本发明专利技术涉及一种基于柔索驱动的踝关节康复训练装置，包括：机架、脚踏板、柔索、小腿固定装置、驱动电机、位于脚踏板两侧的两套结构对称的柔索并联机构；每套柔索并联机构包括两组滑轮组件和一个线轮，线轮固定在两组滑轮组件之间，每个滑轮组件包括滑轮、弹簧、滑块和导轨，导轨与机架固连，导轨与滑块配合形成竖直方面上的移动副；弹簧的一端与机架固连，另一端与滑块滑轮连接块固连；滑轮在弹簧的约束条件下竖直方向上的移动，一套受电机驱动，另一套随动；在脚踏板的两侧分别开始有前端通孔和后端通孔；柔索通过脚踏板上的前端通孔处穿入，绕过一个滑轮后穿到线轮上，绕驱线轮缠绕一圈后再绕过第二个滑轮，最后再从脚踏板上的后端通孔处穿出。后端通孔处穿出。后端通孔处穿出。
【技术实现步骤摘要】
一种基于柔索驱动的踝关节康复装置
[0001]本专利技术涉及踝关节的康复训练装置，涉及一种基于柔索驱动的踝关节康复装置。
技术介绍
[0002]随着人口老龄化的加重，老年人下肢肌肉逐渐退化，下肢运动会有障碍，踝关节作为人体行走过程中最重要的承重关节，对人体的运动有着重要的作用。传统的利用机器人技术对踝关节康复的机构大多是以定轴转动的方式带动踝关节进行康复运动，但从生理结构上对踝关节进行剖析发现踝关节并不是一个定轴转动的关节，而是由腓骨下端的关节面和距骨头之间构成的滑车运动，轴心位置会随着运动而发生变化，且每位患者踝关节的尺寸也各有不同，这些问题也成为了踝关节康复机器人发展所面临的挑战。
[0003]为了研制符合人体生理结构的踝关节康复机器人，从结构上需要尽可能的满足踝关节所具有的自由度，以实现踝关节的滑车运动，为此衍生出许多利用并联机构进行多电机联合控制辅助踝关节进行康复运动，但并联机构需要多个电机进行驱动，且控制算法需要根据患者的身体尺寸进行修改，这类康复设备使用复杂且价格昂贵，在市场上难以普及。
技术实现思路
[0004]为本专利技术提供一种基于柔索驱动的踝关节康复装置，该装置的设计从人机共融的理念出发，把踝关节的运动融合到机构之中，通过一个电机带动踝关节进行康复运动，通过加入压缩弹簧使得机构在运动过程中能够自适应人体结构，以柔索驱动的方式实现了康复运动的柔顺性和适应性。技术方案如下：
[0005]一种基于柔索驱动的踝关节康复装置，包括：机架、脚踏板、柔索、小腿固定装置、驱动电机、位于脚踏板两侧的两套结构对称的柔索并联机构，其特征在于，
[0006]一套柔索并联机构受驱动电机驱动，另一套柔索并联机构随动；每套柔索并联机构包括两组滑轮组件和一个线轮，线轮固定在两组滑轮组件之间，每个滑轮组件包括滑轮、弹簧、滑块和导轨，导轨与机架固连，导轨与滑块配合形成竖直方面上的移动副；弹簧的一端与机架固连，另一端与滑块滑轮连接块固连；滑轮与其支撑架铰接，支撑架通过滑块滑轮连接块连接到滑块，从而实现滑轮在弹簧的约束条件下竖直方向上的移动；
[0007]在脚踏板的两侧分别开始有前端通孔和后端通孔；柔索用于以绕线方式将脚踏板与柔索并联装置连接，柔索并联装置两侧的绕线方式一致；对于一侧，柔索通过脚踏板上的前端通孔处穿入，绕过一个滑轮后穿到线轮上，绕驱线轮缠绕一圈后再绕过第二个滑轮，再从脚踏板上的后端通孔处穿出；
[0008]受驱动电机驱动的一套柔索并联机构，其线轮被称为驱动端线轮；驱动电机输出轴与电机连轴固连，电机连轴与驱动端轴通过连接键Ⅰ固定并传递转矩，驱动端外侧端盖与驱动端内侧端盖固定连接到驱动电机固定基座，驱动端外侧端盖、驱动端内侧端盖分别与角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ的外圈相配合，驱动端轴中间的两段轴分别与角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ的内圈相配合，驱动端轴末端轴段与驱动端线线轮通过连接键Ⅱ周向固定并传
递扭矩。
[0009]进一步地，柔索在脚踏板背面的两个通孔处用止推环锁紧固定。
[0010]本专利技术的踝关节康复装置与现有产品相比的优势在于：
[0011](1)人机共融。本专利技术需要将人体关节与康复平台相连共同作用实现康复过程，传统的康复机构大多都是通过机构带动关节进行康复运动，这样导致了传统的康复机构需要为每位患者量身定做且在康复过程中患者的参与度不够，对康复的效果大打折扣，本专利技术从机构上将关节融入到机构之中，且患者可以通过操作盒手动进行康复训练。
