡單有效。然而長時間行走，會導致康復腳踝負擔過大，不利于腳踝進一步康復?，F(xiàn)有裝置大多通過材料減震，起到回力作用；或通過電機，提供固定扭矩。導致腳踝關(guān)節(jié)運動強度及范圍受限，同時無法記錄運動過程中各數(shù)據(jù)(如扭矩大小及受力時間)，以提供個性化治療及醫(yī)療分析數(shù)據(jù)。一些大型康復裝置功能較為齊全，但使用時不方便攜帶行走，僅能做康復治療的輔助工具，且價格昂貴。

專利申請?zhí)枮?00910088396.9的一項專利提供了一種穿戴式下肢外骨骼裝置，該裝置具有多自由度運動；通過電機驅(qū)動，幫助下肢運動輕度障礙者實現(xiàn)康復，但電機力矩需要輸入固定值，無法實時調(diào)控，且無法顯示和存儲數(shù)據(jù)；

專利申請?zhí)枮?01610347204的一項專利公開了一種穿戴式腳踝保護及足部助力裝置，該裝置采用了減震材料，具有回力功能；廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領(lǐng)域；但無外力輸入，只能起緩沖作用，且無法顯示儲存數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種腳踝康復外骨骼裝置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種腳踝康復外骨骼裝置，包括如下裝置：

信號傳輸裝置：包括力傳感器和轉(zhuǎn)動傳感器，力傳感器用于檢測傳動裝置的壓力信號；轉(zhuǎn)動傳感器用于檢測傳動裝置的轉(zhuǎn)動方向；

控制裝置：用于根據(jù)接收自信號傳輸裝置的信號控制驅(qū)動裝置運轉(zhuǎn)；其中，信號傳輸裝置的信號包括壓力信號、轉(zhuǎn)動方向信號；

驅(qū)動裝置：用于在控制裝置的控制下，驅(qū)動傳動裝置并輸出傳動數(shù)據(jù)；

傳動裝置：用于接受驅(qū)動裝置的驅(qū)動實現(xiàn)傳動；

存儲裝置：用于實時接收并存儲驅(qū)動裝置輸出的傳動數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述傳動裝置包括滾珠絲桿、連桿、轉(zhuǎn)動支架和腳板，其中：所述滾珠絲桿連接驅(qū)動裝置；所述連桿上端通過絲桿鏈接件與滾珠絲桿轉(zhuǎn)動連接，所述連桿下端與轉(zhuǎn)動支架一端轉(zhuǎn)動連接；所述轉(zhuǎn)動支架另一端通過第一軸承與第一支架連接；所述腳板兩側(cè)設(shè)置有第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部通過第一軸承連接第一支架，第二延伸部通過第二軸承與第二支架連接。

優(yōu)選地，所述力傳感器設(shè)置于連桿上；所述轉(zhuǎn)動傳感器包括編碼器，所述編碼器固定于第一支架側(cè)面，編碼器的轉(zhuǎn)動端連接第一軸承。

優(yōu)選地，還包括用于扶持腿部的U形支架，所述U型支架的兩端分別固定連接第一支架的側(cè)面和第二支架的頂端。

優(yōu)選地，所述滾珠絲桿與驅(qū)動裝置之間設(shè)置有用于緩沖的扭簧或者拉簧。

優(yōu)選地，所述控制裝置為單片機。

優(yōu)選地，所述滾珠絲桿螺母緊貼第一支架正表面，與第一支架正表面緊貼的滾珠絲桿螺母的表面光滑；第一支架正表面光滑。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置位于滾珠絲桿頂端并固定在第一支架正表面的上部，所述驅(qū)動裝置包括舵機或電機。

優(yōu)選地，還包括數(shù)字顯示儀，信號傳輸裝置連接所述數(shù)字顯示儀，所述數(shù)字顯示儀實時顯示腳板旋轉(zhuǎn)時的扭矩大小和運動持續(xù)時間。

優(yōu)選地，所述控制裝置包括：

腳踝轉(zhuǎn)動檢測裝置：用于根據(jù)來自編碼器的傳感信號，感知第一軸承的轉(zhuǎn)動方向；

腳踝助力裝置：用于根據(jù)第一軸承的轉(zhuǎn)動方向，通過舵機驅(qū)動滾珠絲桿，使?jié)L珠絲桿驅(qū)動連桿，連桿再驅(qū)動轉(zhuǎn)動支架沿所述第一軸承的轉(zhuǎn)動方向進行轉(zhuǎn)動；

力感應裝置：用于根據(jù)來自力傳感器的壓力信號，控制舵機的轉(zhuǎn)速，使得舵機以所述轉(zhuǎn)速通過滾珠絲桿驅(qū)動連桿；

傳動保護裝置：用于接收來自力傳感器的壓力信號，判斷所述壓力信號的幅值是否超過幅值閾值，若超過，則向舵機發(fā)出停機指令，若沒有超過，則不向舵機發(fā)出停機指令；

