踝關節康復機器人的傳動機構的製作方法

2023-10-07 02:33:39 2

本發明涉及康復訓練用機器人，尤其涉及踝關節康復機器人，具體涉及踝關節康復機器人的傳動機構。

背景技術：

踝關節損傷是一種常見的骨關節損傷，且發生率較高。臨床治療證實：功能性康復訓練可縮短病人康復時間，加速組織癒合，並能有效預防醫治後踝關節不穩引發的二次受傷。功能性康復訓練包括踝關節的背屈、蹠屈、內翻和外翻練習，傳統練習是通過醫務人員陪同進行的，隨著科技的發展，踝關節康復機器人也應運而生，不僅解放了醫務人員，更為患者帶來了福音。踝關節康復機器人主要包括傳動機構、驅動機構、控制機構和供電機構，現有的傳動機構通配性差，由於患者個體差異，患者的踝關節轉動中心與傳動機構末端的動平臺的轉動中心不重合，易產生伴隨運動，造成患者二次損傷；同時傳動機構整體構結構複雜，加工製造、裝配和維護較為不便，影響踝關節康復機器人的推廣使用。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供了踝關節康復機器人的傳動機構，其能解決現有傳動機構通配性差，易造成患者二次損傷，以及結構複雜，生產和維護成本較高的技術問題。

其技術方案是這樣的，踝關節康復機器人的傳動機構，其特徵在於：其包括2r1t並聯機構和二維移動機構；

所述2r1t並聯機構包括動平臺和中間過渡平臺，所述動平臺和所述中間過渡平臺的x軸方向的兩端通過一對對稱設置的第一支鏈連接、兩者y軸方向的兩端通過一對對稱設置的第二支鏈連接，以帶動動平臺沿x軸、y軸轉動和沿z軸移動；

所述二維移動機構包括第三支鏈，所述第三支鏈連接所述中間過渡平臺，以帶動中間過渡平臺和所述動平臺沿x軸、y軸移動。

進一步的，所述第一支鏈包括第一連杆，所述第一連杆的一端通過第一轉動副連接所述中間過渡平臺、所述第一連杆的另一端通過第一移動副與所述第二連杆的一端連接，所述第二連杆的另一端通過第二移動副與所述第三連杆的一端連接，所述第三連杆的另一端通過第二轉動副與所述動平臺連接；

所述第二支鏈包括第四連杆，所述第四連杆的一端通過第三轉動副連接所述中間過渡平臺、所述第四連杆的另一端通過第四轉動副連接第五連杆的一端，所述第五連杆的另一端通過第五轉動副連接第六連杆的一端，所述第六連杆的另一端通過第六轉動副連接所述動平臺；

所述第一轉動副、所述第六轉動副的軸線沿y軸設置，所述第二移動副、所述第二轉動副、所述第三轉動副、第四轉動副和第五轉動副的軸線沿x軸設置，所述第一移動副的軸線沿z軸設置。

進一步的，所述第三支鏈包括定平臺，所述定平臺通過第三移動副連接第七連杆一端，所述第七連杆另一端通過第四移動副連接所述中間過渡平臺；

所述第三移動副的軸線沿x軸設置，所述第四移動副的軸線沿y軸設置。

更進一步的，所述第三支鏈設有一對，並呈中心對稱分布。

進一步的，所述動平臺設有腳掌型腔。

本發明通過2r1t並聯機構的二維轉動實現患者踝關節的背屈、蹠屈、內翻和外翻練習；通過2r1t並聯機構的z軸移動配合二維移動機構x軸、y軸移動，使得患者踝關節的轉動中心與2r1t並聯機構的二維轉動中心重合，從根本上杜絕伴隨移動的產生，防止對患者造成二次損傷；同時，傳動機構整體結構簡單、穩定性好，加工製造、裝配和維護簡單，能夠促進踝關節康復機器人的推廣使用。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖。

圖2是圖1中2r1t並聯機構的結構示意圖。

圖3是圖1中二維移動機構的仰視結構示意圖。

附圖標記：10-動平臺；20-中間過渡平臺，21-平臺框體，22-外支撐杆，23-內支撐杆；30a、30b-第一支鏈，31-第一連杆，32-第一轉動副，33-第一移動副，34-第二連杆，35-第二移動副，36-第三連杆，37-第二轉動副；40a、40b-第二支鏈，41-第四連杆，42-第三轉動副，43-第四轉動副，44-第五連杆，45-第五轉動副，46-第六連杆，47-第六轉動副；50a、50b-第三支鏈，51-定平臺，52-第三移動副，53-第七連杆，54-第四移動副。

具體實施方式

踝關節康復機器人的傳動機構，如圖1~圖3所示，其包括2r1t並聯機構和二維移動機構；

2r1t並聯機構包括動平臺10和中間過渡平臺20，動平臺10和中間過渡平臺20的x軸方向的兩端通過一對對稱設置的第一支鏈30a、30b連接、兩者y軸方向的兩端通過一對對稱設置的第二支鏈40a、40b連接，以帶動動平臺10沿x軸、y軸轉動和沿z軸移動；

二維移動機構包括第三支鏈50a、50b，第三支鏈50a、50b連接中間過渡平臺20，以帶動中間過渡平臺20和動平臺10沿x軸、y軸移動。

第一支鏈30a、30b包括第一連杆31，第一連杆31的一端通過第一轉動副32連接中間過渡平臺20、第一連杆31的另一端通過第一移動副33與第二連杆34的一端連接，第二連杆34的另一端通過第二移動副35與第三連杆36的一端連接，第三連杆36的另一端通過第二轉動副37與動平臺10連接；

第二支鏈40a、40b包括第四連杆41，第四連杆41的一端通過第三轉動副42連接中間過渡平臺20、第四連杆41的另一端通過第四轉動副43連接第五連杆44的一端，第五連杆44的另一端通過第五轉動副45連接第六連杆46的一端，第六連杆46的另一端通過第六轉動副47連接動平臺10；

第一轉動副32、第六轉動副47的軸線沿y軸設置，第二移動副35、第二轉動副37、第三轉動副42、第四轉動副43和第五轉動副45的軸線沿x軸設置，第一移動副33的軸線沿z軸設置。

第三支鏈50a、50b包括定平臺51，定平臺51通過第三移動副52連接第七連杆53一端，第七連杆53另一端通過第四移動副54連接中間過渡平臺20；

第三移動副52的軸線沿x軸設置，第四移動副54的軸線沿y軸設置。

第三支鏈50a、50b設有一對，並以中間過渡平臺20的中心對稱分布，也可僅設一個。

動平臺10包括動平臺主體，動平臺主體開設有腳掌型腔，中間過渡平臺20包括矩形框架主體21，矩形框架主體的內周設有與第四移動副連接的內支撐杆23、其外周設有與第一轉動副32、第三轉動副42連接的外支撐杆22。

上述2r1t並聯機構中可選擇第一支鏈的第一移動副33為主動副，控制動平臺10沿著z軸方向移動；選取第一支鏈的第二轉動副37為主動副或選取第二支鏈的第六轉動副47為主動副，控制動平臺分別繞著x軸或y軸轉動；上述二維移動機構中，選取第三支鏈的第三移動副52、第四移動副54為主動副，控制動平臺分別沿著x軸、y軸移動。最終得到該機構三移兩轉一對一的輸入與輸出運動關係，實現踝關節的背屈、蹠屈、內翻、外翻，從而達到康復訓練所需的要求。