專利名稱：并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，用于幫助踝關(guān)節(jié)進行主動、被動或半主動式康復(fù)訓(xùn)練。
背景技術(shù)：
踝關(guān)節(jié)扭傷是骨科臨床常見的運動損傷，如果治療不及時或不徹底，容易導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)韌帶過度松弛，關(guān)節(jié)不穩(wěn)，易引起反復(fù)扭傷，造成踝關(guān)節(jié)功能障礙等后遺癥，嚴重的將影響行走功能。目前，國內(nèi)外已有多家機構(gòu)開展了踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的的研制與實驗工作，并取得了一定的進展。在踝關(guān)節(jié)康復(fù)的過程中，康復(fù)訓(xùn)練裝置是否能夠完全模擬人體踝關(guān)節(jié)的運動規(guī)律以及能夠適應(yīng)不同程度的患者進行相應(yīng)的康復(fù)治療，對于患者踝關(guān)節(jié)的恢復(fù)效果有著實際的意義。根據(jù)人體解剖學(xué)可知，踝運動的方式是由距骨體滑車關(guān)節(jié)面的形狀所決定的，能夠?qū)崿F(xiàn)人體踝關(guān)節(jié)背伸/趾曲、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)旋/外旋三種運動。為了滿足踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的需求，本發(fā)明設(shè)計了一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，動平臺為三個轉(zhuǎn)動自由度，且轉(zhuǎn)動中心與康復(fù)訓(xùn)練時人體踝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動中心相重合，可完全模擬踝關(guān)節(jié)的運動規(guī)律，并通過離合器與兩用彈性轉(zhuǎn)動副配合使用，實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)的被動、主動和半主動式康復(fù)訓(xùn)練，滿足不同程度患者 的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于人體踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案:如圖3所示為本發(fā)明方案1，一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，由下底座1、固定平臺16、第一動平臺14、第一運動支鏈A、第二運動支鏈B和第三運動支鏈C組成；所述三條運動支鏈均布在固定平臺周圍，下底座I與固定平臺16相固連，第一動平臺14上固定有第一腳部定位塊9、第一綁縛塊10和第二綁縛塊11，第一綁縛塊10與第一綁縛帶12的一端相連，第二綁縛塊11與第二綁縛帶13的一端相連，患者腳部通過腳跟與第一腳部定位塊9接觸定位，第一綁縛帶12和第二綁縛帶13用來綁縛患者腳部；所述第一運動支鏈A由電機支架2，驅(qū)動電機3，牙嵌式離合器4，固定平臺轉(zhuǎn)動副5，固定平臺連桿6，動平臺第一連桿7，動平臺轉(zhuǎn)動副8和兩用彈性轉(zhuǎn)動副15組成；其中:動平臺第一連桿7通過動平臺轉(zhuǎn)動副8與第一動平臺14相連，固定平臺連桿6通過固定平臺轉(zhuǎn)動副5與固定平臺16相連，動平臺第一連桿7通過兩用彈性轉(zhuǎn)動副15與固定平臺連桿6相連；所述兩用彈性轉(zhuǎn)動副15由與固定平臺連桿6 —端相固連的一端開有卡簧槽26，另一端固定有第一彈簧固定塊27的第一階梯軸25，與動平臺第一連桿7—端相固連的一端固定有第二彈簧固定塊30，中部開有通孔31的第三階梯軸29，彈簧32，卡簧33組成；其中:第一階梯軸25穿過彈簧32和第三階梯軸通孔31,—端通過卡簧33固定在卡簧槽26中軸向定位，當(dāng)彈簧兩端均不與第一彈簧固定塊27和第二彈簧固定塊30相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為普通轉(zhuǎn)動副，當(dāng)彈簧兩端分別與第一彈簧固定塊27和第二彈簧固定塊30相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為彈性轉(zhuǎn)動副；所述牙嵌式離合器4由與固定平臺連桿6—端相固連的第二階梯軸28，離合器定盤34，離合器動盤37，導(dǎo)向軸35，定位螺釘36組成；其中:離合器定盤34與第二階梯軸28一端相固連，導(dǎo)向軸35與第二階梯軸28軸線重合,離合器動盤37與導(dǎo)向軸35周向固定，且可沿導(dǎo)向軸35的軸向運動，當(dāng)離合器接合時，定位螺釘36與導(dǎo)向軸35固連,對離合器動盤37軸向定位，當(dāng)去掉定位螺釘36時，離合器動盤37可沿導(dǎo)向軸35向下運動，此時離合器分離；所述驅(qū)動電機3與導(dǎo)向軸35 —端相固連,可通過導(dǎo)向軸35帶動離合器動盤37轉(zhuǎn)動；驅(qū)動電機3通過電機支架2固定在下底座I上；所述第二運動支鏈B和第三運動支鏈C與第一運動支鏈A結(jié)構(gòu)相同；所述第一運動支鏈A、第二運動支鏈B和第三運動支鏈C中所有轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點0，為人體踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心；如圖4所示，為本發(fā)明方案2，一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，由下底座1、固定平臺16、第二動平臺20、第四運動支鏈D、第五運動支鏈E和第六運動支鏈F組成；所述三條運動支鏈均布在固定平臺周圍，下底座I與固定平臺16相固連，第二動平臺20上固定有第二腳部定位塊24、第三綁縛塊21和第四綁縛塊22，第三綁縛塊21與第三綁縛帶19的一端相連，第四綁縛塊22與第四綁縛帶23的一端相連，患者腳部通過腳跟與第二腳部定位塊24接觸定位，第三綁縛帶19和第四綁縛帶23用來綁縛患者腳部；所述第四運動支鏈D由電機支架2，驅(qū)動電機3，牙嵌式離合器4，固定平臺轉(zhuǎn)動副5，固定平臺連桿6，動平臺第二連桿17，動平臺球副18和兩用彈性轉(zhuǎn)動副15組成；其中:動平臺第二連桿17通過動平臺球副18與第二動平臺20相連，固定平臺連桿6通過固定平臺轉(zhuǎn)動副5與固定平臺16相連，動平臺第二連桿17通過兩用彈性轉(zhuǎn)動副15與固定平臺連桿6相連；所述兩用彈性轉(zhuǎn)動副15由與固定平臺連桿6 —端相固連的一端開有卡簧槽26，另一端固定有第一彈簧固定塊27的第一階梯軸25，與動平臺第二連桿17 —端相固連的一端固定有第二彈簧固定塊30，中部開有通孔31的第三階梯軸29，彈簧32，卡簧33組成；其中:第一階梯軸25穿過彈簧32和第三階梯軸通孔31,—端通過卡簧33固定在卡簧槽26中軸向定位，當(dāng)彈簧兩端均不與第一彈簧固定塊27和第二彈簧固定塊30相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為普通轉(zhuǎn)動副，當(dāng)彈簧兩端分別與第一彈簧固定塊27和第二彈簧固定塊30相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為彈性轉(zhuǎn)動副；所述牙嵌式離合器4由與固定平臺連桿6—端相固連的第二階梯軸28，離合器定盤34，離合器動盤37，導(dǎo)向軸35，定位螺釘36組成；其中:離合器定盤34與第二階梯軸28一端相固連，導(dǎo)向軸35與第二階梯軸28軸線重合,離合器動盤37與導(dǎo)向軸35周向固定，且可沿導(dǎo)向軸35的軸向運動，當(dāng)離合器接合時，定位螺釘36與導(dǎo)向軸35固連,對離合器動盤37軸向定位，當(dāng)去掉定位螺釘36 時，離合器動盤37可沿導(dǎo)向軸35向下運動，此時離合器分離；所述驅(qū)動電機3與導(dǎo)向軸35 —端相固連,可通過導(dǎo)向軸35帶動離合器動盤37轉(zhuǎn)動；驅(qū)動電機3通過電機支架2固定在下底座I上；所述第五運動支鏈E和第六運動支鏈F與第四運動支鏈D結(jié)構(gòu)相同；所述第四運動支鏈D、第五運動支鏈E和第六運動支鏈F中所有轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點0，為人體踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心。有益效果本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置由下底座、固定平臺、動平臺和三條運動支鏈構(gòu)成，采用3-RRR或3-RRS型并聯(lián)機構(gòu)，動平臺可實現(xiàn)三自由度轉(zhuǎn)動，所有轉(zhuǎn)動副的軸線交與一點，與康復(fù)訓(xùn)練過程中人體踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心重合，可更準確的幫助患者進行踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練，而不會因動平臺偏離轉(zhuǎn)動中心或自由度數(shù)目與人體踝關(guān)節(jié)的自由度數(shù)目不匹配而對患者造成其他不利影響；三條支鏈中兩用彈性轉(zhuǎn)動副與離合器配合使用，可實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)主動、被動或半主動式康復(fù)訓(xùn)練，滿足不同需求患者的使用。


