混联脚踝康复机及其使用方法与流程

本发明涉及一种混联脚踝康复机及其使用方法。

背景技术：

双足是人体最重要的肢体之一，双足支撑人体完成一系列的日常活动，而踝关节又是足部最重要的关节之一，踝关节是人体中负重最大的关节。由于年龄的增长，踝关节的恢复能力不断下降，磨损不断增加，影响着人们的日常生活，因此，需要对患者进行脚踝康复训练，研究表明，运动疗法是康复训练的主要方法之一，在合理的工作空间下完成运动任务，进而促进受损部位的修复。然而现有的的康复装置体积大，经常需要人工进行帮助完成康复训练，成本较高。

技术实现要素：

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的脚踝康复方式多采用人工操作，成本高，且不易控制力度和角度。

本发明的具体实施方案是：一种混联脚踝康复机，包括由旋转驱动装置驱动旋转的支撑平台，所述支撑平台上垂直设有三个或三个以上的纵向升降驱动装置，所述纵向升降驱动装置的上方球头铰接有用于放置脚部的动作平台。

进一步的，所述升降驱动装置包括丝杠螺母副及固定于支撑平台上的步进电机，所步进电机的输出轴设有驱动齿轮，所述驱动齿轮啮合有传动齿轮与丝杠螺纹配合实现丝杠的升降，所述丝杠上端球头铰接动作平台。

进一步的，所述旋转驱动装置包括驱动电机与驱动电机连接的电机减速器，所述电机减速器上端设有万向联轴器，所述联轴器上端经花键与一设置于支撑平台与动作平台之间的旋转平台配合，所述旋转平台上设有以供纵向升降驱动装置穿过的通孔，旋转平台上下方经支撑杆与支撑平台连接。

进一步的，所述旋转平台上竖直设置有连杆，所述连杆设有一对，一对连杆的之间通过摇杆连接，所述摇杆中部设有经上方设有S型连杆，所述S型连杆一端插入摇杆中部，另一端连接有设置于动作平台上方的踏板，所述S型连杆插入摇杆的一端为活动端以在踏板转动时同步实现旋转。

进一步的，纵向升降驱动装置设有3个且其中一个纵向升降驱动装置对应设置于踏板前端，另外两个对称设置于踏板后方两侧，3个纵向升降驱动装置沿圆周均布。

进一步的，所述支撑平台外周套设有环形基座，所述环形基座下方设有用于固定旋转驱动装置的凸台，环形基座与支撑平台配合面具有环形轨道。

进一步的，所述基座周侧设有镂空槽。

进一步的，所述踏板上设有摩擦橡胶垫。

本发明还包括一种混联脚踝康复机使用方法，包括上述的一种混联脚踝康复机，所述方法包括使患者脚踝绕X轴的旋转的跖屈及背屈运动，绕Y轴旋转运动的内翻及外翻运动，绕Z轴旋转运动定义为外展及内收运动：

（1）跖屈及背屈运动的实现：与基座垂直的三个纵向升降驱动装置通过控制步进电机的输出量来推动动作平台所对应位置上下运动，而控制旋转平台绕Z轴运动的电机减速器输出量为零，除此之外，位于动平台后侧的两个步进电机的输出量相同，而前侧的步进电机运动与其相反，当后侧的两个电机推动动作平台对应位置向上运动而前侧电机控制的动作平台对应位置向下运动时，实现跖屈运动；同样，当后侧的两个电机控制动作平台对应位置向下运动而前侧电机推动动作平台对应位置向上运动时，实现背屈运动。

（2）内翻及外翻运动的实现：位于脚掌前端的步进电机和控制旋转平台绕Z轴运动的电机减速器输出量为零，位于动作平台后侧的两个电机输出量恰好相反。当位于Y轴左侧的电机推动动作平台对应位置向上运动而右侧的电机控制的动作平台对应位置向下运动时，实现内翻运动；当位于Y轴左侧的电机控制的动作平台对应位置向下运动而右侧的电机推动动作平台对应位置向上运动时，实现外翻运动。

