踝关节康复机器人的传动机构的制作方法

本发明涉及康复训练用机器人，尤其涉及踝关节康复机器人，具体涉及踝关节康复机器人的传动机构。

背景技术：

踝关节损伤是一种常见的骨关节损伤，且发生率较高。临床治疗证实：功能性康复训练可缩短病人康复时间，加速组织愈合，并能有效预防医治后踝关节不稳引发的二次受伤。功能性康复训练包括踝关节的背屈、跖屈、内翻和外翻练习，传统练习是通过医务人员陪同进行的，随着科技的发展，踝关节康复机器人也应运而生，不仅解放了医务人员，更为患者带来了福音。踝关节康复机器人主要包括传动机构、驱动机构、控制机构和供电机构，现有的传动机构通配性差，由于患者个体差异，患者的踝关节转动中心与传动机构末端的动平台的转动中心不重合，易产生伴随运动，造成患者二次损伤；同时传动机构整体构结构复杂，加工制造、装配和维护较为不便，影响踝关节康复机器人的推广使用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了踝关节康复机器人的传动机构，其能解决现有传动机构通配性差，易造成患者二次损伤，以及结构复杂，生产和维护成本较高的技术问题。

其技术方案是这样的，踝关节康复机器人的传动机构，其特征在于：其包括2r1t并联机构和二维移动机构；

所述2r1t并联机构包括动平台和中间过渡平台，所述动平台和所述中间过渡平台的x轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链连接、两者y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链连接，以带动动平台沿x轴、y轴转动和沿z轴移动；

所述二维移动机构包括第三支链，所述第三支链连接所述中间过渡平台，以带动中间过渡平台和所述动平台沿x轴、y轴移动。

进一步的，所述第一支链包括第一连杆，所述第一连杆的一端通过第一转动副连接所述中间过渡平台、所述第一连杆的另一端通过第一移动副与所述第二连杆的一端连接，所述第二连杆的另一端通过第二移动副与所述第三连杆的一端连接，所述第三连杆的另一端通过第二转动副与所述动平台连接；

所述第二支链包括第四连杆，所述第四连杆的一端通过第三转动副连接所述中间过渡平台、所述第四连杆的另一端通过第四转动副连接第五连杆的一端，所述第五连杆的另一端通过第五转动副连接第六连杆的一端，所述第六连杆的另一端通过第六转动副连接所述动平台；

所述第一转动副、所述第六转动副的轴线沿y轴设置，所述第二移动副、所述第二转动副、所述第三转动副、第四转动副和第五转动副的轴线沿x轴设置，所述第一移动副的轴线沿z轴设置。

进一步的，所述第三支链包括定平台，所述定平台通过第三移动副连接第七连杆一端，所述第七连杆另一端通过第四移动副连接所述中间过渡平台；

所述第三移动副的轴线沿x轴设置，所述第四移动副的轴线沿y轴设置。

更进一步的，所述第三支链设有一对，并呈中心对称分布。

进一步的，所述动平台设有脚掌型腔。

本发明通过2r1t并联机构的二维转动实现患者踝关节的背屈、跖屈、内翻和外翻练习；通过2r1t并联机构的z轴移动配合二维移动机构x轴、y轴移动，使得患者踝关节的转动中心与2r1t并联机构的二维转动中心重合，从根本上杜绝伴随移动的产生，防止对患者造成二次损伤；同时，传动机构整体结构简单、稳定性好，加工制造、装配和维护简单，能够促进踝关节康复机器人的推广使用。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1中2r1t并联机构的结构示意图。

图3是图1中二维移动机构的仰视结构示意图。

附图标记：10-动平台；20-中间过渡平台，21-平台框体，22-外支撑杆，23-内支撑杆；30a、30b-第一支链，31-第一连杆，32-第一转动副，33-第一移动副，34-第二连杆，35-第二移动副，36-第三连杆，37-第二转动副；40a、40b-第二支链，41-第四连杆，42-第三转动副，43-第四转动副，44-第五连杆，45-第五转动副，46-第六连杆，47-第六转动副；50a、50b-第三支链，51-定平台，52-第三移动副，53-第七连杆，54-第四移动副。

具体实施方式

踝关节康复机器人的传动机构，如图1~图3所示，其包括2r1t并联机构和二维移动机构；

2r1t并联机构包括动平台10和中间过渡平台20，动平台10和中间过渡平台20的x轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链30a、30b连接、两者y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链40a、40b连接，以带动动平台10沿x轴、y轴转动和沿z轴移动；

二维移动机构包括第三支链50a、50b，第三支链50a、50b连接中间过渡平台20，以带动中间过渡平台20和动平台10沿x轴、y轴移动。

第一支链30a、30b包括第一连杆31，第一连杆31的一端通过第一转动副32连接中间过渡平台20、第一连杆31的另一端通过第一移动副33与第二连杆34的一端连接，第二连杆34的另一端通过第二移动副35与第三连杆36的一端连接，第三连杆36的另一端通过第二转动副37与动平台10连接；

第二支链40a、40b包括第四连杆41，第四连杆41的一端通过第三转动副42连接中间过渡平台20、第四连杆41的另一端通过第四转动副43连接第五连杆44的一端，第五连杆44的另一端通过第五转动副45连接第六连杆46的一端，第六连杆46的另一端通过第六转动副47连接动平台10；

第一转动副32、第六转动副47的轴线沿y轴设置，第二移动副35、第二转动副37、第三转动副42、第四转动副43和第五转动副45的轴线沿x轴设置，第一移动副33的轴线沿z轴设置。

第三支链50a、50b包括定平台51，定平台51通过第三移动副52连接第七连杆53一端，第七连杆53另一端通过第四移动副54连接中间过渡平台20；

第三移动副52的轴线沿x轴设置，第四移动副54的轴线沿y轴设置。

第三支链50a、50b设有一对，并以中间过渡平台20的中心对称分布，也可仅设一个。

动平台10包括动平台主体，动平台主体开设有脚掌型腔，中间过渡平台20包括矩形框架主体21，矩形框架主体的内周设有与第四移动副连接的内支撑杆23、其外周设有与第一转动副32、第三转动副42连接的外支撑杆22。

上述2r1t并联机构中可选择第一支链的第一移动副33为主动副，控制动平台10沿着z轴方向移动；选取第一支链的第二转动副37为主动副或选取第二支链的第六转动副47为主动副，控制动平台分别绕着x轴或y轴转动；上述二维移动机构中，选取第三支链的第三移动副52、第四移动副54为主动副，控制动平台分别沿着x轴、y轴移动。最终得到该机构三移两转一对一的输入与输出运动关系，实现踝关节的背屈、跖屈、内翻、外翻，从而达到康复训练所需的要求。

技术特征：

技术总结
本发明提供了踝关节康复机器人的传动机构，其能解决现有传动机构通配性差，易造成患者二次损伤，以及结构复杂，生产和维护成本较高的技术问题。其包括2R1T并联机构和二维移动机构；2R1T并联机构包括动平台和中间过渡平台，动平台和中间过渡平台的X轴方向的两端通过一对对称设置的第一支链连接、两者Y轴方向的两端通过一对对称设置的第二支链连接，以带动动平台沿X轴、Y轴转动和沿Z轴移动；二维移动机构包括第三支链，第三支链连接中间过渡平台，以带动中间过渡平台和动平台沿X轴、Y轴移动。

技术研发人员：曹毅;葛姝翌;王兆东;朱景原;董虎;王见;周辉;陈延斌;桂和利
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2017.03.27
技术公布日：2017.07.28