圖1為本發(fā)明方案I機構(gòu)原理圖。圖2為本發(fā)明方案2機構(gòu)原理圖。圖3為本發(fā)明方案I結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明方案2結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為固定平臺第一連桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為動平臺第一連桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為動平臺第二連桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為彈性轉(zhuǎn)動副裝配關(guān)系圖。圖9為牙嵌式離合器示意圖。圖中，A-第一運動支鏈，B-第二運動支鏈，C-第三運動支鏈，D第四運動支鏈，E-第五運動支鏈，F(xiàn)-第六運動支鏈，1-下底板，2-電機支架，3-驅(qū)動電機，4-牙嵌式離合器，5-固定平臺轉(zhuǎn)動副，6-固定平臺連桿，7-動平臺第一連桿，8-動平臺轉(zhuǎn)動副，9-第一腳部定位塊，10-第一綁縛塊，11-第二綁縛塊，12-第一綁縛帶，13-第二綁縛帶，14-第一動平臺，15-兩用彈性轉(zhuǎn)動副，16-固定平臺，17-動平臺第二連桿，18-動平臺球副，19-第三綁縛帶，20-第二動平臺，21-第三綁縛塊，22-第四綁縛塊，23-第四綁縛帶，24-第二腳部定位塊，25-第一階梯軸，26-第一階梯軸卡簧槽，27-第一彈簧固定塊，28-第二階梯軸，29-第三階梯軸，30-第二彈簧固定塊，31-第三階梯軸通孔，32-彈簧，33-卡簧，34-離合器動盤，35-導(dǎo)向軸，36-定位螺釘，3 7-離合器動盤。
具體實施例方式本發(fā)明一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，方案I采用3-RRR型并聯(lián)機構(gòu)，由下底座1、固定平臺16、第一動平臺14和三條運動支鏈構(gòu)成；方案2采用3-RRS型并聯(lián)機構(gòu)，由下底座1、固定平臺16、第二動平臺20和三條運動支鏈構(gòu)成。在康復(fù)訓(xùn)練時，患者腳部放置在動平臺上，由腳部定位塊進行定位，并通過綁縛帶對腳部進行綁縛固定。實施方式一:本發(fā)明實施方式一為被動式踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置。此時方案I與方案2中三條支鏈中的兩用彈性轉(zhuǎn)動副均為普通轉(zhuǎn)動副，三條支鏈中離合器相接合，通過電機驅(qū)動固定平臺轉(zhuǎn)動副運動，此時由動平臺帶動人體踝關(guān)節(jié)實現(xiàn)背伸/趾曲、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)旋/外旋三種運動。這適用于人體踝關(guān)節(jié)完全或幾乎不能自主實現(xiàn)三種運動的情況。實施方式二:本發(fā)明實施方式二為主動式踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置。此時方案I與方案2中三條支鏈中的兩用彈性轉(zhuǎn)動副均為彈性轉(zhuǎn)動副，三條支鏈中離合器相分離，此時由人體踝關(guān)節(jié)驅(qū)動動平臺運動，并在彈性轉(zhuǎn)動副的作用下，使人體踝關(guān)節(jié)受到一定的彈性約束力，這適用于人體踝關(guān)節(jié)已經(jīng)基本但不能完全實現(xiàn)背伸/趾曲、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)旋/外旋三種運動的情況。實施方式三:本發(fā)明實施方式三為半主動式踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置。