（3）外展及内收运动的实现：与基座相垂直的三个步进电机输出量均为零，而控制旋转平台绕Z轴运动的电机减速器输出量变化带动转动平台旋转，进而通过旋转平台带动动平台绕X轴旋转，实现外展及内收运动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该混联脚踝康复机构简单，体积小，质量轻，通过运动轨迹规划控制四个电机驱动，不仅可以实现患者脚踝康复的跖屈、背屈运动、内翻、外翻运动、外展、内收运动，还可以通过控制各电机输出量的相互配合变化来实现复杂的复合运动促进受损部位的修复。除此之外，机构在旋转平台下方设置了支撑杆，避免了电机的直接受力，将机构的所承受的重力和脚踝康复过程中的压力通过支撑杆传到了支撑平台上，可以满足患者脚踝康复各个阶段的需求可应用于家庭、医院、健身场所进行脚踝康复工作。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明驱动构件部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～2所示，一种混联脚踝康复机，包括由旋转驱动装置驱动旋转的支撑平台10，所述支撑平台10上垂直设有三个或三个以上的纵向升降驱动装置，所述纵向升降驱动装置的上方球头铰接有用于放置脚部的动作平台20，所述升降驱动装置包括丝杠螺母副及固定于支撑平台10上的步进电机110，所步进电机110的输出轴设有驱动齿轮，所述驱动齿轮啮合有传动齿轮与丝杠螺纹配合实现丝杠120的升降，所述丝杠上端球头121铰接动作平台。

当然实际应用中，纵向升降驱动装置还可以采用气缸或者其他升降机构。

本实施例中，所述旋转驱动装置包括驱动电机与驱动电机连接的电机减速器30，所述电机减速器30上端设有万向联轴器310，所述联轴器310上端经花键311与一设置于支撑平台10与动作平台20之间的旋转平台40配合，所述旋转平台40上设有以供纵向升降驱动装置穿过的通孔，旋转平台40上下方经支撑杆410与支撑平台10连接。

本实施例中，所述旋转平台40上竖直设置有连杆420，连杆420设有一对，一对连杆420的之间通过摇杆421连接，所述摇杆421中部设有经上方设有S型连杆430，所述S型连杆430一端插入摇杆421中部，另一端连接有设置于动作平台20上方的踏板50，所述S型连杆430插入摇杆421的一端为活动端以在踏板50转动时同步实现旋转。

本实施例中，纵向升降驱动装置设有3个且其中一个纵向升降驱动装置对应设置于踏板前端，另外两个对称设置于踏板后方两侧，3个纵向升降驱动装置沿圆周均布。

本实施例中，所述支撑平台外周套设有环形基座60，所述环形基座60下方设有用于固定旋转驱动装置的凸台，环形基座60与支撑平台10配合面具有环形轨道。

本实施例中，所述基座周侧及旋转平台40均设有弧形状的镂空槽70，镂空槽70的设计一方面可以减小重量节约材料，另一方面也方便线缆的设置。

本实施例中，为了提高摩擦力，所述踏板50上还设有摩擦橡胶垫或者鞋套。

本发明还包括一种混联脚踝康复机使用方法，包括上述的一种混联脚踝康复机，所述方法包括使患者脚踝绕X轴的旋转的跖屈及背屈运动，绕Y轴旋转运动的内翻及外翻运动，绕Z轴旋转运动定义为外展及内收运动：

（1）跖屈及背屈运动的实现：与基座垂直的三个纵向升降驱动装置通过控制步进电机的输出量来推动动作平台20所对应位置上下运动，而控制旋转平台40绕Z轴运动的电机减速器输出量为零，除此之外，位于动平台后侧的两个步进电机的输出量相同，而前侧的步进电机运动与其相反，当后侧的两个电机推动动作平台20对应位置向上运动而前侧电机控制的动作平台20对应位置向下运动时，实现跖屈运动；同样，当后侧的两个电机控制动作平台20对应位置向下运动而前侧电机推动动作平台20对应位置向上运动时，实现背屈运动。

（2）内翻及外翻运动的实现：位于脚掌前端的步进电机和控制旋转平台40绕Z轴运动的电机减速器输出量为零，位于动作平台20后侧的两个电机输出量恰好相反。当位于Y轴左侧的电机推动动作平台20对应位置向上运动而右侧的电机控制的动作平台20对应位置向下运动时，实现内翻运动；当位于Y轴左侧的电机控制的动作平台20对应位置向下运动而右侧的电机推动动作平台20对应位置向上运动时，实现外翻运动。

（3）外展及内收运动的实现：与基座相垂直的三个步进电机输出量均为零，而控制旋转平台40绕Z轴运动的电机减速器输出量变化带动转动平台旋转，进而通过旋转平台40带动动平台绕X轴旋转，实现外展及内收运动。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。