[發(fā)明專利]一種六自由度可穿戴式腳踝康復醫(yī)療機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510405101.1
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN105250113B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 楊熾夫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱天愈康復醫(yī)療機器人有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 蘇州慧通知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)32239
• 代理人: 丁秀華

技術領域

本發(fā)明涉及一種可穿戴式腳踝康復醫(yī)療機器人，屬于康復醫(yī)療機器人領域。

背景技術

腳踝扭傷是一種十分常見的體育傷病，當腳踝或足部因為翻轉、扭傷或受到過大外力時，踝關節(jié)周圍的韌帶也會受到過度拉伸或被撕裂。當扭傷嚴重時，在康復的過程需要進行腳踝靈活性訓練，即讓踝關節(jié)在一定范圍內(nèi)進行運動。目前，在中國腳踝康復訓練主要靠醫(yī)師用手對患者腳踝部位以一定的方向和速度反復轉動，醫(yī)療的過程也主要由醫(yī)師的經(jīng)驗來把握。然而，醫(yī)師數(shù)量有限而患者較多時便不易使所有患者都得到及時的康復訓練，此時如果借助醫(yī)療機械進行康復便有很大希望提高康復的效率和效果。隨著醫(yī)療機械的不斷發(fā)展，很多研究者利用機械學、力學、電磁學、機器人學等學科的研究成果，結合醫(yī)學理論設計出新的康復訓練方法。康復醫(yī)療機器人作為一種自動化康復醫(yī)療設備可以幫助患者進行科學而有效的康復訓練來恢復其損傷部位的運動機能。目前國內(nèi)針對腳踝康復的已有一些專利成果，而這些成果均有一定地局限性，如能夠運動的自由度較少、模擬醫(yī)師治療過程能力不足、固定不夠平穩(wěn)、穿戴不夠舒適等。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明主要針對于腳踝扭傷患者，并基于六自由度并聯(lián)機構，結合機器人學、人體運動學、人機工程學等理論進行機械設計，提出一種具有多自由度訓練方向、多模態(tài)訓練形式、穿戴式的腳踝康復醫(yī)療機器人。

為了達到上述目的，本發(fā)明提出方案如下：

本發(fā)明六自由度可穿戴式腳踝康復醫(yī)療機器人的機械結構包括上平臺(定平臺)、下平臺(動平臺)、底座、缸(氣動缸、液壓缸或電動缸)。上平臺由中心套筒和外側剛性結構固連而組成，通過穿戴固定在患者腿部；下平臺與鞋固定相連，通過穿戴固定患者的腳部；六個缸分別通過虎克鉸和球鉸與上、下平臺相連接；底座上端的長槽與上平臺周圍的滑塊滑動連接，底座中心的凸臺與下平臺中心底部以球鉸連接；六個缸的伸縮由計算機系統(tǒng)通過人機操作界面進行控制。可以實現(xiàn)的效果有：可使腳踝向各個方向轉動、可穿戴(固定患者腿部和腳部)、可根據(jù)患者的腿長調(diào)整下平臺高度。本發(fā)明主要組成部分及各組成部分功能如下：

1)上平臺(定平臺)：將患者腿部通過穿戴與醫(yī)療機器人固定。

2)下平臺(動平臺)：與患者扭傷腳所穿的鞋固定相連，通過穿戴固定患者的扭傷腳。

3)底座：調(diào)整上平臺的高度來適合患者的腿長；通過一個球鉸連接限制下平臺只能圍繞球鉸轉動。

4)缸(氣動缸、液壓缸或電動缸)：以六個虎克鉸與上平臺連接，以六個球鉸與下平臺連接，通過活塞桿的伸縮控制下平臺相對于上平臺的運動。

5)計算機控制與采集系統(tǒng)：由計算機系統(tǒng)通過人機操作界面對六個缸的活塞桿的伸縮運動進行控制與采集，進一步對下平臺的運動進行控制與采集。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的結構示意圖。

圖2：本發(fā)明上/下平臺的虎克鉸/球鉸分布示意圖。

圖3：本發(fā)明的實物模擬圖。

圖4、圖5：本發(fā)明的使用模擬圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

本發(fā)明具體方案：

上平臺由中心套筒和外側剛性結構固連而組成，套筒的材質柔軟而有彈性，通過穿戴固定在患者腿部，底座邊緣有三條垂直向上伸展的條狀固定模塊，所述固定模塊的上部具有凹槽，剛性結構的外端有三個滑塊嵌于固定模塊上部的三個凹槽，使上平臺可以上下滑動，以調(diào)整上平臺的高度，并可以通過螺釘將上平臺固定于某一高度上。上平臺的頂部與六個(三對)缸的缸筒一端各以一個虎克鉸連接，上平臺中三對虎克鉸的位置以120°旋轉對稱分布，每對虎克鉸的位置相對上平臺中心約有30°的夾角。

下平臺與六個(三對)缸的活塞桿一端各以一個球鉸連接，下平臺中三對球鉸的位置以120°旋轉對稱分布，每對虎克鉸的位置相對下平臺中心約有30°的夾角。下平臺與鞋固定相連，通過穿戴固定患者的腳部。

底座中心有一凸臺，該凸臺與下平臺中心底部以球鉸連接；所述底座上端的長槽與上平臺周圍的滑塊滑動連接，根據(jù)患者的腿長可調(diào)整上平臺的高度，并可以通過螺釘將上平臺與底座固定。

對于六個缸，每個缸的兩端分別與一個球鉸和一個虎克鉸相連。具體來說如附圖中圖2所示，缸1與球鉸1和虎克鉸1相連，缸2與球鉸2和虎克鉸2相連，缸,3與球鉸3和虎克鉸3相連，缸,4與球鉸4和虎克鉸4相連，缸,5與球鉸5和虎克鉸5相連，缸,6與球鉸6和虎克鉸6相連。