三自由度踝关节康复装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111588588A(43)申请公布日2020.08.28(21)申请号202010413160.4(22)申请日2020.05.15(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人赵铁石张奔刘忠英(74)专利代理机构北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)11474代理人刘翠芹(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图5页(54)发明名称三自由度踝关节康复装置(57)摘要本发明提供一种三自由度踝关节康复装置，其根据踝关节的三种运动形式，可将其分为趾屈背屈自由度、内收外展自由度及内旋外旋自由度。其中趾屈背屈和内收外展为主动自由度，需要驱动装置，而内旋外旋为被动自由度，以便于拟合人的踝关节结构，配合前两种自由度对人的踝关节进行康复训练；该装置包括小腿板、U形支撑架、趾屈背屈驱动装置、弧形运动块、两组弧形导轨、两组滚轮、一组弧形齿条、齿轮、内收外展驱动电机、足底力传感器、传感器连接板、减摩垫板、脚底板、环形压板和端盖。本发明能够实现踝关节的三个自由度运动，本发明具有结构紧凑、体积小、适用范围广等特点，可帮助脊髓损伤患者对其踝关节进行主动康复训练。CN111588588ACN111588588A权利要求书1/2页1.一种三自由度踝关节康复装置，其特征在于：其包括小腿板、U形支撑架、趾屈背屈驱动装置、弧形运动块、两组弧形导轨、两组滚轮、一组弧形齿条、齿轮、内收外展驱动装置、足底力传感器、传感器连接板、减摩垫板、脚底板、环形压板和端盖，所述U形支撑架的底部呈U形叉状，所述U形支撑架的上部伸出立板后侧面整体呈L形；所述趾屈背屈驱动装置包括伺服电机和谐波减速器，所述趾屈背屈驱动装置固连在小腿板面上；所述U形支撑架立板部分与所述谐波减速器连接后组成第一转动副，实现所述U形支撑架的整体转动，从而实现踝关节的趾屈背屈自由度；所述弧形运动块设置有弧形槽，所述弧形槽用于安装弧形齿条，所述弧形运动块的两侧面对称设置有所述两组弧形导轨，所述两组弧形导轨包括第一组弧形导轨和第二组弧形导轨，每一组弧形导轨的中间横截面与所述弧形运动块的中间横截面重合，所述弧形运动块中间设置有凹型槽，所述凹型槽用于安装所述足底力传感器；所述两组滚轮包括第一组滚轮和第二组滚轮，两组滚轮在所述U形叉安装面上完全对称布置且分别与所述两组弧形导轨相切；所述内收外展驱动装置设置在所述U形支撑架的长孔内，并且与所述齿轮连接，所述弧形齿条与所述齿轮啮合，齿轮与齿条的啮合传动带动弧形运动块作弧形运动，从而实现踝关节的内收外展自由度；所述传感器连接板设置有四个限位块，传感器连接板的第一端与传感器连接，传感器连接板的第二端通过限位块与所述环形压板连接；所述减摩垫板的第一侧面与传感器连接板接触，所述减摩垫板的第二侧面与脚底板接触；所述脚底板设置有弧形槽，弧形槽设置在所述减摩垫板与环形压板之间，弧形槽与所述传感器连接板组成第二转动副；所述端盖连接在脚底板上，所述端盖平面与所述脚底板平面重合；所述脚底板沿弧形槽运动从而实现踝关节的内旋外旋自由度。2.根据权利要求1所述的三自由度踝关节康复装置，其特征在于：所述踝关节的内旋外旋自由度为被动自由度，当踝关节进行内收外展和趾屈背屈运动时，均会产生内旋外旋伴随运动。3.根据权利要求1所述的三自由度踝关节康复装置，其特征在于：所述两组滚轮对称安装在所述U形支撑架的孔中，其中每组滚轮均包括两个压轮、三个支撑轮和两个限位轮，限位轮对导轨起到导向和限位的作用，两个压轮与三个支撑轮均相隔一定角度分布在两个圆周上，且二者所在的分布圆的圆心与弧形导轨和弧形齿条的圆心位于同一条轴线上。4.根据权利要求3所述的三自由度踝关节康复装置，其特征在于：所述U形支撑架对称设置有两组销孔，每组销孔分别设置有两个，且两个销孔呈一定角度分布，每个销孔对应一个槽孔，所述两个限位轮通过销轴与垫片安装进槽孔中，实现限位轮表面与弧形导轨端面相切，起到对弧形运动块进行前后定位的作用。5.根据权利要求1所述的三自由度踝关节康复装置，其特征在于：所述传感器连接板与弧形运动块之间为间隙配合，用于防止力传感器由于受到过大负载而损坏。6.根据权利要求1所述的三自由度踝关节康复装置，其特征在于：所述U形支撑架设置有槽孔，从而使所述齿条能够嵌入U形支撑架与所述齿轮啮合。7.根据权利要求1所述的三自由度踝关节康复装置，其特征在于：所述传感器连接板的限位块通过限位套达到缓冲限位目的，所述垫片用于减小脚底板与传感器连接板之间摩擦系数的作用，所述脚底板底部布有加强筋。2CN111588588A权利要求书2/2页8.根据权利要求1所述的三自由度踝关节康复装置，其特征