混聯腳踝康復機及其使用方法與流程
2023-12-08 01:07:06 2
本發明涉及一種混聯腳踝康復機及其使用方法。
背景技術：
雙足是人體最重要的肢體之一，雙足支撐人體完成一系列的日常活動，而踝關節又是足部最重要的關節之一，踝關節是人體中負重最大的關節。由於年齡的增長，踝關節的恢復能力不斷下降，磨損不斷增加，影響著人們的日常生活，因此，需要對患者進行腳踝康復訓練，研究表明，運動療法是康復訓練的主要方法之一，在合理的工作空間下完成運動任務，進而促進受損部位的修復。然而現有的的康復裝置體積大，經常需要人工進行幫助完成康復訓練，成本較高。
技術實現要素：
本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是現有的腳踝康複方式多採用人工操作，成本高，且不易控制力度和角度。
本發明的具體實施方案是：一種混聯腳踝康復機，包括由旋轉驅動裝置驅動旋轉的支撐平臺，所述支撐平臺上垂直設有三個或三個以上的縱向升降驅動裝置，所述縱向升降驅動裝置的上方球頭鉸接有用於放置腳部的動作平臺。
進一步的，所述升降驅動裝置包括絲槓螺母副及固定於支撐平臺上的步進電機，所步進電機的輸出軸設有驅動齒輪，所述驅動齒輪嚙合有傳動齒輪與絲槓螺紋配合實現絲槓的升降，所述絲槓上端球頭鉸接動作平臺。
進一步的，所述旋轉驅動裝置包括驅動電機與驅動電機連接的電機減速器，所述電機減速器上端設有萬向聯軸器，所述聯軸器上端經花鍵與一設置於支撐平臺與動作平臺之間的旋轉平臺配合，所述旋轉平臺上設有以供縱向升降驅動裝置穿過的通孔，旋轉平臺上下方經支撐杆與支撐平臺連接。
進一步的，所述旋轉平臺上豎直設置有連杆，所述連杆設有一對，一對連杆的之間通過搖杆連接，所述搖杆中部設有經上方設有S型連杆，所述S型連杆一端插入搖杆中部，另一端連接有設置於動作平臺上方的踏板，所述S型連杆插入搖杆的一端為活動端以在踏板轉動時同步實現旋轉。
進一步的，縱向升降驅動裝置設有3個且其中一個縱向升降驅動裝置對應設置於踏板前端，另外兩個對稱設置於踏板後方兩側，3個縱向升降驅動裝置沿圓周均布。
進一步的，所述支撐平臺外周套設有環形基座，所述環形基座下方設有用於固定旋轉驅動裝置的凸臺，環形基座與支撐平臺配合面具有環形軌道。
進一步的，所述基座周側設有鏤空槽。
進一步的，所述踏板上設有摩擦橡膠墊。
本發明還包括一種混聯腳踝康復機使用方法，包括上述的一種混聯腳踝康復機，所述方法包括使患者腳踝繞X軸的旋轉的蹠屈及背屈運動，繞Y軸旋轉運動的內翻及外翻運動，繞Z軸旋轉運動定義為外展及內收運動：
（1）蹠屈及背屈運動的實現：與基座垂直的三個縱向升降驅動裝置通過控制步進電機的輸出量來推動動作平臺所對應位置上下運動，而控制旋轉平臺繞Z軸運動的電機減速器輸出量為零，除此之外，位於動平臺後側的兩個步進電機的輸出量相同，而前側的步進電機運動與其相反，當後側的兩個電機推動動作平臺對應位置向上運動而前側電機控制的動作平臺對應位置向下運動時，實現蹠屈運動；同樣，當後側的兩個電機控制動作平臺對應位置向下運動而前側電機推動動作平臺對應位置向上運動時，實現背屈運動。
（2）內翻及外翻運動的實現：位於腳掌前端的步進電機和控制旋轉平臺繞Z軸運動的電機減速器輸出量為零，位於動作平臺後側的兩個電機輸出量恰好相反。當位於Y軸左側的電機推動動作平臺對應位置向上運動而右側的電機控制的動作平臺對應位置向下運動時，實現內翻運動；當位於Y軸左側的電機控制的動作平臺對應位置向下運動而右側的電機推動動作平臺對應位置向上運動時，實現外翻運動。
（3）外展及內收運動的實現：與基座相垂直的三個步進電機輸出量均為零，而控制旋轉平臺繞Z軸運動的電機減速器輸出量變化帶動轉動平臺旋轉，進而通過旋轉平臺帶動動平臺繞X軸旋轉，實現外展及內收運動。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：該混聯腳踝康復機構簡單，體積小，質量輕，通過運動軌跡規劃控制四個電機驅動，不僅可以實現患者腳踝康復的蹠屈、背屈運動、內翻、外翻運動、外展、內收運動，還可以通過控制各電機輸出量的相互配合變化來實現複雜的複合運動促進受損部位的修復。除此之外，機構在旋轉平臺下方設置了支撐杆，避免了電機的直接受力，將機構的所承受的重力和腳踝康復過程中的壓力通過支撐杆傳到了支撐平臺上，可以滿足患者腳踝康復各個階段的需求可應用於家庭、醫院、健身場所進行腳踝康復工作。
附圖說明
圖1為本發明結構示意圖。
