[發明專利]一種凸輪式三自由度腳踝康復器

有效

• 申請號: 201511007657.1
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105616110B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 宋勝濤;趙建文;侯志利;李瑞琴;李大海;趙瑞杰;陳曉明;馬瑤;楚淑芳
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 楊耀田

技術領域

本發明涉及一種腳踝康復器，尤其涉及一種凸輪式三自由度腳踝康復器。

背景技術

在日常生活和體育運動中，踝關節扭傷最為常見，其中以踝關節韌帶損傷最多。為避免由于治療不到位而引起踝關節功能障礙等后遺癥，就特別需要物理治療來進行輔助康復治療(如腳部放松和按摩等)，必須經過反復的循序漸進的訓練使受損的踝關節得以康復。目前，已有多種類型的腳踝康復器械應用在了腳踝康復的物理治療當中，也有專利申請公布了腳踝康復輔助器械的己有技術。

專利申請201310117264.0公開了一種可調式腳踝康復裝置，該申請雖然采用了三個直線驅動器，但無法完成腳踝的外展/內收和旋前/旋后訓練動作。

專利申請201510404891.1公開了一種基于三自由度并聯機構的腳踝康復機器人，該申請通過并聯機器人控制技術，實現四套液壓伺服器協同工作，控制動平臺的三個旋轉自由度。這種腳踝康復機器人，驅動器數目多，結構復雜，且并聯協同控制難度大，達不到腳踝康復訓練的較好效果。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術的缺點，提供一種凸輪式三自由度腳踝康復器，解決現有腳踝康復機器人，驅動器數目多，結構復雜，并聯協同控制難度大，腳踝康復訓練效果差的技術問題。

本發明是通過下面的技術方案實現的：

一種凸輪式三自由度腳踝康復器，包括：底座，其特征在于：所述底座的一個腹板上固接第一驅動電機，第一驅動電機與Ⅰ號齒輪固接，Ⅰ號齒輪與Ⅱ號齒輪嚙合傳動，Ⅱ號齒輪與旋轉平臺固接，旋轉平臺的中心軸與底座之間設有Ⅰ號軸承，旋轉平臺上固接有第二驅動電機，第二驅動電機與Ⅲ號齒輪固接，Ⅲ號齒輪與Ⅳ號齒輪嚙合傳動，Ⅳ號齒輪與內齒圈嚙合傳動，內齒圈與圓柱凸輪連接為一體，圓柱凸輪通過Ⅱ號軸承與旋轉平臺的中心軸連接，圓柱凸輪的輪廓面上均勻分布立置四根凸輪頂桿，四根凸輪頂桿穿過箱蓋上的導向孔，使凸輪頂桿球形頭與動平臺的導向槽鉸接，箱蓋上面中心部位設有與動平臺球鉸的立柱，在圓柱凸輪的外圍設有與箱蓋和旋轉平臺固接的外殼。

本發明與現有技術相比，具有以下有益效果和優點：

1.本發明通過圓柱凸輪和傳動系統，實現了動平臺在水平方向的兩個翻轉自由度，達到了腳踝康復訓練中的背屈/跖屈、內翻/外翻動作要求；第一驅動電機驅動底座旋轉，實現了動平臺繞豎直方向的轉動，達到了腳踝康復訓練中的外展/內收、旋前/旋后的動作要求，從而取得了腳踝康復全方位訓練的良好效果。

2.本發明由于采用了由圓柱凸輪、凸輪頂桿以及箱蓋組成的凸輪裝置和傳動系統，直接通過控制電機的的轉動幅度和轉動頻率，就可完成動平臺的旋轉和翻轉角度以及運動頻率的控制，避免了現有腳踝康復機器人協調控制帶來的難度，使得控制更加容易。

3.本發明通過圓柱凸輪的運動規律，可實現動平臺在水平方向的兩個旋轉自由度，相比多個并聯機構減少了驅動的數目。

本發明用于腳踝的背屈/跖屈、內翻/外翻、外展/內收以及旋前/旋后的康復訓練，具有控制原理簡單，驅動數目少、結構緊湊的優點。

附圖說明

圖1為一種凸輪式三自由度腳踝康復器的結構示意圖；

圖2為動平臺的俯視圖；

圖3為動平臺的仰視圖；

圖4為箱蓋的等軸側三維結構示意圖；

圖5為圓柱凸輪的等軸側三維結構示意圖；

圖6為底座的等軸側三維結構示意圖；

圖7為第一驅動電機、Ⅰ號齒輪、底座的連接示意圖；

圖8為旋轉平臺、圓柱凸輪、內齒圈、Ⅲ號齒輪、Ⅳ號齒輪的連接示意圖；

圖9為動平臺翻轉時的原理示意圖；

圖10為一種凸輪式三自由度腳踝康復器的總裝配示意圖。

圖中標號：1-動平臺，1.1-導向槽，1.2-腳部限位模，1.3-箱蓋上的球鉸配合面，2-箱蓋，2.1-導向孔，2.2-立柱，3-凸輪頂桿，3.1-凸輪頂桿球形頭，4-圓柱凸輪，4.1-內部軸承配合孔，4.2-120°輻射狀腹板，4.3-凸輪輪廓和內部腹板的圓筒結構，4.4-圓柱凸輪的輪廓面，5-第二驅動電機，6-Ⅲ號齒輪，7-Ⅳ號齒輪，8-內齒圈，9-第一驅動電機，10-Ⅰ號齒輪，11-Ⅱ號齒輪，12-旋轉平臺，12.1-旋轉平臺的中心軸，13-底座，13.1-第一驅動電機軸配合孔，13.2-第一驅動電機定位孔，13.3-外部軸承配合孔，13.4-旋轉平臺的旋轉軌道，13.5-底座腹板，13.6-底座支架，14-Ⅰ號軸承，15-Ⅱ號軸承，16-外殼。

具體實施方式