本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含球鉸支移動副的腳踝康復(fù)器。

背景技術(shù)：

踝關(guān)節(jié)可承受約體重5倍的重量。有人測出：60％的力量是由踝關(guān)節(jié)產(chǎn)生的，踝關(guān)節(jié)肌肉和髖關(guān)節(jié)肌肉在下肢運動中協(xié)調(diào)用力，在后蹬時(主要是踝關(guān)節(jié))，髖關(guān)節(jié)肌肉變得有點放松。髖關(guān)節(jié)的屈肌(使大腿前移)及伸肌(使大腿后移)產(chǎn)生的力量，只占全部向前推力的30％～50％。踝關(guān)節(jié)是推動人體運動的一個很重要的關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)的靈活性對人體協(xié)調(diào)運動也起著很大作用。研究表明，缺乏靈活性的踝關(guān)節(jié)增加了膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動力矩。然而，在日常生活和體育鍛煉中，腳踝扭傷最為常見，嚴重者甚至會發(fā)生骨裂等健康問題。為了避免由于受傷后治療不到位，方法不科學而引起腳踝關(guān)節(jié)功能障礙后遺癥，就迫切需要進行物理治療來輔助傷后的一系列康復(fù)治療。必須經(jīng)過反復(fù)的循環(huán)訓練使受損的踝關(guān)節(jié)得到完整的康復(fù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述不足，本發(fā)明提供一種含球鉸支移動副的腳踝康復(fù)器，本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)的短板，簡化了腳踝康復(fù)器的結(jié)構(gòu)，采用凸輪提供一種多自由度運動并且實現(xiàn)腳踝運動并聯(lián)協(xié)同控制簡單的腳踝康復(fù)訓練器械，有助于腳踝全方位運動，可根據(jù)傷情采用單自由度運動或者多自由度運動達到循序漸進的康復(fù)效果。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種含球鉸支移動副的腳踝康復(fù)器，包括工作平臺、導(dǎo)桿套、第一頂桿、凸輪軸、第一凸輪、電機、第二凸輪、底座、萬向輪、支架、橫臂、中間軸、第一彈簧、第四頂桿、中間導(dǎo)桿、第一滾輪、第三凸輪、第二滾輪、第三滾輪、第二彈簧、頂桿套、電機調(diào)速控制器；

所述中間軸垂直支承在底座上，所述支架固定連接在中間軸上，所述支架的底部安裝有至少三個萬向輪，萬向輪與底座的上表面抵接，所述電機固定連接在支架的底部，第二凸輪安裝在電機的輸出軸上，所述凸輪軸支承在支架上，一第一凸輪和一第三凸輪依次安裝在凸輪軸上，電機的輸出軸與凸輪軸之間通過傳動機構(gòu)傳遞動力；

所述中間導(dǎo)桿的上端與工作平臺的中央處球鉸接，所述支架的上端中央處安裝有導(dǎo)桿套，所述中間導(dǎo)桿滑動穿設(shè)在導(dǎo)桿套中；

所述第一頂桿和第四頂桿的上端均與工作平臺球鉸接，所述第一頂桿和第四頂桿分別滑動設(shè)置在各自的頂桿套中，頂桿套均固定安裝在支架的頂端，第一頂桿、中間導(dǎo)桿以及第四頂桿的軸線不共面；

所述第一頂桿的下端鉸接有一第一滾輪，第一滾輪與第一凸輪相抵接；

所述橫臂的一端與支架鉸接，橫臂的中部鉸接有一第二滾輪，第二滾輪與第三凸輪相抵接，所述第四頂桿的下端與橫臂的另一端相配合，橫臂的另一端與第一彈簧的一端相連，第一彈簧的另一端與支架相連；

所述底座上鉸接有第三滾輪，所述第三滾輪與第二凸輪相抵接，所述第二彈簧的一端與支架固定連接，第二彈簧的另一端與底座固定連接，所述電機與電機調(diào)速控制器相連。

進一步的，所述傳動機構(gòu)為鏈傳動機構(gòu)或帶傳動機構(gòu)，帶傳動機構(gòu)優(yōu)選同步帶傳動。

進一步的，還包括第二頂桿和第三頂桿，第二頂桿和第三頂桿的上端均通過鉸鏈與工作平臺鉸接，第二頂桿和第三頂桿分別滑動設(shè)置在各自的頂桿套中，頂桿套均固定安裝在支架的頂端，四個頂桿套分布在左、右、前、后四個方位。

進一步的，所述凸輪軸上還安裝有另一第一凸輪，所述第三頂桿的下端也鉸接有一第一滾輪，第三頂桿的下端的第一滾輪與另一第一凸輪相抵接。

進一步的，所述橫臂的另一端上滑動套設(shè)有滑塊套，第四頂桿的下端與滑塊套鉸接。

進一步的，所述第四頂桿的下端開有卡槽，橫臂的另一端設(shè)置在卡槽內(nèi)。

進一步的，所述第四頂桿的下端通過球鉸鏈與橫臂的另一端鉸接。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、無需手動操作就可以實現(xiàn)來回反復(fù)運動，相比市面上已有的器械具有自動化及多方向的優(yōu)點。

