本发明涉及一种用vr模拟步行的脚踝康复并联机器人。
背景技术：
传统的足踝部康复装置是以固定踝关节、通过减少踝关节在日常生活中的活动范围来减少对踝关节的二次损伤，以起到康复和保护作用。
但是当踝部扭伤严重时，在康复的过程需要进行脚踝灵活性训练，即让踝关节在一定范围内进行运动。传统的踝部固定方法，虽然能保护患处的稳定状态，但减少关节的运动能力，并不能达到最好的康复效果，而且长期的佩戴这种受力集中且限制活动的康复支具容易导致血液不流通，肌肉僵化，肿胀刺痛，非常不舒适。
在机械结构上，目前出现的六自由度脚踝康复机器人，其机械结构复杂，对于最多只有三自由度的人的踝关节来说，六自由度虽然可以对足踝部的位姿进行精确调整，但增加的多余自由度还是会增加康复训练系统的复杂性，并且导致康复装置体积过大，重量增加，也会导致的患处负荷增加，降低了穿着的舒适性。
在控制方式上，简单的通过驱动器增加踝部的运动范围，有可能对患者患处造成二次损伤，如不能很好的根据患者患处的位置及严重性合理的制定康复训练计划，轻则对患处起不到有效的康复作用，严重的则会给患者造成痛苦或二次损伤。
技术实现要素：
为解决上述技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种用vr模拟步行的脚踝康复并联机器人，其至少具有易穿戴，易拆卸，更轻便，结构简单可靠、更舒适更稳固的固定受伤足踝部，康复训练更便捷等优点。本发明与vr技术相结合，通过模拟真实的运动场景，结合康复模具模拟步态运动实现恢复或矫正使用者步态的功能。
具体发明内容如下：
一种用vr模拟步行的脚踝康复并联机器人，其特征在于，包括上平台、中平台和下平台，所述上平台通过左右两侧第一电动推杆连接于下平台，所述中平台通过左右两侧第二电动推杆连接于下平台，所述第一电动推杆和第二电动推杆的端部设有压力传感器，所述下平台内嵌有陀螺仪和地磁传感器，所述压力传感器、陀螺仪和地磁传感器通过获取数据生成vr虚拟影像，通过vr技术模拟真实的运动场景，实现恢复或矫正使用者步态的功能。
所述第一电动推杆和第二电动推杆为一种直线电机。
上平台和中平台都是用于固定小腿，属于定平台，下平台用于固定足部，属于动平台。基于力传导的双向性分层式的机械结构可以分担集中固定所造成的压力负荷，在上下平台基础上增加一个中平台，使上、中两平台分别固定两组直线电机，在保持原来一体式的自由度的同时，最大程度提升佩戴者的舒适度。
优选的，所述上平台由第一小腿固定套筒和第一固定架组成，所述第一固定架通过虎克绞与所述第一电动推杆一端固定连接，所述压力传感器设于所述虎克绞与所述第一电动推杆的连接处，所述第一小腿固定套筒通过芭扣调整松紧，以便适应不同腿型。第一固定架由刚性材料制成。
优选的，所述第一固定架上设有水平排列的若干插孔，用于改变所述虎克绞的固定位置。通过变换直线电机一端虎克铰的固定位置，调节直线电机的施力角度，以便更舒适地佩戴。
优选的，所述中平台由第二小腿固定套筒和第二固定架组成，所述第二固定架通过虎克绞与所述第二电动推杆一端固定连接，所述压力传感器设于所述虎克绞与所述第二电动推杆的连接处，所述第二小腿固定套筒通过芭扣调整松紧。所述第二固定架由刚性材料制成。中平台主要起分担集中固定所造成的压力负荷、增强固定小腿的效果。
优选的，所述第二小腿固定套筒由透气材料构成。
优选的，所述第二固定架上设有水平排列的若干插孔，用于改变所述虎克绞的固定位置。
优选的，所述下平台由足底平台、第三固定架和柔性足部固定部组成，所述柔性足部固定部通过芭扣调整松紧，在裹紧脚掌的同时对踝部进行保护性施压。
优选的，所述足底平台由跖趾部和脚踵部组成，所述第三固定架分布于所述跖趾部和脚踵部两侧。
优选的，所述分布于跖趾部的第三固定架通过球绞与第一电动推杆一端固定连接，所述分布于脚踵部的第三固定架通过球绞与第二电动推杆一端固定连接。
优选的，所述跖趾部和脚踵部之间通过一伸缩件连接，以适应不同的脚型。
有益效果：
本发明采用了上中下分层的并联机构，基于力传导的双向性分层式的机械结构，可以分担集中固定所造成的压力负荷，在并联机构基础上增加一个中平台，使上、中两平台分别固定两组直线电机，在保持原来一体式的自由度的同时，最大程度提升佩戴者的舒适度。本发明与vr技术相结合，通过模拟真实的运动场景，实现恢复或矫正使用者步态的功能。本发明基于vr技术辅助康复，通过vr虚拟影像，模拟真实的走路，运动场景，通过装置与vr影像的同步模拟，配合该装置实时模拟步态运动，辅助患者恢复或矫正到标准的走路和运动姿态。训练时，患者需要由龙门架吊起使足部悬空，配合该康复装置进行模拟真实步态的康复训练，有助于恢复走路机能，锻炼相关肌群力量，有利于神经知觉重建。