根據(jù)人體踝關(guān)節(jié)背伸/趾曲、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)旋/外旋三種運動能力的恢復(fù)情況，選擇三條支鏈中的一條支鏈或兩條支鏈的兩用彈性轉(zhuǎn)動副為彈性轉(zhuǎn)動副，且離合器相分離，另外兩條支鏈或一條支鏈的離合器相接合，驅(qū)動電機驅(qū)動相應(yīng)固定平臺轉(zhuǎn)動副主動運動，同時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為普通轉(zhuǎn)動畐IJ，通過離合器與彈性轉(zhuǎn)動副的配合，根據(jù)患者的需要對人體踝關(guān)節(jié)背伸/趾曲、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)旋/外旋三種運動中恢復(fù)較差的運動功能提供較多的被動訓(xùn)練，而對恢復(fù)較好的運動功能提供較多的主 動訓(xùn)練。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，由下底座(I )、固定平臺(16)、第一動平臺(14)、第一運動支鏈A、第二運動支鏈B和第三運動支鏈C組成；所述三條運動支鏈均布在固定平臺周圍，下底座(I)與固定平臺(16)相固連，第一動平臺(14)上固定有第一腳部定位塊(9)、第一綁縛塊(10)和第二綁縛塊(11)，第一綁縛塊(10)與第一綁縛帶(12)的一端相連，第二綁縛塊(11)與第二綁縛帶(13)的一端相連，患者腳部通過腳跟與第一腳部定位塊(9)接觸定位，第一綁縛帶(12)和第二綁縛帶(13)用來綁縛患者腳部； 所述第一運動支鏈A由電機支架(2)，驅(qū)動電機(3)，牙嵌式離合器(4)，固定平臺轉(zhuǎn)動副(5)，固定平臺連桿(6)，動平臺第一連桿(7)，動平臺轉(zhuǎn)動副(8)和兩用彈性轉(zhuǎn)動副(15)組成；其中:動平臺第一連桿(7)通過動平臺轉(zhuǎn)動副(8)與第一動平臺(14)相連，固定平臺連桿(6)通過固定平臺轉(zhuǎn)動副(5)與固定平臺(16)相連，動平臺第一連桿(7)通過兩用彈性轉(zhuǎn)動副(15)與固定平臺連桿(6)相連； 所述兩用彈性轉(zhuǎn)動副(15)由與固定平臺連桿(6) —端相固連的一端開有卡簧槽(26)，另一端固定有第一彈簧固定塊(27)的第一階梯軸(25)，與動平臺第一連桿(7)—端相固連的一端固定有第二彈簧固定塊(30)，中部開有通孔(31)的第三階梯軸(29)，彈簧(32)，卡簧(33)組成；其中:第一階梯軸(25)穿過彈簧(32)和第三階梯軸通孔(31)，一端通過卡簧(33)固定在卡簧槽(26)中軸向定位，當(dāng)彈簧兩端均不與第一彈簧固定塊(27)和第二彈簧固定塊(30)相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為普通轉(zhuǎn)動副，當(dāng)彈簧兩端分別與第一彈簧固定塊(27)和第二彈簧固定塊(30)相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為彈性轉(zhuǎn)動副； 所述牙嵌式離合器(4)由與固定平臺連桿(6)—端相固連的第二階梯軸(28)，離合器定盤(34)，離合器動盤(37)，導(dǎo)向軸(35)，定位螺釘(36)組成；其中:離合器定盤(34)與第二階梯軸(28)—端相固連，導(dǎo)向軸(35)與第二階梯軸(28)軸線重合，離合器動盤(37)與導(dǎo)向軸(35)周向固定,且可沿導(dǎo)向軸(35)的軸向運動，當(dāng)離合器接合時，定位螺釘(36)與導(dǎo)向軸(35)固連，對離 合器動盤(37)軸向定位，當(dāng)去掉定位螺釘(36)時，離合器動盤(37)可沿導(dǎo)向軸(35)向下運動，此時離合器分離； 所述驅(qū)動電機(3)與導(dǎo)向軸(35)—端相固連，可通過導(dǎo)向軸(35)帶動離合器動盤(37)轉(zhuǎn)動；驅(qū)動電機(3)通過電機支架(2)固定在下底座(I)上； 所述第二運動支鏈B和第三運動支鏈C與第一運動支鏈A結(jié)構(gòu)相同； 所述第一運動支鏈A、第二運動支鏈B和第三運動支鏈C中所有轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點O,為人體踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心。
