一种踝关节康复辅助装置的制作方法

本实用新型涉及一种医疗辅助康复装置，具体涉及一种柔顺的踝关节驱动康复辅助装置。

背景技术：

由于踝关节是人体的承重关节，人足在站立和行走时承担着身体的全部重力，尤其是在奔跑、跳跃和身体负重的时候，踝关节承受着巨大的载荷和冲击，因疾病或意外事故带来的踝关节运动障碍或损伤在日常生活中已是常见。临床治疗证明，外力辅助下的康复理疗能有效预防关节肌肉的萎缩，帮助实现肢体和关节机能的恢复，然而医护人员如理疗专家的短缺已不能满足日益增长的康复需求。

CN201168163Y公开了一种踝关节康复训练机器人，采用直流力矩驱动装置驱动，帮助患者进行踝关节康复训练。CN201310014261公开了一种主被动式踝关节康复器，采用直角坐标系形式，3个自由度分别实现踝关节不同的运动。

采用电缸并联机构具有结构简单、可达工作空间大、惯性小、制造成本低、易于进行结构变更等一系列优点，正被逐步应用于康复运动的主动控制中。因此发明一种基于电缸并联机构的康复装置以满足不同患者对踝关节的康复需求，为踝足关节损伤患者提供一种更安全可靠的康复设备，具有重要的实际意义。

近年来，基于生物学和生理学方面的研究表明，筋腱组织等柔性储能机构对人体行走的稳定性和能量效率具有极为重要的作用。而现有的装置都是刚性的驱动关节活动，而不能像人的踝关节那样具有柔顺性。柔顺的关节在运动过程中，交替地进行储存能量与释放能量，以将动能、重力势能和弹性势能进行转换，这样不但提高了人行走时能量的利用效率，还改善了对行走环境的适应性，因此，踝关节康复装置在驱动关节转动时应该是具有柔顺性的。综上所述，亟需一种穿戴轻巧、方便且能提供柔顺性的踝关节辅助康复装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种穿戴方便、结构简单、基于驱动、柔顺复合的踝关节康复辅助装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

本实用新型包括小腿连接机构、柔性驱动装置和脚部固定机构；所述的小腿连接机构包括小腿绑带、铰链座和复合转动铰链；小腿绑带的前部固定在铰链座上；所述的铰链座与两个复合转动铰链的后部均铰接；所述的柔性驱动装置由电缸、柔性机构和下部球头铰链组成；所述的柔性机构包括套筒、弹簧、弹簧挡板和套筒盖；电缸的输出杆与套筒盖构成滑动副；套筒的顶端与套筒盖通过螺纹连接，底端与下部球头铰链的顶端固定；电缸的输出杆伸入套筒内的端部通过螺母与弹簧挡板固定；所述弹簧挡板的顶部与套筒盖之间以及弹簧挡板的底部与套筒底部之间均设置弹簧；两个柔性驱动装置的电缸缸体分别与对应一个复合转动铰链的前部铰接；所述的脚部固定机构包括鞋底和脚部绑带；脚部绑带的两端固定在鞋底上；两个柔性驱动装置的下部球头铰链设置在脚部绑带两端，且下部球头铰链的底端均与脚部绑带球铰接。

所述复合转动铰链前部的铰接轴轴向为左右朝向，复合转动铰链后部的铰接轴轴向为前后朝向。

本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型在驱动端设置了弹性元件，有效增加了机构的柔顺性，更加应了患者的康复需求；

2、本实用新型结构简单，有效地降低了患者康复所需的成本，并且穿戴方便，康复时不受地点的限制；

3、本实用新型采用了电缸作为驱动装置，提高装置的可控性，具有高效、相应速度快等特点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构立体图；

图2是本实用新型的机构运动简图；

图3是本实用新型的柔性驱动装置示意图；

图4是踝关节运动示意图；

图5是本实用新型的穿戴示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、2和3所示，一种踝关节康复辅助装置，包括小腿连接机构、柔性驱动装置和脚部固定机构；小腿连接机构包括小腿绑带5、铰链座8和复合转动铰链1；小腿绑带5的前部固定在铰链座8上；铰链座8与两个复合转动铰链1的后部均铰接；穿戴时需将小腿绑带5先穿戴于小腿并缚紧，起到固定和支撑的作用；柔性驱动装置由电缸2、柔性机构3和下部球头铰链7组成；柔性机构3包括套筒9、弹簧12、弹簧挡板13和套筒盖14；电缸2的输出杆11与套筒盖14构成滑动副；套筒9的顶端与套筒盖14通过螺纹连接，底端与下部球头铰链7的顶端固定；电缸的输出杆11伸入套筒9内的端部通过螺母10与弹簧挡板13固定；弹簧挡板13的顶部与套筒盖14之间以及弹簧挡板13的底部与套筒9底部之间均设置弹簧12，弹簧12为输出杆11伸缩提供柔性，套筒盖14可对弹簧12进行预拧紧。两个柔性驱动装置的电缸2缸体分别与对应一个复合转动铰链1的前部铰接。脚部固定机构包括鞋底4和脚部绑带6；脚部绑带6的两端固定在鞋底4上，脚部绑带6可调节松紧；两个柔性驱动装置的下部球头铰链7设置在脚部绑带6两端，且下部球头铰链7的底端均与脚部绑带6球铰接。

复合转动铰链1前部的铰接轴轴向为左右朝向，复合转动铰链1后部的铰接轴轴向为前后朝向。

该踝关节康复辅助装置的工作原理如下:

如图4所示，人体的踝关节运动主要由内翻/外翻、背伸/跖屈等动作组成，在进行康复训练时，康复装置需辅助患者完成以上动作。

如图1和5所示，两个柔性驱动装置的电缸2可以带动输出杆11进行伸缩运动，当两根输出杆11同步伸缩时可实现脚部的背伸和跖屈，当两根连杆11差动运作时可带动脚部进行内翻和外翻，根据电缸2不同的速度调节可适应患者不同的康复需求。当输出杆11伸缩时，套筒9里的弹簧12产生的弹力和拉力可起到一定缓冲的作用，避免康复训练时电缸过快的机械运动给患者带来二次伤害。当患者的脚部受到外力冲击时，弹簧12的缓冲也能够起到一定的保护作用。当患者站立时，两根输出杆11同步伸长，直接起到支撑作用，减轻站立对踝关节的负担。

本实用新型的踝关节康复辅助装置，运动关节部位采用复合转动铰链和球头铰链连接，避免机构运动时产生约束：复合转动铰链1连接电缸和小腿绑带5上的铰链座8，下部球头铰链7连接柔性机构的套筒9和脚部固定机构的脚部绑带6。