本发明所述康复机器人负重的对抗性康复训练模式，在使用者使用该装置实现踝部机能康复训练时，适当增加其活动负载以恢复康复者相关肌肉力量或增加其相关肌群力量。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的立体透视结构示意图。
附图标记：
1、上平台，2、中平台，3、下平台，4、第一电动推杆，5、第二电动推杆，6、伸缩件，11、第一小腿固定套筒，12、第一固定架，21、第二小腿固定套筒，22、第二固定架，31、足底平台，32、第三固定架，33、柔性足部固定部，311、跖趾部，312、脚踵部
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明：
如图1所示，本发明所述用vr模拟步行的脚踝康复并联机器人，包括上平台1、中平台2和下平台3，所述上平台1通过左右两侧第一电动推杆4连接于下平台3，所述中平台2通过左右两侧第二电动推杆5连接于下平台3，所述第一电动推杆4和第二电动推杆5的端部设有压力传感器，所述下平台3内嵌有陀螺仪和地磁传感器，所述压力传感器、陀螺仪和地磁传感器通过获取数据生成vr虚拟影像，通过vr技术模拟真实的运动场景，实现恢复或矫正使用者步态的功能。
所述第一电动推杆4和第二电动推杆5为一种直线电机。
上平台1和中平台2都是用于固定小腿，属于定平台，下平台3用于固定足部，属于动平台。基于力传导的双向性分层式的机械结构可以分担集中固定所造成的压力负荷，在上、下平台基础上增加一个中平台2，使上、中两平台分别固定两组直线电机，在保持原来一体式的自由度的同时，最大程度提升佩戴者的舒适度。
本发明的一优选实施例中，所述上平台1由第一小腿固定套筒11和第一固定架12组成，所述第一固定架12虎克绞与所述第一电动推杆4一端固定连接，所述压力传感器设于所述虎克绞与所述第一电动推杆4的连接处，所述第一小腿固定套筒11通过芭扣调整松紧，以便适应不同腿型。第一固定架12由刚性材料制成，所述刚性材料可选自金属，如不锈钢、铝等或碳纤维。
本发明的一优选实施例中，所述第一固定架12上设有水平排列的若干插孔，用于改变所述虎克绞的固定位置。通过变换直线电机一端虎克铰的固定位置，调节直线电机的施力角度，以便更舒适地佩戴。
本发明的一优选实施例中，所述中平台2由第二小腿固定套筒21和第二固定架22组成，所述第二固定架22通过虎克绞与所述第二电动推杆5一端固定连接，所述压力传感器设于所述虎克绞与所述第二电动推杆5的连接处，所述第二小腿固定套21筒通过芭扣调整松紧。所述第二固定架22由刚性材料制成。中平台2主要起分担集中固定所造成的压力负荷、增强固定小腿的效果。
本发明的一优选实施例中，所述第二小腿固定套筒21由透气材料构成。所述透气材料可选自网布、sympa-tex、牛皮鞋面革、天然织物等。
本发明的一优选实施例中，所述第二固定架22上设有水平排列的若干插孔，用于改变所述虎克绞的固定位置。
本发明的一优选实施例中，所述下平台3由足底平台31、第三固定架32和柔性足部固定部33组成，所述柔性足部固定部33通过芭扣调整松紧，在裹紧脚掌的同时对踝部进行保护性施压。
本发明的一优选实施例中，所述足底平台31由跖趾部311和脚踵部312组成，所述第三固定架32分布于所述跖趾部311和脚踵部312两侧。
本发明的一优选实施例中，所述分布于跖趾部311的第三固定架32通过球绞与第一电动推杆4一端固定连接，所述分布于脚踵部312的第三固定架32通过球绞与第二电动推杆5一端固定连接。
本发明的一优选实施例中，所述跖趾部311和脚踵部312之间通过一伸缩件6连接，以适应不同大小尺寸的足部的患者穿戴，适用范围更广，使本发明的利用率更高。
在示教复现的康复模式下，患者佩戴本发明时，由医师先对患者足部进行康复按摩，由本发明和计算机系统通过压力传感器传输的数据中四根电动推杆的长度和变化率录入医师的手法和力度，使得患者在没有医师的现场操作时，也可以进行相同效果的康复按摩训练。不仅省去了患者往返于康复师与住地之间的劳顿，同样节约了康复医师资源，降低了康复训练成本，提高了康复效率。
佩戴本发明时，由于腿部及足底长时间保持固定状态，裹缚结构紧张的固定会妨碍血液循环，使脚趾、足部、小腿处有肌肉酸痛的感觉，在足底及小腿穴位处可安装低脉冲电极，即将仿生物微电流以低频方式输出。在保证安全的前提下，将不同的低频电流信号模拟出推拿、捶击、按摩、火罐、针灸、刮痧的真实感觉，有助于帮助患者在康复的过程中，对非患处的肌肉群起到放松作用，缓解疲劳，促进血液循环。
基于示教康复模式，在患者康复的不同阶段，可以对患者康复情况进行评估，适当增加患者康复训练的强度与活动幅度。随着患者康复的进程，调节患者的康复训练方案，可以避免患者患处的二次疲劳损伤，增加核心肌肉群的全面锻炼。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。