[发明专利]一种气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种踝关节康复医疗器械。特别是涉及一种气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置。

背景技术

随着经济的发展，人口老龄化的加重以及汽车等交通工具的广泛使用，越来越多的人因疾病、交通事故和意外等导致关节和肌肉损伤，而脚踝关节损伤又是其中最常见的损伤之一。踝关节是人体骨骼中最复杂的骨骼结构，它具有背屈/跖屈、内翻/外翻和内收/外展运动。在康复治疗时，背屈/跖屈和内翻/外翻运动对脚踝的康复起主要作用。

目前，大多数踝关节康复装置采取刚性驱动机构作为驱动动力，如电机和直线马达等，这种采用刚性驱动器的装置容易导致病人在康复过程中感觉到不适甚至疼痛，不利于病人的康复；同时，现有的踝关节康复装置通常少于三个自由度，结构简单，康复训练模式单一，不能满足患者的实际需求。

专利CN200810052248.7中公开的一种踝关节康复机器人采用的是电机驱动，由固定底座、三条R-S-S支链、中心约束球铰以及上部运动平台组成。机器人结构简单，承载能力强，能够完成踝关节三个自由度方向的运动。另外，专利CN201310421566.7中也公开了一种踝关节康复装置。但上述两种装置存在同样一个问题，即采取刚性驱动机构作为驱动动力，这样容易导致患者在康复过程中感到不适甚至疼痛；专利CN201310012691.2中公开了“气动肌肉驱动型两自由度脚踝康复并联机器人”，但该装置结构简单，只有两个自由度，难以实现踝关节多个自由度的复杂运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以实现踝关节的背屈/跖屈、内翻/外翻两个方向的转动和垂直于地面方向的上下移动，能够提供主动驱动帮助患者进行康复训练的气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置。

本发明所采用的技术方案是：一种气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置，包括有位于底部的底部固定平台和位于顶部的用于支撑进行康复的脚部的动平台，其特征在于，所述动平台的底面铰接有上部活动架，所述的底部固定平台和动平台之间设置有矩形筒结构的中间架，所述中间架的底部通过中间架底座固定在所述底部固定平台的中部，所述中间架的内部设置有用于支撑动平台的弹性中间支撑机构，所述弹性中间支撑机构的底端固定在所述中间架的中间架底座上，所述弹性中间支撑机构的顶部伸出所述中间架的上端口与铰接在动平台底面上的上部活动架铰接连接，所述中间架的前侧面和后侧面上相对称的各设置有结构完全相同的一组与所述动平台底面上的上部活动架相铰接的用于驱动所述动平台前、后翻转的第一驱动机构，所述中间架的左侧面和右侧面相对称的各设置有结构完全相同的一组与所述动平台底面固定连接的用于驱动所述动平台左、右翻转的第二驱动机构。

本发明的一种气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置，在确保机构尽量简单和紧凑的前提下，保证了两个方向的转动和一个方向的移动等三个自由度，能够实现踝关节多自由度的复杂运动，如可以实现踝关节的背屈/跖屈、内翻/外翻两个方向的转动和垂直于地面方向的上下移动，能够提供主动驱动帮助患者进行康复训练，使得康复训练模式多样化。由于采用气动肌肉作为驱动动力机构，解决了刚性驱动存在的问题，提高了康复训练给患者带来的舒适度。

附图说明

图1是本发明气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置正面结构的整体结构示意图；

图2是本发明气动肌肉驱动的三自由度踝关节康复装置侧面结构的整体结构示意图；

图3是本发明中动平台底面的结构示意图；

图4是本发明中弹性中间支撑机构的结构示意图；

图5是本发明中第一驱动机构的结构示意图；

图6是本发明第一驱动机构中第一驱动支链的结构示意图；

图7是本发明第二驱动机构中第二驱动支链的结构示意图。

图中

1：底部固定平台 2：第二驱动机构

2－1：第二位移传感器2－2：第三气动肌肉

2－3：第二连接板2－4：第二球轴承安装座

2－5：滑块2－6：第二双轨滑道

2－7：第二驱动支链2－8：下部关节球轴承

2－9：第二驱动杆2－10：上部关节球轴承

3：弹性中间支撑机构 3－1：弹簧下端固定件

3－2：弹簧3－3：弹簧上端固定件

3－4：导向键3－5：套筒

3－6：套筒上端固定件3－7：贯通槽

4：动平台 4－1：轴承座

4－2：第一球轴承安装座5：上部活动架