[實用新型]一種踝關節康復機器人

無效

• 申請號: 200820073836.4
• 申請日: 2008-02-02
• 公開（公告）號: CN201168163Y
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 岳宏;張小俊;曹英;劉更謙
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61H1/00
• 分類號: A61H1/00;A63B23/08;B25J11/00;B25J9/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

技術領域

本實用新型涉及一種人肢體康復器械，具體為一種可實現患者踝關節自動做康復運動的康復器械，取名為踝關節康復機器人，國際專利分類號擬為Int.Cl.A61H?1/00(2006.01)。

背景技術

美國魯特格大學的Girone先生和他的同事研制了一套利用魯特格踝接口進行矯形康復的裝置，該裝置可用來幫助患有踝關節肌肉損傷的病人實施康復訓練(參見吉羅尼等，應用“魯特格踝”接口矯形康復.虛擬現實醫學學術會議論集，2000年1月，Girone，M.J.，et?al.OthopedicRehabilitation?Using?the“Rutgers?Ankle”Interface[A].Proc.ofMedicine?Meets?Virtual?Reality?2000[C].IOS?Press，pp.89-95，January?2000.)。該裝置基于Stewart平臺，采用氣動伺服機構使動平臺實現六自由度運動，腳踝活動空間大，便于實現踝關節的康復訓練。但該裝置結構復雜，需要配置獨立氣源，制造和使用成本高。倫敦大學的Jian?S.Dai等人介紹了一種球面副S、移動副P和球面副S(3SPS/S)并聯裝置的方案，試圖用來實現踝部物理治療裝置動平臺的三自由度運動(參見Jian?S.Dai.等人.扭傷踝部物理治療機構綜合與機器人康復裝置剛性分析.自主機器人2004，16：207-218.Jian?S.Dai，Tieshi?Zhao，Christopher.SprainedAnkle?Physiotherapy?Based?Mechanism?Synthesis?and?StiffnessAnalysis?of?a?Robotic?Rehabilitation?Device.Autonomous?Robots，2004，(16)：207-218.)。但該方案也存在驅動移動副P實現運動較為困難的不足，且未見該方案具體技術的報導。

實用新型內容

針對現有技術的不完善性，本實用新型要解決的技術問題是，設計一種踝關節康復機器人，該踝關節康復機器人具有三個運動自由度，其動平臺可帶動損傷的腳踝實現功能訓練，同時具有主動運動治療和被動運動治療的功能，且結構簡單，成本低廉，調節方便，運動參數可自動記錄，有利于腳踝關節損傷的科學治療與康復。

本實用新型解決所述機器人技術問題的技術方案是：設計一種踝關節康復機器人，其特征在于它包括機械部分、控制部分和顯示部分，所述的機械部分包括底座和動平臺，在底座和動平臺之間并聯均布安裝有三根具有相同結構的支鏈和一根具有中心球面副的中心約束桿，每個支鏈均由轉動副、下球面副、連桿和上球面副構成；所述下球面副通過螺栓固定在轉動副的端部，下球面副通過連接桿與上球面副連成一體，上球面副固連在動平臺的下表面；所述中心約束桿的上端通過球鉸與動平臺的中心相連接；在底座上均布固裝有三塊相同的彎板，三臺相同規格的力矩電機分別安裝在所述的三塊彎板上，且分別與所述的三根支鏈的轉動副驅動連接；所述的動平臺上安裝有腳踏板，動平臺與腳踏板之間安裝有三維或六維力/力矩傳感器，所述轉動副的軸上安裝有位置傳感器；所述的控制部分包括計算機及其軟件、多軸運動控制卡和驅動器；所述的軟件包括與患者實現交互作用的康復軟件，康復軟件包括康復訓練、信息反饋和功能評價三個子系統；所述的多軸運動控制卡放在PC計算機的插槽中，并采用電纜通過驅動器分別與所述的三臺力矩電機相連接；所述的顯示部分包括與計算機線纜連接的顯示器。

與現有技術相比，本實用新型具有如下優點：

1.現有的踝關節康復器械只能完成簡單的動作，運動參數無法調節。本實用新型踝關節康復并聯機器人借助于計算機和機器人系統以及多軸運動控制卡通過驅動器拖動力矩電機工作，帶動動平臺自動地對患者腳踝部位進行多方位的康復醫療或訓練，并且調節靈活，運動參數自動記錄。

2.現有的美國魯特格踝關節康復器械具有六個自由度，根據踝關節運動的可能性，實際上，踝關節的康復運動僅需要三個自由度。因此六個自由度的器械屬于多余功能，使其結構非常復雜，而且采用的氣動伺服裝置需要配備獨立氣源，造價昂貴，使用不便且受限于成本。本實用新型滿足踝關節康復運動所需要的三個自由度，采用電驅動，電源方便，且結構簡單，成本低廉，便于制造和實際使用。