一种四自由度的穿戴式脚踝康复并联机器人的制作方法

本实用新型涉及一种四自由度的穿戴式脚踝康复并联机器人及其使用方法。

背景技术：

一般脚踝的康复训练装置分为穿戴式的和非穿戴式的并联机构。此并联机构具有双平台多自由度的特性，其中一个平台静止不动，通过6驱动杆或3驱动杆长度的变换来改变另一平台的位姿，从而自动对损伤的脚踝进行背伸，外翻以及绕环等康复动作。而6驱动杆的机械机构还可以根据脚踝的不同大小和受伤位置进行微调。一般此技术还用计算机配合，通过并联机构对医生初次处理损伤脚踝的随动数据的记录，用示教的方式来进行脚踝受伤部位后续康复。

一般的辅助行走的外骨骼机构都是穿戴的连腿式的，且一般都针对下肢瘫痪的患者，较少会针对脚踝损伤的这种特定位置进行辅助行走机构设计，这些辅助行走机构一般通过各种支杆和固定架给人体下肢提供助力，使人可以在受伤的情况下仍然可以自主进行行走等基础动作。

然而现有技术的缺点是：

一是一般使用的都为3自由度或6自由度的并联机构，而3自由度容易出现与脚踝损伤位置不适配的问题，而6自由度的并联机构则有许多不必要的机械材料浪费。所以，对于脚踝损伤患者的康复训练来说，3驱动杆的3自由度的康复装置驱动过少，而6自由度并联机构对于脚踝康复来说则冗余过多。

二是一般的康复训练装置只适用于进行康复训练的部分，而一般的辅助行走的外骨骼机构一般针对的都是下肢瘫痪的患者，且并不具备康复训练的功能。因为大部分的脚踝康复机械都是不触地的，一般只有在康复训练时才予患者使用，不具备辅助行走的功能。而通常的的辅助行走的外骨骼机构对于单纯的脚踝损伤冗余太多，针对性不强，基本上用于脚踝损伤辅助行走的机构并没有特地针对脚踝康复的部分进行设计。

技术实现要素：

为解决上述技术存在的缺陷，本实用新型旨在提供一种四自由度的穿戴式脚踝康复并联机器人及其使用方法，其至少具有既能满足不同类型脚踝康复训练的变化自由度、又不至于造成机械材料的浪费，还能让患者在治疗期间进行脚踝康复训练和正常行走的辅助功能等优点。

具体实用新型内容如下：

一种四自由度的穿戴式脚踝康复并联机器人，适用于左脚或者右脚，它包括刚性鞋底、与刚性鞋底前端两侧活动连接的两根可伸缩的前推杆、与刚性鞋底后端两侧活动连接的两根可伸缩的后推杆、与两根前推杆上端活动连接的第一刚性连接件组件、以及与两根后推杆上端活动连接的第二刚性连接件组件，所述第二刚性连接件组件位于第一刚性连接件组件下方，所述第一刚性连接件组件和第二刚性连接件组件分别由设在两侧的两个刚性连接件组成，所述刚性鞋底上方、脚踝处以及脚踝上方设有可拆卸的软质地材质的绑缚结构。

作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底前端两侧设有第三刚性连接件组件，所述前推杆下端与第三刚性连接件组件之间为球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述两根前推杆顶端与所述第一刚性连接件组件之间为球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述脚踝处以及脚踝上方的绑缚结构均包括软皮套和绑带，所述软皮套上设有过孔，所述绑带穿过过孔绑缚在软皮套上。

进一步地，所述脚踝上方的软皮套与所述第一刚性连接件组件连接。

作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底后部两侧设有第四刚性连接件组件，该第四刚性连接件组件与所述两根后推杆底端球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述两根后推杆的顶端与所述第二刚性连接件组件球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底上方的绑缚结构包括尼龙粘贴扣。

有益效果：

本实用新型使用的四杆驱动并联机构，既满足了不同脚踝的康复训练的治疗方案，又节省了机械材料和成本；另外，本实用新型在脚踝损伤部位将辅助行走与康复训练功能相结合，应用范围更广；本实用新型在使用时，首先使用示教的方式进行康复训练，然后通过对采集步行时另一只健康脚带动的推杆的变化情况并进行对称性分析，使得本实用新型的机器人能够给与患者的损伤脚踝以助力，达到日常正常行走的目的。

附图说明

图1是本实用新型一优选实施例的立体透视结构示意图。

图2是本实用新型一优选实施例的正面侧视透视结构示意图。

附图标记：

1、刚性鞋底；2、前推杆；3、后推杆；4、第一刚性连接件组件；5、第二刚性连接件组件；6、绑缚结构；7、第三刚性连接件组件；8、第四刚性连接件组件。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明：

一种四自由度的穿戴式脚踝康复并联机器人，适用于左脚或者右脚穿戴，它包括刚性鞋底1、与刚性鞋底1前端两侧活动连接的两根可伸缩的前推杆2、与刚性鞋底1后端两侧活动连接的两根可伸缩的后推杆3、与两根前推杆2上端活动连接的第一刚性连接件组件4、以及与两根后推杆3上端活动连接的第二刚性连接件组件5，所述第二刚性连接件组件5位于第一刚性连接件组件4下方，所述第一刚性连接件组件4和第二刚性连接件组件5分别由设在两侧的两个刚性连接件组成，所述刚性鞋底1上方、脚踝处以及脚踝上方设有可拆卸的软质地材质的绑缚结构6。

作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底1前端两侧设有第三刚性连接件组件7，所述前推杆2下端与第三刚性连接件组件7之间为球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述两根前推杆2顶端与所述第一刚性连接件组件4之间为球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述脚踝处以及脚踝上方的绑缚结构6均包括软皮套和绑带，所述软皮套上设有过孔，所述绑带穿过过孔绑缚在软皮套上。

进一步地，所述脚踝上方的软皮套与所述第一刚性连接件组件4连接。

作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底1后部两侧设有第四刚性连接件组件8，该第四刚性连接件组件8与所述两根后推杆3底端球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述两根后推杆3的顶端与所述第二刚性连接件组件5球形铰接。

作为优选实施方案之一，所述刚性鞋底1上方的绑缚结构6包括尼龙粘贴扣。

所述第三、第四刚性连接件组件均分布包括设在两侧的两个刚性连接件。

作为优选实施方案之一，其使用方法及步骤为：

(1)将患者的脚放置在所述刚性鞋底1上，绑紧刚性鞋底1上方、脚踝处以及脚踝上方的绑缚结构6；

(2)在康复训练模式下时，使两根前推杆2和后推杆3进入随动方式，由医生对脚踝部的损伤部位进行康复训练，由计算机记录训练时前后四根推杆2、3随第一刚性连接件组件4和第二刚性连接件组件5变化的伸缩量，接着无需医生参与，在设定好的时间点控制所述康复并联机器人按照记录下的伸缩量自主对患者进行重复康复训练。

(3)在辅助行走的模式下，先把未损伤的脚上穿戴在所述康复并联机器人里，将前后四根推杆2、3设置为随动模式，在走路时通过分析未损伤脚的步行模式，以及推杆2、3的伸缩和时变情况，对称地对损伤脚踝的患者穿戴的康复并联机器人进行参数设置，使被损伤脚踝穿戴的康复并联机器人进入助力模式，和未损伤脚踝的康复并联机器人进行非同步的对称变化，在未损伤脚踝进行停止动作时，损伤脚踝穿戴的康复并联机器人也进入停止状态，但前后四根推杆仍然起支撑作用。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。