[发明专利]一种用于踝关节康复的三自由度并联训练装置

说明书

一种用于踝关节康复的三自由度并联训练装置，其包括支架、并联机构、踩踏装置，所述并联机构包括四条驱动支链和一条约束支链，属于冗余驱动并联机构范畴，驱动支链与定平台通过虎克铰连接、与动平台通过球铰连接，约束支链包括一个高度可调节推杆和三个连杆，推杆与定平台通过螺钉紧固连接，连杆与动平台、连杆之间通过转动副连接，三个转动副轴线空间汇交于踝关节的运动中心；所述支架与电机通过螺钉紧固连接，电机输出轴与约束支链连接；所述踩踏装置包括压力传感器和踏板，置于动平台上。本发明提高了脚踝康复训练装置的康复效果，利用高度可调节推杆和冗余驱动并联机构提高了脚踝康复训练装置的灵活性和适用性，提高了康复者使用的舒适度。

技术领域

本发明涉及脚踝康复领域，尤其涉及一种高灵活性、高适应性用于踝关节康复的三自由度并联训练装置。

技术背景

在日常生活中，脚踝扭伤是最常见的损伤，不论老人还是孩子都会出现这种损伤，脚踝的治疗是一个长期的过程，治疗的方法也有很多，可以自己尝试运动恢复，但这种治疗方法恢复缓慢，恢复效果不佳而且很容易造成二次扭伤，也可以利用脚踝康复机构进行治疗，目前市场上的脚踝康复机构可以达到治疗脚踝的目的，但灵活性低、适应性低，结合人体脚踝生物学构造与现有技术手段，应保证康复机构具有高稳定性，避免康复过程中发生二次扭伤，康复机构的运动设计应与脚踝内翻、外翻、背屈和跖屈运动相同，让康复者在治疗过程中实现最真实的脚踝运动状态，达到康复装置的最佳治疗效果，在此应用背景下，亟需设计一款高效率脚踝康复训练装置，以提高康复训练装置的适应性和康复效果。

发明内容

本发明要解决脚踝康复机构的康复效果差、适应性低的问题，一种用于踝关节康复的三自由度并联训练装置提高了脚踝康复训练装置的灵活性和适应性，更有利于脚踝的康复。

本发明的技术方案：

一种用于踝关节康复的三自由度并联训练装置，其包括支架、并联机构、踩踏装置和电机，所述并联机构包括四条驱动支链和一条约束支链，驱动支链与定平台通过虎克铰连接、与动平台通过球铰连接，约束支链包括一个高度可调节推杆和三个连杆，推杆与定平台通过螺钉紧固连接，连杆与动平台以及连杆之间通过转动副连接，三个转动副轴线空间汇交于踝关节的运动中心；所述支架与电机通过螺钉紧固连接，电机输出轴与约束支链连接；所述踩踏装置包括压力传感器和踏板，置于动平台上。

所述一种用于踝关节康复的三自由度并联训练装置，其特征在于所述并联机构由定平台、动平台、第一驱动支链、第二驱动支链、第三驱动支链、第四驱动支链和一条约束支链组成，属于冗余驱动并联机构范畴，增大了康复机构的灵活性、精度和刚度，均衡了并联机构的内力，有效的避免了脚踝的二次扭伤，有利于脚踝的康复。

所述第一驱动支链和第二驱动支链相同，均由一个虎克铰U、一个移动副P和一个球铰S组成，第一驱动支链和第二驱动支链虎克铰U中第一个转动副轴线共线，第二个转动副轴线垂直于移动副P的移动方向，移动副的推杆末端通过球铰与动平台连接。

所述第三驱动支链和第四驱动支链相同，均由一个虎克铰U、一个移动副P和一个转动副R组成，第三驱动支链和第四驱动支链共用一个转动副R并连接一个连杆，连杆另一端通过球铰S与动平台相连，两个虎克铰U的第一个转动副轴线共线且与第一、第二驱动支链虎克铰U的第一转动副轴线平行，第二个转动副轴线与移动副P的移动方向垂直，与转动副R轴线平行。

所述约束支链是由高度可调节推杆、小腿辅助连杆和三个连接连杆组成，高度可调节推杆通过螺钉与定平台紧固相连，调节定平台高度以适应不同伤者，小腿辅助连杆通过螺钉与第一连接连杆紧固连接，第一连接连杆与第二连接连杆、第二连接连杆与第三连接连杆、第三连接连杆和动平台皆通过转动副连接，三转动副轴线空间汇交于脚踝运动中心，使脚踝的运动更贴合实际状态，提高了康复装置的理想治疗效果。