一种外骨骼式踝关节康复训练机器人.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CN107569361A(43)申请公布日2018.01.12(21)申请号201710753797.6(22)申请日2017.08.28(71)申请人哈尔滨理工大学地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号(72)发明人王沫楠罗海洋李智鹏(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种外骨骼式踝关节康复训练机器人(57)摘要本发明属于康复医疗器械领域，主要由支撑机构、背伸/跖屈机构、内翻/外翻机构和内旋/外旋机构组成。主要能完成脚踝部背伸/跖屈、内翻/外翻、内旋/外旋三个自由度的训练，其中内旋/外旋运用的是齿轮传动机构，电机通过小齿轮将动力传递到经改造后的大齿轮上促使其在半圆形滑道上滑动；而背伸/跖屈和内翻/外翻的训练是通过改造后的铰链四杆机构来完成，前者利用丝杠和螺母组成的直线往复运动与改进的曲柄和滑块组成的旋转运动相结合，用直线往复运动来带动旋转运动；后者对铰链四杆机构进行改进，固定铰接部位改用十字轴与万向节连接，从而释放了内翻/外翻的旋转自由度，通过把结合升降电机与关节轴承相结合，实现内翻/外翻训练。CN107569361ACN107569361A权利要求书1/2页1.一种外骨骼式踝关节康复训练机器人，由支撑机构、背伸/跖屈训练机构、内翻/外翻训练机构和内旋/外旋训练机构组成；其特征在于：支撑机构是由起固定作用的经改造后的由半圆形滑道组成的固定端坐(25)，其中固定端坐(25)顶端伸出部分与装置固连在一起，起到固定、定位以及支撑整个机构负载的作用；背伸/跖屈训练机构：主要分为三个模块，第一个模块是铰链四杆机构，第二个模块是滚珠丝杠机构，第三个模块是万向机构；其中铰链四杆机构由脚踏板(4)、附带万向节的长连杆(6)、滑块(15)、直线型滑道(16)、附带万向节的短连杆(5)组成；滚珠丝杆机构由丝杠(12)、丝母(13)、丝母底座(14)、角接触球轴承(11)、第一电机(19)、联轴器(17)组成；万向机构是由附带万向节的长连杆(6)、附带万向节的短连杆(5)、十字轴(3)组成；第一电机(19)的输出端通过联轴器(17)与丝杠(12)相连，丝杠(12)旋转带动丝母(13)在丝杠上做往复直线运动，丝母(13)与丝母底座(14)通过螺钉固连，丝母底座(14)安装在滑块(15)上，直线型滑道(16)安装在附带万向节的长连杆(6)上，丝母(13)在丝杠(12)上的直线型往复运动就转化成了滑块(15)在直线型滑道(16)上的直线型往复运动，丝母底座(14)又与附带万向节的短连杆(5)通过双头螺柱(28)相连，附带万向节的短连杆(5)的万向节端通过十字轴(3)与脚踏板(4)相连，脚踏板(4)同时又与附带有万向节的长连杆(6)通过十字轴(3)相连，从而使得第一电机(19)通过联轴器(17)传递到丝杠(12)上的动力，转化成丝母(13)在丝杠上的直线型往复运动，丝母(13)又通过丝母底座(14)将丝母(13)在丝杠(12)上的直线型往复运动转化为滑块(15)在直线型滑道上的直线型往复运动，滑块(15)同时又带动附带有万向节的短连杆(5)运动，附带有万向节的短连杆(5)通过十字轴(3)带动脚踏板绕固定轴线的旋转运动，也就完成了脚踝部背伸/跖屈的康复运动动作；内翻/外翻训练机构：主要分为两个模块，第一个模块就是解除传统曲柄滑块机构对其运动杆件在曲柄滑块运动平面垂直方向的旋转自由度，我们暂时称之为万向机构；第二个模块是运动机构；其中万向机构包括万向节(7)、十字轴(3)、附带万向节的短连杆(5)、附带万向节的长连杆(6)组成；运动机构包括第二电机(8)、小型升降机(29)、杆端关节轴承(1)、球端关节轴承(2)、脚踏板(4)组成。第二电机(8)带动小型升降机(29)实现往复的伸缩运动，小型升降机(29)的伸出部位机构通过改造用螺纹连接插入杆端关节轴承(1)内部，杆端关节轴承(1)与球端关节轴承(2)连接，同样，球端关节轴承(2)也是通过螺纹连接插入脚踏板(4)，当第二电机(8)运动时，通过小型升降机(29)将电机的旋转运动转化为了小型升降机(29)的往复伸缩运动，小型升降机(29)的往复运动又通过球端关节轴承(2)和杆端关节轴承(1)将运动转化为脚踏板(4)绕万向机构的十字轴(3)的一个轴线的往复摆动，实现了脚踝部的内翻/外翻运动；内旋/外旋训练机构：该机构主要由固定端坐(25)、改造后的大齿轮(24)、小齿轮(22)、第三电机(26)组成。第三电机(26)自身配备有减速器与小齿轮(22)通过销连接，小齿轮(22)与改造后的大齿轮(24)啮合，改造后的大齿轮(24)安装在固定端坐(25)上的半圆形滑道上，