2.一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，由下底座(I)、固定平臺(16)、第二動平臺(20)、第四運動支鏈D、第五運動支鏈E和第六運動支鏈F組成；所述三條運動支鏈均布在固定平臺周圍，下底座(I)與固定平臺(16)相固連，第二動平臺(20)上固定有第二腳部定位塊(24 )、第三綁縛塊(21)和第四綁縛塊(22 )，第三綁縛塊(21)與第三綁縛帶(19 )的一端相連，第四綁縛塊(22)與第四綁縛帶(23)的一端相連，患者腳部通過腳跟與第二腳部定位塊(24)接觸定位，第三綁縛帶(19)和第四綁縛帶(23)用來綁縛患者腳部； 所述第四運動支鏈D由電機支架(2)，驅(qū)動電機(3)，牙嵌式離合器(4)，固定平臺轉(zhuǎn)動副(5)，固定平臺連桿(6)，動平臺第二連桿(17)，動平臺球副(18)和兩用彈性轉(zhuǎn)動副(15)組成；其中:動平臺第二連桿(17)通過動平臺球副(18)與第二動平臺(20)相連，固定平臺連桿(6)通過固定平臺轉(zhuǎn)動副(5)與固定平臺(16)相連，動平臺第二連桿(17)通過兩用彈性轉(zhuǎn)動副(15)與固定平臺連桿(6)相連； 所述兩用彈性轉(zhuǎn)動副(15)由與固定平臺連桿(6) —端相固連的一端開有卡簧槽(26)，另一端固定有第一彈簧固定塊(27)的第一階梯軸(25)，與動平臺第二連桿(17) —端相固連的一端固定有第二彈簧固定塊(30)，中部開有通孔(31)的第三階梯軸(29)，彈簧(32)，卡簧(33)組成；其中:第一階梯軸(25)穿過彈簧(32)和第三階梯軸通孔(31)，一端通過卡簧(33)固定在卡簧槽(26)中軸向定位，當(dāng)彈簧兩端均不與第一彈簧固定塊(27)和第二彈簧固定塊(30)相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為普通轉(zhuǎn)動副，當(dāng)彈簧兩端分別與第一彈簧固定塊(27)和第二彈簧固定塊(30)相連時，此時兩用彈性轉(zhuǎn)動副為彈性轉(zhuǎn)動副； 所述牙嵌式離合器(4)由與固定平臺連桿(6)—端相固連的第二階梯軸(28)，離合器定盤(34)，離合器動盤(37)，導(dǎo)向軸(35)，定位螺釘(36)組成；其中:離合器定盤(34)與第二階梯軸(28)—端相固連，導(dǎo)向軸(35)與第二階梯軸(28)軸線重合，離合器動盤(37)與導(dǎo)向軸(35)周向固定,且可沿導(dǎo)向軸(35)的軸向運 動，當(dāng)離合器接合時，定位螺釘(36)與導(dǎo)向軸(35 )固連，對離合器動盤(37 )軸向定位，當(dāng)去掉定位螺釘(36 )時，離合器動盤(37 )可沿導(dǎo)向軸(35)向下運動，此時離合器分離； 所述驅(qū)動電機(3)與導(dǎo)向軸(35)—端相固連，可通過導(dǎo)向軸(35)帶動離合器動盤(37)轉(zhuǎn)動；驅(qū)動電機(3 )通過電機支架(2 )固定在下底座(I)上； 所述第五運動支鏈E和第六運動支鏈F與第四運動支鏈D結(jié)構(gòu)相同； 所述第四運動支鏈D、第五運動支鏈E和第六運動支鏈F中所有轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點O,為人體踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)式主動/被動踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，主要由下底板、固定平臺、動平臺及三條均布支鏈組成，每條支鏈均由電機支架、驅(qū)動電機、牙嵌式離合器、固定平臺轉(zhuǎn)動副、兩用彈性轉(zhuǎn)動副、動平臺轉(zhuǎn)動副(或動平臺球副)、動平臺連桿及固定平臺連桿組成；動平臺可實現(xiàn)三自由度轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動中心與人體踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心重合，在踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的過程中，可幫助人體踝關(guān)節(jié)實現(xiàn)背伸/趾曲、內(nèi)翻/外翻、內(nèi)旋/外旋三種運動。通過離合器與兩用彈性轉(zhuǎn)動副配合使用，可實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)主動、被動或半主動式康復(fù)訓(xùn)練。本發(fā)明可以更準確的幫助踝關(guān)節(jié)進行康復(fù)訓(xùn)練，并可以滿足不同程度患者的需求。
文檔編號A63B23/08GK103070757SQ201310006399
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者李劍鋒, 張自強, 范金紅, 馬春敏, 劉德忠 申請人:北京工業(yè)大學(xué)