[发明专利]一种带跖骨关节的步态康复机器人脚踏板装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗用的康复机器人装置。

背景技术

近年来，康复机器人对患者进行科学而又有效的康复训练的方式表现出了越来越多的优势。及早开展康复训练不仅能够维持关节活动度、防止关节挛缩，而且能够明显提高患者运动功能的最终恢复程度。其中被动运动训练是肢体运动功能康复训练疗法中的一种基本方法。

现有的有关步态康复机器人一般通过大腿、小腿摆动和脚踝的转动实现对人类步态的模拟，忽略了人类脚部跖骨关节在步态中的作用。一组完美的步态，必须允许患者能够轻松地、长时间进行步行运动。在约占整个步态周期的60-65％的下肢接触地面和承受重力的时间即支撑时相里，跖骨关节起到了非常重要的作用。在支撑相时间里，人体重心从脚跟移动到脚趾，足底力表现为为双突峰曲线。

发明内容

本发明的目的在于提供结构简单、成本低、并可在患者康复训练中使用的一种带跖骨关节的步态康复机器人脚踏板装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带跖骨关节的步态康复机器人脚踏板装置，其特征是：包括脚前板、后脚板、电机和绳索，电机包括脚踝电机和跖骨电机，还包括编码器、接近开关、安装在后脚板一侧的支撑板、安装在支撑板上的支撑头、安装在跖骨电机上的大滑轮、安装在脚前板下方的绳索柱、连接绳索柱和脚踝电机的弹簧，脚踝电机和跖骨电机均位于后脚板的下方，脚踝电机通过固定于后脚板底部的连接块连接后脚板，编码器分别安装在脚踝电机和跖骨电机的高速端，跖骨电机的另一端安装大滑轮，绳索绕过绳索柱、支撑头和大滑轮。

本发明的一种带跖骨关节的步态康复机器人脚踏板装置还可以包括：

所述的脚前板和后脚板周围分别安装防护框，在后脚板上方和后方分别安装脚面绑带和脚跟挡板。

本发明的优势在于：更符合脚部的真实运动状态，从而达到更好的康复训练效果，适应于各种人群，改变步态数据可以完成多种运动方式的训练。

附图说明

图1是本发明整体机构的正视图；

图2是本发明整体机构的俯视图；

图3是支撑柱部分的正视图和左视图；

图4是铰接的局部剖视图；

图5是本发明的斜视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～5，整个机构包括前脚板部分、后脚板部分、支撑柱、电机传动部分、信号检测部分。前脚板由两部分焊接而成，在前脚板2的底部焊接有检测挡块19，与接近开关18的距离小于一定范围时可以改变其输出信号电位。绳索柱1固定于前脚板前端，其左侧端部探出并有凹槽用来连接绳索。绳索柱1和顶板15之间连接有弹簧17，为绳索提供预紧力和前脚板返回运动的动力。前脚板周边固定着防护框3，以防止患者脚部探出前脚板。同样后脚板9的周边也固定着防护框8。脚跟挡板20可在后脚板上前后滑动，用来适应不同大小的脚。调整完毕后使用拧紧螺栓21便可固定于后脚板上。脚跟挡板上留有4个孔用来固定绑带以绑住脚腕。脚面绑带5分为左右两个部分固定于两边的防护框8上。防护框8提供7个固定孔，根据患者脚的大小不同，调整脚面绑带选择合适的孔固定。脚踝电机10与后脚板底部的连接块铰接，从而可以带动后脚板转动。脚踝电机通过法兰固定在电机座16上。电机座16固定于顶板15，进而固定于连接头14上。连接头14用来与步态康复机器人连接。跖骨电机11通过电机座12和连接块13固定于连接头14上。大滑轮23固定于跖骨电机的输出轴上，左端依靠小端盖23定位。编码器24分别安装在两个电机的高速端，用来检测电机转速信号，并反馈到控制系统中。接近开关18通过固定于后脚板底部的直角板33固定，与检测挡块19处于同一垂直面内。接近开关18用来反映前脚板和后脚板是否处于同一平面上。

如图3所示为支撑柱部分，焊接在后脚板的左侧。支撑头6焊接于支撑板7上，一端有缺口。轴承轴28穿过支撑头6，右端用轴端挡圈定位。小滑轮25套在轴承26上。一端缠绕在大滑轮22上的绳索4绕过小滑轮25连接到绳索柱1上，从而传递跖骨电机11的动力带动前脚板转动。垫片27起到定位轴承的作用。支撑头顶部包裹有护罩29用来防止绳索脱出。

如图4所示，前脚板2与后脚板9铰接在一起。前脚板呈双凸字形，后脚板呈凹字形。结合图1可以看出前脚板和后脚板接触部分的上半部为圆角、下半部为直角。这样前脚板只可以由图1所示的位置逆时针转动，不可以顺时针转动。前脚板和后脚板重叠部分有通孔。铰链轴30穿在通孔中，两端安装轴承31以减小转动摩擦。前脚板双凸块上的紧定螺钉限制铰链轴于前脚板发生相对转动。孔用挡圈32起到定位作用。