[0012](2)仿生康复训练。本专利技术利用柔索来带动脚踏板进行康复运动，从生理结构上看关节是通过原动肌肉群与协同肌肉群之间的拮抗作用产生运动，本专利技术中被电机拉动的柔索就类似于原动肌肉，而通过线轮放线的柔索再加上压缩弹簧就类似于协同肌肉，他们之间的相互作用带动了踝关节和脚踏板的转动。
[0013](3)自适应性强。本专利技术中的柔索并联机构中的压缩弹簧能够根据患者在运动过程中由于踝关节位置变化自适应性的对脚踏板的位置进行调整。
[0014](4)制作成本低。本专利技术仅通过一个电机即可完成踝关节的康复训练，且踝关节的康复过程符合人体的运动规律，相比并联康复机构的多电机联合控制简单且制作成本较低，能够为患者减轻经济负担。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的一种基于柔索驱动的踝关节康复装置的整体结构示意图。
[0016]图2为图1中一种基于柔索驱动的踝关节康复装置去掉外壳和小腿固定装置后的右视图。
[0017]图3为图1中一种基于柔索驱动的踝关节康复装置中操作盒的操作界面图。
[0018]图4为图1中一种基于柔索驱动的踝关节康复装置中柔索并联机构驱动端的结构图。
[0019]图5为柔索并联机构中驱动端电机传动部分的剖视图。
[0020]图6为康复训练过程中弹簧的压缩变化示意图。
[0021]附图标记说明
[0022]1‑
操作盒；11
‑
手动趾屈按钮；12
‑
手动背伸按钮；13
‑
上电按钮；14
‑
调速旋钮；15
‑
急停按钮；16
‑
自动训练按钮；17
‑
复位按钮；18
‑
航空插头；2
‑
座椅；3
‑
小腿固定装置；4
‑
驱动电机；5
‑
并联柔索机构；51
‑
弹簧Ⅰ；52
‑
滑轮Ⅰ；53
‑
滑块Ⅰ；54
‑
滑块滑轮连接块Ⅰ；55
‑
导轨Ⅰ；56
‑
支撑架Ⅰ；57
‑
铰制孔螺栓Ⅰ；58
‑
导轨Ⅱ；59
‑
滑块Ⅱ；510
‑
滑块滑轮连接块Ⅱ；511
‑
滑轮Ⅱ；512
‑
支撑架Ⅱ；513
‑
铰制孔螺栓Ⅱ；514
‑
驱动端外侧端盖；515
‑
弹簧Ⅱ；516
‑
驱动端线轮；517
‑
驱动端轴；518
‑
驱动电机固定基座；519
‑
电机连轴；520
‑
驱动端内侧端盖；521
‑
连接键Ⅰ；522
‑
连接键Ⅱ；523
‑
角接触轴承Ⅰ；524
‑
角接触轴承Ⅱ；525
‑
机架；6
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柔索；7
‑
脚踏板；8
‑
姿态传感器。
具体实施方式
[0023]下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。
[0024]如图1和图2所示，本专利技术提供的基于柔索驱动的踝关节康复训练装置，包括操作
盒1；座椅2；小腿固定装置3；驱动电机4；并联柔索机构5；柔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于柔索驱动的踝关节康复装置，包括：机架、脚踏板、柔索、小腿固定装置、驱动电机、位于脚踏板两侧的两套结构对称的柔索并联机构，其特征在于，一套柔索并联机构受驱动电机驱动，另一套柔索并联机构随动；每套柔索并联机构包括两组滑轮组件和一个线轮，线轮固定在两组滑轮组件之间，每个滑轮组件包括滑轮、弹簧、滑块和导轨，导轨与机架固连，导轨与滑块配合形成竖直方面上的移动副；弹簧的一端与机架固连，另一端与滑块滑轮连接块固连；滑轮与其支撑架铰接，支撑架通过滑块滑轮连接块连接到滑块，从而实现滑轮在弹簧的约束条件下竖直方向上的移动；在脚踏板的两侧分别开始有前端通孔和后端通孔；柔索用于以绕线方式将脚踏板与柔索并联装置连接，柔索并联装置两侧的绕线方式一致；...
【专利技术属性】
技术研发人员：康荣杰，王彤，项忠霞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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