[發明專利]一種踝關節康復系統

在審

• 申請號: 201611077555.1
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108113845A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 韓建達;趙新剛;趙憶文;林光模;趙瑜
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發明涉及一種踝關節康復系統，上位機連接電機控制器，發送運動模式指令到電機控制器，對電機控制器進行控制；電機控制器連接設置在機械傳動裝置上的直流無刷電機，輸出對直流無刷電機的控制信號，對其進行控制；同時接收設置于機械傳動裝置上電感式脈沖編碼器反饋的電機位置信號，對機械傳動裝置進行閉環控制。本發明對踝關節康復設備發出命令并對機器人的動作和運行狀況進行監測及控制，保證機器人按照要求有效的配合患者完成踝關節康復訓練，精度高，抗干擾能力強，采集的電壓信號抖動較小，方便處理，保證電機位置的準確控制就是保證康復的安全性。

技術領域

本發明涉及輔助醫療康復訓練設備領域，具體地說是一種踝關節康復系統。

背景技術

康復機器人作為醫療機器人的一個重要分支，它的研究貫穿了康復醫學、生物力學、機械學、機械力學、電子學、材料學、計算機科學以及機器人學等諸多領域，已經成為了國際機器人領域的一個研究熱點。

踝關節損傷以踝關節韌帶損傷最為常見，如果治療不及時或不徹底，容易導致踝關節韌帶過度松弛，關節不穩，易引起反復扭傷，造成踝關節功能障礙等后遺癥，嚴重的將影響行走功能。在大多腳踝受傷的病例中，經過醫院的治療后，康復時間一般為6-18個月，在這期間，大多數人不能夠正常行走，會明顯的感到疼痛，此時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。

目前市場上已有的踝關節康復訓練設備功能簡單，對踝關節運動功能的恢復存在不足，不能實現自動化連續往復緩慢活動，并且使用不當易造成踝關節的再次損傷，一些醫院臨床用的器械價格昂貴，且需要專業人士指導使用，不利于家庭使用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種可以對踝關節康復設備發出命令并對機器人的動作和運行狀況進行監測及控制，保證機器人按照要求有效的配合患者完成踝關節康復訓練的踝關節康復系統。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種踝關節康復系統，上位機連接電機控制器，發送運動模式指令到電機控制器，對電機控制器進行控制；

電機控制器連接設置在機械傳動裝置上的直流無刷電機2，輸出對直流無刷電機2的控制信號，對其進行控制；同時接收設置于機械傳動裝置上電感式脈沖編碼器1反饋的電機位置信號，對機械傳動裝置進行閉環控制。

所述機械傳動裝置包括：

電感式脈沖編碼器1同軸連接直流無刷電機2，另一端連接電機控制器，發送電機控制器的控制信號，同時根據直流無刷電機2的轉動生成相應的脈沖信號，并反饋到電機控制器；

扭矩傳感器5一端通過輸入聯軸器16同軸連接到減速箱3，減速箱3同軸連接直流無刷電機2；另一端通過輸出聯軸器14同軸連接輸出軸，輸出軸通過連接件7連接腳踏板9。

所述輸出軸包括固定于底板10上的軸承支座6，在軸承支座6內設置兩個低脂潤滑脂封入型滾珠軸承，兩個軸承內圈由套筒軸向固定，外圈由軸肩和軸承端蓋13進行軸向固定。

還包括角度傳感器支座12固定于軸承端蓋13上，外殼11通過螺紋連接角度傳感器支座12，角度傳感器8通過外殼11固定其外圈，內圈套在D形軸上，實時檢測出軸的轉動角度。

所述軸承端蓋13通過螺紋固定在軸承支座6上，且內設置限位滑槽，與固定設置于連接件7上的銷子15配合，用于對踝關節轉動的機械限位。

所述直流無刷電機2為設置有霍爾傳感器的盤式直流無刷電機，通過霍爾傳感器檢測當前電機轉子位置，生成對應方向的激勵電流，驅動直流無刷電機2轉動。

所述扭矩傳感器5采用應變片電測技術。

所述輸入聯軸器16和輸出聯軸器14為法蘭聯軸器，通過平鍵與軸進行聯接，并通過緊定螺釘來消除傳動間隙。