[发明专利]一种踝关节康复训练装置及机器人

说明书

本发明公开了一种踝关节康复训练装置及机器人，包括底座、支撑机构、驱动机构和倾斜度调整机构，支撑机构包括脚掌支撑板、小腿支撑板和转动关节，脚掌支撑板通过转动关节与小腿支撑板相连，小腿支撑板与倾斜度调整机构相连，通过倾斜度调整机构上下调整相对底座的倾斜度；驱动机构包括驱动单元、多根绳索和多个过线滑轮，脚掌支撑板至少在四个角处各固定一根绳索，至少在小腿支撑板和底座上固定设置至少一个过线滑轮，每根绳索依次绕过小腿支撑板上对应的滑轮和底座上对应的滑轮与驱动单元相连。本发明采用刚性构件和转动关节提供三个自由度转动，且采用柔性绳索驱动，实现足踝相对于小腿的精确运动。

技术领域

本发明属于康复器械技术领域，具体涉及一种踝关节康复训练装置及机器人。

背景技术

踝关节由小腿的胫骨以及腓骨末端关节面和距骨滑车组成，所以又常常被称为距骨小腿关节。正常的踝关节可以实现跖屈/背屈、内翻/外翻、内收/外展三个自由度的旋转。踝关节作为人体与地面接触的枢纽，在日常生活中发挥着重要的作用。运动损伤、手术后恢复、中风、脊髓损伤、脑颅损伤等原因都会引起踝关节损伤，造成运动障碍，给人们的日常生活带来诸多不便。传统的踝关节康复方式主要是依靠理疗师，这种方式存在工作强度大、难以量化等诸多不足，并且随着踝关节损伤患者人数增加，已不能满足需求。因此，通过机器人辅助踝关节康复训练非常有必要。

目前国内外设计的踝关节康复训练机器人不同程度的存在以下问题：(1)采用刚性构件驱动，惯性大，柔顺性差，具有安全隐患；(2)机构功能单一、自由度数目不足，不能实现绕踝关节中心的3自由度转动，或者只支持被动康复训练模式，不支持主动康复训练模式，影响康复效果；(3)踝关节康复训练机器人的转动中心与踝关节转动中心存在较大偏差，轻则达不到指定运动角度影响康复进度，重则导致踝关节二次损伤。

因此，根据踝关节康复训练的需求以及目前已有踝关节康复训练机器人存在的不足，如何在踝关节骨骼肌肉系统和运动规律的基础上，提供一种新型的踝关节康复训练机器人，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种踝关节康复训练装置，从而克服现有技术的不足。

本发明的另一目的在于提供踝关节康复训练机器人。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种踝关节康复训练装置，包括底座、支撑机构、驱动机构和倾斜度调整机构，所述支撑机构通过所述倾斜度调整机构与底座相连，通过所述倾斜度调整机构上下调整相对底座的倾斜度；所述支撑机构包括脚掌支撑板、小腿支撑板和转动关节，所述脚掌支撑板通过转动关节与小腿支撑板相连，所述小腿支撑板与倾斜度调整机构相连；所述驱动机构包括驱动单元、多根绳索和多个过线滑轮，所述驱动单元固定于底座上，所述脚掌支撑板至少在四个角处各固定一根所述绳索，至少在所述小腿支撑板和底座上固定设置至少一个所述过线滑轮，每根所述绳索依次绕过小腿支撑板上对应的过线滑轮和底座上对应的过线滑轮与所述驱动单元相连。

在一优选实施例中，所述驱动机构还包括多个弹性件，每个所述弹力件的一端接底座上每根绳索对应的过线滑轮，另一端与底座固定相连。

在一优选实施例中，所述驱动机构还包括多个拉力传感器，所述拉力传感器的一端接一所述弹性件，另一端与底座固定相连。

在一优选实施例中，所述倾斜度调整机构包括固定件和调整件，所述固定件一端与底座固定连接，另一端与小腿支撑板固定连接，所述调整件一端与小腿支撑板铰接，另一端与固定件滑动连接。

在一优选实施例中，所述转动关节包括冠状轴转动关节、矢状轴转动关节和垂直轴转动关节，所述冠状轴转动关节与脚掌支撑板转动连接且与矢状轴转动关节固定连接，所述垂直轴转动关节与矢状轴转动关节转动连接且与小腿支撑板固定连接。

在一优选实施例中，所述驱动机构还包括与驱动单元相连的电源单元和控制盒，所述电源单元和控制盒安装于底座上。