圖2為本發明驅動構件部分結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細的說明。
如圖1～2所示，一種混聯腳踝康復機，包括由旋轉驅動裝置驅動旋轉的支撐平臺10，所述支撐平臺10上垂直設有三個或三個以上的縱向升降驅動裝置，所述縱向升降驅動裝置的上方球頭鉸接有用於放置腳部的動作平臺20，所述升降驅動裝置包括絲槓螺母副及固定於支撐平臺10上的步進電機110，所步進電機110的輸出軸設有驅動齒輪，所述驅動齒輪嚙合有傳動齒輪與絲槓螺紋配合實現絲槓120的升降，所述絲槓上端球頭121鉸接動作平臺。
當然實際應用中，縱向升降驅動裝置還可以採用氣缸或者其他升降機構。
本實施例中，所述旋轉驅動裝置包括驅動電機與驅動電機連接的電機減速器30，所述電機減速器30上端設有萬向聯軸器310，所述聯軸器310上端經花鍵311與一設置於支撐平臺10與動作平臺20之間的旋轉平臺40配合，所述旋轉平臺40上設有以供縱向升降驅動裝置穿過的通孔，旋轉平臺40上下方經支撐杆410與支撐平臺10連接。
本實施例中，所述旋轉平臺40上豎直設置有連杆420，連杆420設有一對，一對連杆420的之間通過搖杆421連接，所述搖杆421中部設有經上方設有S型連杆430，所述S型連杆430一端插入搖杆421中部，另一端連接有設置於動作平臺20上方的踏板50，所述S型連杆430插入搖杆421的一端為活動端以在踏板50轉動時同步實現旋轉。
本實施例中，縱向升降驅動裝置設有3個且其中一個縱向升降驅動裝置對應設置於踏板前端，另外兩個對稱設置於踏板後方兩側，3個縱向升降驅動裝置沿圓周均布。
本實施例中，所述支撐平臺外周套設有環形基座60，所述環形基座60下方設有用於固定旋轉驅動裝置的凸臺，環形基座60與支撐平臺10配合面具有環形軌道。
本實施例中，所述基座周側及旋轉平臺40均設有弧形狀的鏤空槽70，鏤空槽70的設計一方面可以減小重量節約材料，另一方面也方便線纜的設置。
本實施例中，為了提高摩擦力，所述踏板50上還設有摩擦橡膠墊或者鞋套。
本發明還包括一種混聯腳踝康復機使用方法，包括上述的一種混聯腳踝康復機，所述方法包括使患者腳踝繞X軸的旋轉的蹠屈及背屈運動，繞Y軸旋轉運動的內翻及外翻運動，繞Z軸旋轉運動定義為外展及內收運動：
（1）蹠屈及背屈運動的實現：與基座垂直的三個縱向升降驅動裝置通過控制步進電機的輸出量來推動動作平臺20所對應位置上下運動，而控制旋轉平臺40繞Z軸運動的電機減速器輸出量為零，除此之外，位於動平臺後側的兩個步進電機的輸出量相同，而前側的步進電機運動與其相反，當後側的兩個電機推動動作平臺20對應位置向上運動而前側電機控制的動作平臺20對應位置向下運動時，實現蹠屈運動；同樣，當後側的兩個電機控制動作平臺20對應位置向下運動而前側電機推動動作平臺20對應位置向上運動時，實現背屈運動。
（2）內翻及外翻運動的實現：位於腳掌前端的步進電機和控制旋轉平臺40繞Z軸運動的電機減速器輸出量為零，位於動作平臺20後側的兩個電機輸出量恰好相反。當位於Y軸左側的電機推動動作平臺20對應位置向上運動而右側的電機控制的動作平臺20對應位置向下運動時，實現內翻運動；當位於Y軸左側的電機控制的動作平臺20對應位置向下運動而右側的電機推動動作平臺20對應位置向上運動時，實現外翻運動。
（3）外展及內收運動的實現：與基座相垂直的三個步進電機輸出量均為零，而控制旋轉平臺40繞Z軸運動的電機減速器輸出量變化帶動轉動平臺旋轉，進而通過旋轉平臺40帶動動平臺繞X軸旋轉，實現外展及內收運動。
同時，上述本發明如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結構件，那麼，除另有聲明外，固定連接可以理解為：能夠拆卸地固定連接( 例如使用螺栓或螺釘連接)，也可以理解為：不可拆卸的固定連接(例如鉚接、焊接)，當然，互相固定連接也可以為一體式結構( 例如使用鑄造工藝一體成形製造出來) 所取代(明顯無法採用一體成形工藝除外)。
另外，上述本發明公開的任一技術方案中所應用的用於表示位置關係或形狀的術語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態或形狀。
本發明提供的任一部件既可以是由多個單獨的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝製造出來的單獨部件。
最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。