2、采用凸輪機構(gòu)與彈簧的配合實現(xiàn)了機構(gòu)變向運動的緩沖，有利于保護腳踝。

3、經(jīng)查閱醫(yī)療上的腳踝康復(fù)治療參考，結(jié)合實際情況，采用可調(diào)速的控制器，可以根據(jù)用戶的康復(fù)情況調(diào)節(jié)速度的大小以達到更好的康復(fù)效果。

4、在結(jié)構(gòu)上進行了簡化，相比市面上已有的腳踝康復(fù)機器人具有結(jié)構(gòu)簡單，并聯(lián)協(xié)同易控制，達到較好的康復(fù)效果

5、電機一根輸出軸上提供兩個方向的兩種動力(一個通過鏈輪傳遞到凸輪軸使平臺上下左右運動；另一方向利用第二凸輪與安裝在底座上的第三滾輪以及彈簧配合使整個裝置來回旋轉(zhuǎn)。

6、本機構(gòu)采用凸輪-固定滾輪-彈簧的配合產(chǎn)生往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，在為簡化機構(gòu)和重量做出了貢獻。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的軸測圖；

圖2是本發(fā)明實施例的主視圖；

圖3是本發(fā)明實施例的右視圖；

圖4是本發(fā)明實施例的后視圖；

圖中：工作平臺1、導(dǎo)桿套2、第一頂桿3、第二頂桿4、凸輪軸5、第一凸輪6、電機7、主動鏈輪8、第二凸輪9、萬向輪10、底座11、支架12、橫臂13、中間軸14、第一彈簧15、從動鏈輪16、第三頂桿17、第四頂桿18、中間導(dǎo)桿19、第一滾輪20、第三凸輪21、第二滾輪22、第三滾輪23、電機安裝座24、第二彈簧25、頂桿套26、彈簧固定架27、橫臂架28。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

如圖1-4所示，本發(fā)明提供一種含球鉸支移動副的腳踝康復(fù)器，包括工作平臺1、導(dǎo)桿套2、第一頂桿3、第二頂桿4、凸輪軸5、第一凸輪6、電機7、主動鏈輪8、第二凸輪9、底座11、萬向輪10、支架12、橫臂13、中間軸14、第一彈簧15、從動鏈輪16、第三頂桿17、第四頂桿18、中間導(dǎo)桿19、第一滾輪20、第三凸輪21、第二滾輪22、第三滾輪23、電機安裝座24、第二彈簧25、頂桿套26、彈簧固定架27、橫臂架28、電機調(diào)速控制器；

所述中間軸14通過推力球軸承垂直支承在底座11上，所述支架12的底部中央固定安裝有電機安裝座24，所述電機安裝座24固定連接在中間軸14上，所述支架12的底部安裝有四個萬向輪10，四個萬向輪10與底座11的上表面抵接，所述電機7安裝在電機安裝座24上，電機7的輸出軸上安裝第二凸輪9和主動鏈輪8，所述凸輪軸5通過軸承座支承在支架12上，一第一凸輪6、一第三凸輪21、一從動鏈輪16以及一第一凸輪6依次安裝在凸輪軸5上，所述從動鏈輪16通過鏈條與主動鏈輪8相連；所述中間導(dǎo)桿19的上端通過球鉸鏈與工作平臺1的中央處鉸接，所述支架12的上端中央處安裝有導(dǎo)桿套2，所述中間導(dǎo)桿19滑動穿設(shè)在導(dǎo)桿套2中；所述第一頂桿3、第二頂桿4、第三頂桿17和第四頂桿18的上端均通過鉸鏈與工作平臺1鉸接，所述第一頂桿3、第二頂桿4、第三頂桿17、第四頂桿18分別滑動設(shè)置在各自的頂桿套26中，四個頂桿套26均固定安裝在支架12的頂端，四個頂桿套26分布在左、右、前、后四個方位，

所述第一頂桿3的下端和第三頂桿17的下端均鉸接有一第一滾輪20，第一滾輪20與第一凸輪6相抵接；

所述橫臂架28固定安裝在支架12上，所述橫臂13的一端與橫臂架28的上端鉸接，橫臂13的中部鉸接有一第二滾輪22，第二滾輪22與第三凸輪21相抵接，所述第四頂桿18的下端與橫臂13的另一端相配合(可以采用滑塊套在橫臂13上，第四頂桿18的下端與滑塊鉸接的形式；也可以通過第四頂桿18的下端開卡槽，卡槽卡在橫臂13上，或是第四頂桿18的下端通過球鉸鏈與橫臂13的另一端鉸接，等等)，同時，橫臂13的另一端與第一彈簧15的一端相連，第一彈簧15的另一端與支架12相連，第一彈簧15處于拉伸狀態(tài)，使第二滾輪22始終與第三凸輪21相接觸；

