[发明专利]一种踝关节康复变胞并联机构

说明书

本发明公开了一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座、动平台、第一运动支链和第二运动支链，其特征在于：所述三条第一运动支链120°对称分布在所述基座上，并分别依次通过第一球副、第一移动副机构和第二球副与所述动平台120°对称分布相连；所述第二运动支链分布在所述基座中心，并依次通过第二移动副机构和第三球副与所述动平台中心相连。本发明基于变胞原理，通过锁死或驱动第二移动副机构，能够实现3SPS/PS运动和3SPS/S运动的切换，可以更好地满足踝关节受伤患者在不同康复阶段的助力需求。

技术领域

本发明涉及康复医疗器械领域，具体设计一种踝关节康复变胞并联机构。

背景技术

踝关节损伤是一种常见的骨关节损伤，人体的行走步态以及平衡性的微型调节枢纽就在于踝关节，踝关节的康复训练对患者来说意义巨大。从进入21世纪以来，我国老年化人口日趋严重，由于中风和类风湿性关节炎等老年性疾病，突发的车祸和意外的扭伤等导致的肢体运动性障碍患者需要及时进行康复训练，为了减轻医护人员工作负担，提高训练效果，缓解患者病情，踝关节康复训练采用训练装置进行，因此康复机器人机构的研究具有愈来愈高的实用价值。现阶段，研究肢体远端踝关节的相对较少，踝关节的康复是进行步态训练的基础，是患者下地行走的先决条件，并且踝关节的康复在一定程度上意味着整个神经系统的康复。

并联机构是指动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机构具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重符合比小、动力性能好和控制容易等一系列优点。

但是目前应用于人体的踝关节康复并联机构构型单一、可控自由度少，定自由度和定构型难以满足患者在不同康复阶段对踝关节不同运动状态的助力需求，不利于快速达到良好的康复效果。

变胞机构（metamorphic mechanism）为解决上述技术问题提供了一种新的思路，1996年英国学者戴建生等人借鉴可折叠式纸盒和工艺品等制作工艺，将纸板看作连杆，折痕看作转动副，发现了变胞机构，并于1999年在《Journal of Mechanical Design》（121卷第3期）发表论文“Mobility in metamorphic mechanisms offoldable/erectable kinds”正式提出变胞机构（metamorphic mechanism）概念，指出与定自由度和定构件数目的传统机构不同，变胞机构可根据环境和工况的变化及任务需求，进行自我重组和重构，即可变自由度和可变构件数目。当前，变胞机构已经在机器人领域取得了很多应用成果，如变胞探测车、变胞机械手和水下变胞机器人等。

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种根据踝关节受伤患者不同康复阶段的训练动作需求，能变换自身构型、实现不同自由度输出的变胞并联机构，以满足踝关节受伤患者在不同康复阶段对踝关节不同运动状态的需求。

为了实现上述目的，本发明设计出一种踝关节康复变胞并联机构，包括基座、动平台、第一运动支链和第二运动支链，其特征在于：所述三条第一运动支链120°对称分布在所述基座上，并分别依次通过第一球副、第一移动副机构和第二球副与所述动平台120°对称分布相连；所述第二运动支链分布在所述基座中心，并依次通过第二移动副机构和第三球副与所述动平台中心相连。

进一步地，所述动平台包括动平台底座和动平台鞋，所述动平台鞋固定安装在所述动平台底座中央；所述动平台鞋包括鞋底、鞋垫、弹力鞋带和鞋后跟，所述鞋垫铺装于所述鞋底上，所述弹力鞋带与所述鞋底固定连接，所述鞋后跟与所述鞋底固定连接。

进一步地，所述第一移动副机构包括第一固定套和第一移动杆，所述第一移动杆可伸缩地插设在所述第一固定套内，第一固定套位于第一移动杆下端，且第一固定套与第一球副连接，第一移动杆的上端与第二球副连接。