角度保護裝置：用于接收檢測到的舵機的單向轉(zhuǎn)動角度，將單向轉(zhuǎn)動角度與轉(zhuǎn)動角度閾值對比，若單向轉(zhuǎn)動角度超過轉(zhuǎn)動角度閾值，則輸出停止指令給舵機，舵機執(zhí)行停止指令；若單向轉(zhuǎn)動角度信號不超過轉(zhuǎn)動角度閾值，則不輸出停止指令給舵機。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計精良，體積小，成本低；

2、穿戴方便，可隨時隨地穿戴使用；

3、通過外力輔助使用者，根據(jù)使用者的運動情況實時調(diào)整外力大小及方向；

4、設(shè)置有數(shù)據(jù)記錄，對腳踝恢復情況進行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計，實現(xiàn)個性化治療。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為腳踝康復裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為腳踝康復裝置結(jié)構(gòu)流程圖。

圖中：1-舵機；2-扭簧；3-滾珠絲桿；4-數(shù)據(jù)儲存器；5-單片機；6-第一支架；7-U形支架；8-連桿；9-力傳感器；10-第二軸承；11-第一軸承；12-編碼器；13-腳板；14-第二支架；15-絲桿鏈接件；16-轉(zhuǎn)動支架。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明提供的一種腳踝康復外骨骼裝置，包括：力傳感器、編碼器、單片機、舵機、滾珠絲桿、連桿、轉(zhuǎn)動支架、腳板和數(shù)據(jù)存儲器；其中：

所述力傳感器安裝于連桿上，用于檢測接收壓力信號，經(jīng)過放大，向單片機輸出模擬信號；

所述編碼器固定于第一支架側(cè)面，編碼器的轉(zhuǎn)動端連接第一軸承；編碼器用于接收轉(zhuǎn)動方向信號，向單片機輸出數(shù)字信號；

所述單片機固定在第一支架側(cè)面，用于接收力傳感器和編碼器傳輸?shù)男盘柌⒖刂贫鏅C運轉(zhuǎn)；

所述舵機設(shè)置于滾珠絲桿頂端并固定在第一支架正表面的上方，用于根據(jù)單片機發(fā)出的指令驅(qū)動滾珠絲桿并輸出傳動數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)存儲器固定在第一支架側(cè)面，用于實時接收并存儲舵機輸出的傳動數(shù)據(jù)；

所述滾珠絲桿連接舵機；所述連桿上端通過絲桿鏈接件與滾珠絲桿轉(zhuǎn)動連接，所述連桿下端與轉(zhuǎn)動支架一端轉(zhuǎn)動連接；所述轉(zhuǎn)動支架另一端通過第一軸承與第一支架連接；所述腳板兩側(cè)設(shè)置有第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部通過第一軸承連接第一支架，第二延伸部通過第二軸承與第二支架連接。

進一步地，還包括用于扶持腿部的U形支架，所述U型支架的兩端分別固定連接第一支架的側(cè)面和第二支架的頂端。

進一步地，所述滾珠絲桿與驅(qū)動裝置之間設(shè)置有用于緩沖的扭簧或者拉簧。

進一步地，所述滾珠絲桿螺母緊貼第一支架正表面，與第一支架正表面緊貼的滾珠絲桿螺母的表面光滑；第一支架正表面光滑。

進一步地，所述驅(qū)動裝置還可以是異步電機。

進一步地，還包括數(shù)字顯示儀，信號傳輸裝置連接所述數(shù)字顯示儀，所述數(shù)字顯示儀實時顯示腳板旋轉(zhuǎn)時的扭矩大小和運動持續(xù)時間。

在腳踝轉(zhuǎn)動的初始狀態(tài)，編碼器通過檢測第一軸承的轉(zhuǎn)動方向，向單片機輸出數(shù)字信號，順時針轉(zhuǎn)動則輸出0信號，逆時針轉(zhuǎn)動則輸出1信號。同時，力傳感器接受連桿上的壓力信號，經(jīng)過放大，向單片機輸出模擬信號。單片機根據(jù)接收到的數(shù)字信號和模擬信號控制舵機運動，舵機提供微小扭矩。舵機扭矩經(jīng)過扭簧的緩沖作用后，由滾珠絲桿，將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為直線運動，并通過絲桿鏈接件、連桿和轉(zhuǎn)動支架之間的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為腳板的轉(zhuǎn)動。其中數(shù)字信號決定舵機轉(zhuǎn)動方向，模擬信號的幅值決定舵機的轉(zhuǎn)速。同時在單片機中設(shè)置保護程序，當模擬信號幅值超過幅值閾值，或舵機單方向轉(zhuǎn)動角度超過轉(zhuǎn)動角度閾值時，則舵機收到停機指令，舵機停止運動。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。