第一頂桿3和第三頂桿17相對布置，實現(xiàn)工作平臺1的上下運動，其行程大約10cm；第二頂桿4和第四頂桿18相對布置，實現(xiàn)工作平臺1的左右運動；

所述底座11上鉸接有第三滾輪23，所述第三滾輪23與第二凸輪9相抵接，所述第二彈簧25的一端與電機安裝座24固定連接，第二彈簧25的另一端與固定在底座11上的彈簧固定架27相連，所述第二彈簧25處于拉伸狀態(tài)，使得第三滾輪23與第二凸輪9始終相接觸，通過第三滾輪23與第二凸輪9，驅(qū)動整個底座11跟隨中間軸14轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動幅度15°。

所述電機7與電機調(diào)速控制器相連，可以根據(jù)用戶的康復(fù)情況調(diào)節(jié)電機7的運轉(zhuǎn)速度的大小以達到更好的康復(fù)效果。經(jīng)查閱醫(yī)療上的腳踝康復(fù)治療參考，電機調(diào)速控制器可以采用東洋(力多特)dyg電機調(diào)速器，但不限于此；電機7可以采用臺灣twt調(diào)速電機，其中交流馬達的型號為5ik40rgn-c，減速電機型號為5gn-50k，但不限于此。

需要說明的是，本實施例中，本發(fā)明為了到達讓腳踝實現(xiàn)上下前后加轉(zhuǎn)動的運動的目的，采用在工作平臺1下面設(shè)計了5頂桿(第一頂桿3、第二頂桿4、第三頂桿17、第四頂桿18以及中間導(dǎo)桿19)，其中中間導(dǎo)桿19起支撐作用，第一頂桿3和第四頂桿18是工作頂桿，通過第一頂桿3即可實現(xiàn)工作平臺1的上下運動，因為第一頂桿3、第四頂桿18以及中間導(dǎo)桿19已經(jīng)構(gòu)成了三個支點的支承，而且，第一頂桿3、第四頂桿18以及中間導(dǎo)桿19也只有上下移動，所以通過第一頂桿3即可實現(xiàn)工作平臺1的上下運動，通過第四頂桿18即可實現(xiàn)工作平臺1的左右運動，設(shè)置第二頂桿4和第三頂桿17主要是提高運動的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的工作過程如下：

電機7運轉(zhuǎn)帶動固定在其輸出軸上的鏈輪8和第二凸輪9轉(zhuǎn)動，第二凸輪9與第三滾輪23相配合，實現(xiàn)底座11做小角度來回旋轉(zhuǎn)運動；

鏈輪8通過鏈條與固定在凸輪軸5的從動鏈輪16相連，帶動凸輪軸5轉(zhuǎn)動；凸輪軸5上裝有第一凸輪6，第一凸輪6頂?shù)降谝豁敆U3和第三頂桿17，使第一頂桿3和第三頂桿17產(chǎn)生上下動作，從而實現(xiàn)工作平臺1的上下移動。

第三凸輪21跟隨凸輪軸5轉(zhuǎn)動，第三凸輪21驅(qū)動橫臂13上的第二滾輪22，實現(xiàn)橫臂13的擺動，第四頂桿18的下端與橫臂13的另一端相配合，通過橫臂13的擺動，從而驅(qū)動第四頂桿18的上下移動，進而實現(xiàn)工作平臺1的左右擺動。

通過一個電機的轉(zhuǎn)動輸入，同時實現(xiàn)了工作平臺1的上下移動、左右擺動以及來回旋轉(zhuǎn)運動。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、性能可靠、工作模式多樣，適合醫(yī)院、社區(qū)、家庭使用。符合人體工程學原理，工作平臺1與支座10的連接位在離基板高度適宜，轉(zhuǎn)動機構(gòu)基本能以踝關(guān)節(jié)為中心，可確保踝關(guān)節(jié)地有效運動。針對不同病人的個體差異，工作平臺1面積足夠，工作平臺1可調(diào)節(jié)幅度大，自由度高，能更好地滿足病人的個性化治療需求。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明只采用了一個電機7，一個電機輸出軸提供了兩個方向的運動，而且根據(jù)所需工作平臺1運動的幅值，設(shè)計第一凸輪6、第二凸輪9和第三凸輪21的輪廓。第一彈簧15和第二彈簧25起到自動復(fù)位和緩沖作用，這是現(xiàn)有設(shè)計中沒有的。本發(fā)明利用杠桿原理大大簡便了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，而且運動還依然可靠。