[发明专利]一种高性能冗余驱动并联踝关节康复机构

说明书

本发明提供了一种高性能冗余驱动并联踝关节康复机构，包括定平台、动平台、第一驱动分支、第二驱动分支、第三驱动分支、中间约束支链和倾角可调支撑装置，所述第一、第二驱动分支各设有一个驱动单元、第三驱动分支设有两个驱动单元，所述三条驱动分支通过虎克铰与定平台相连，通过球铰与动平台相连，所述中间约束支链通过空间正交的三个转动副与定平台和动平台相连，且康复机构汇交中心与脚踝转动中心重合，所述定平台底部与倾角可调支撑装置相连，能够改变康复机构倾斜程度。本发明通过冗余驱动方式可实现动平台三个转动自由度，增大机构的可达工作空间，具有较高的灵活性和运动‑力传递性能，可调节患者下肢舒适程度，从而达到最佳训练效果。

技术领域

本发明涉及康复医疗器械领域，具体涉及踝关节康复机构技术领域，特别涉及一种高性能冗余驱动并联踝关节康复机构。

背景技术

踝关节是人体运动的重要枢纽和承重关节，且在日常生活中踝关节极易发生扭伤，踝关节扭伤后进行康复训练为最有效的治疗方式。传统的康复训练通过医护人员一对一进行，这种方式不仅工作量大，浪费人力，且效率较低。随着康复机构的快速发展，踝关节康复机构不仅能够提高康复训练工作效率，减轻医护人员工作量，还能够通过规律、适宜的康复运动使踝关节组织尽快康复，具有良好的商业使用价值和工程应用前景。

目前，现有的踝关节康复机构难以满足踝关节进行康复训练对自由度的要求，存在转动中心与踝关节转动中心不重合，结构复杂、支链易干涉，驱动方式欠佳、难以控制等问题，且现有的踝关节康复机构不能根据不同患者的自身实际情况调节器械的支撑角度，使得患者下肢与训练器械不协调，影响训练效果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种高性能冗余驱动并联踝关节康复机构，该康复机构可实现踝关节内翻/外翻、内旋/外旋、背屈/跖屈等三个方向的转动，保证机构转动中心与脚踝转动中心重合，能够根据不同患者的自身实际情况调节器械的支撑角度。

为实现上述目的，本发明提供了一种高性能冗余驱动并联踝关节康复机构，包括定平台、动平台、第一驱动分支、第二驱动分支、第三驱动分支、中间约束支链和倾角可调支撑装置；所述第一、第二驱动分支各设有一个驱动单元、第三驱动分支设有两个驱动单元，所述三条驱动分支通过虎克铰与定平台相连，通过球铰与动平台相连，所述中间约束支链下端通过转动副R1与定平台相连，上端通过转动副R3与动平台相连，所述定平台底部与倾角可调支撑装置相连。

进一步地，所述定平台包括定平台底板和支撑柱，所述支撑柱设于定平台底板中部，通过螺栓与定平台底板固连。

进一步地，所述第一驱动分支为UPS型支链，主要包括一个虎克铰U、一个伺服驱动单元P和一个球铰S，所述伺服驱动单元P的推杆下端通过虎克铰与定平台相连，伺服驱动单元P的推杆上端通过球铰S与动平台相连，其中虎克铰U的第一转动副轴线与定平台平行，第二转动副轴线与第一转动副轴线正交，伺服驱动单元P的移动方向与虎克铰U的第二转动副轴线垂直。

进一步地，所述第二驱动分支结构与连接方式与第一驱动分支完全相同。

进一步地，所述第三驱动分支为2UP-RS型支链，主要包括两个虎克铰U、两个伺服驱动单元P、一个转动副R和一个球铰S，所述两个伺服驱动单元P的下端分别通过两个虎克铰与定平台相连，两条UP支链与一伺服驱动单元推杆上的一个转动副R形成一单环封闭回路，其推杆上端通过球铰S与动平台相连，其中两个虎克铰U的第一转动副轴线共线，第二转动副轴线与第一转动副轴线正交，且伺服驱动单元P的移动方向与第二转动副轴线垂直。

进一步地，所述定平台与三条驱动分支相连的运动副铰点均匀分布在四边形的顶点上，动平台与三条驱动分支相连的运动副铰点均匀分布在三角形的顶点上。