[发明专利]踝关节康复机器人

说明书

本发明提供踝关节康复机器人，包括用以固定患者脚踝部位的脚部固定装置、促动器、中央支柱、上下相对布置的康复静平台和康复动平台；脚部固定装置与康复动平台可拆卸连接；中央支柱连接康复静平台和康复动平台的中心；斜置的促动器的底端和顶端分别与康复静平台和康复动平台铰接；三个促动器的底端和顶端分别均布在康复静平台和康复动平台的周向；促动器包括从上到下相互固定的外壳主体、拉压力传感器和拉压力传感器法兰，外壳主体内有可沿外壳主体的轴向运动的活动体；拉压力传感器可实时反馈促动器运行过程中的拉压力参数。中央支柱保证整体刚度，便于交互控制、效果评估及安全保障。本发明结构紧凑、控制效果好、安全可靠，能满足踝关节的康复需求。

技术领域

本发明涉及关节医疗康复的技术领域，尤其涉及踝关节康复机器人。

背景技术

踝关节是人体的重要关节之一，随着全民运动的兴起和人口老龄化问题的加剧，踝关节损伤的及康复的问题日益受到重视。目前，踝关节康复的器械大致可以分为三类：一是康复效果十分有限的简单康复器械，如泡沫轴、弹力带等；二是康复类型有限的单一自由度的康复仪器，如A330CPM系统、Optiflex CPM系统等；三是康复效果好与康复类型多的康复机器人。随着机器人技术的发展，踝关节康复机器人代替医师对患者进行专项康复训练逐渐在临床上得到认可。

踝关节康复机器人以并联多自由度机构为主体，通过脚踏板与患者直接接触，带动脚踝运动实现康复训练。Rutgers Ankle基于Stewart平台完成6自由度驱动，功重比高、易于维护，但汽缸驱动导致其难以实现良好的控制；PKAnkle基于Agile Eye结构，使踝关节转动中心与机器人旋转中心重合完成康复训练，但结构特点导致踝关节运动范围有限，不能很好的满足踝关节的康复需求。

目前，踝关节康复机器人普遍存在结构复杂、自由度不足或冗余、人机交互性差、安全保障不足等方面的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种新的3-UPRU/S结构的、安全的踝关节康复机器人。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

踝关节康复机器人，包括用以固定患者脚踝部位的固定脚部固定装置、三个促动器、中央支柱、上下相对布置的康复静平台和康复动平台；

脚部固定装置与康复动平台可拆卸连接；

中央支柱的底端与康复静平台的中心垂直固定连接，中央支柱的顶端与康复动平台的中心铰接；

促动器的底端和顶端分别与康复静平台和康复动平台铰接；三个促动器的底端和顶端分别均布在康复静平台和康复动平台的周向；

促动器包括从上到下相互固定的外壳主体、拉压力传感器和拉压力传感器法兰，外壳主体内设置有可沿外壳主体的轴向运动的活动体；拉压力传感器可实时反馈促动器运行过程中的拉压力参数。

进一步的，促动器的轴线与中央支柱的轴线为异面直线相交，使康复动平台的逆时针旋转的范围小于顺时针旋转的范围。

进一步的，沿竖直方向促动器的顶端在康复静平台上的投影点设置为C点，C点与促动器的顶端相对促动器的底端形成的夹角为63.5°。

进一步的，促动器的顶端通过上虎克铰与康复动平台连接，促动器的底端通过下虎克铰与康复静平台连接；康复动平台上设有与促动器的轴线垂直的动倾斜安装面，康复静平台上设有与促动器的轴线垂直的静倾斜安装面。

进一步的，脚部固定装置为分体结构，其包括接触脚掌部分的前脚踏与接触脚跟部分的后脚踏；

后脚踏和前脚踏均通过锁紧螺栓与康复动平台连接；

前脚踏和后脚踏的鞋底的两侧均开设有供锁紧螺栓穿设的滑动槽。