本发明涉及医疗康复器械,尤其是涉及一种用于下肢康复训练的矫正型并联脚踏装置。
背景技术:
1、脑卒中和脑外伤的病人常常引起肢体功能障碍,此类病人也可由于长期卧床引起肢体肌肉萎缩、足下垂、足内翻、足外翻或肌肉痉挛等,给疾病的恢复和日后的康复训练增加了困难。脑卒中患者步行能力的恢复与患侧下肢运动功能的康复密切相关,下肢运动康复训练使用能保持和恢复患者的关节运动幅度,有利于恢复肢体的主要运动功能。目前已经有商业化的步态下肢康复机器人。如英国miketopping公司1987年研制的handy1。其次另一种成功进入市场的康复机器人是荷兰exact dynamics公司开发的manus康复机器人,美国的nustep康复器、德国的thera.vital智能康复训练机器人,瑞士的wortec公司研发的motinmaker。另外一种斜床减重下肢康复训练装置,采用卧式减重可以很好的解决重病患者的初期康复,可以实现运动训练和关节训练。
2、在上述装置用于运动训练时,此类病人往往都具有足内翻、足外翻和足下垂等症状,患者的脚不能很好的置于脚踏板上,往往引起康复运动训练程度不够,甚至严重的会引起脚扭伤或骨折等安全问题,给疾病的恢复和日后的康复训练增加了困难。因此,进行下肢运动训练肢体体位调节和矫正,能有效防止足内翻、足外翻、足下垂或肌肉痉挛等问题意义重大。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种用于下肢康复训练的矫正型并联脚踏装置。本发明的一种用于下肢康复训练的矫正型并联脚踏装置引入脚踏板空间位置调节机构,采用并联结构可以实现空间六自由度的角度调节,以实现患有足下垂、足内翻和足外翻患者的调节,保证下肢康复训练的肢体功能位的摆放和矫正;引入脚部柔性调节机构可实现位置和大小调节,满足不同训练者的下肢康复程度以及脚的大小和两脚的中心距要求。本发明的一种用于下肢康复训练的矫正型并联脚踏装置可以单独矫正使用,也可以安装在下肢肢康复训练装置的踝关节处,完成带矫正功能的步态康复训练。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
3、本发明提供一种用于下肢康复训练的矫正型并联脚踏装置,使用时与外部控制器相连接,并与外骨骼式下肢康复训练装置的小腿外骨骼末端转动连接或踏板式下肢康复训练装置的脚部装置末端固定连接,包括脚踏板空间位置调节机构和脚部柔性调节机构;
4、所述脚踏板空间位置调节机构包括底架、驱动单元、辅助驱动单元和支撑板,所述辅助驱动单元设置有若干个,所述支撑板位于底架正上方,并通过并联的驱动单元和辅助驱动单元相连接,辅助驱动单元和驱动单元与外部控制器通过信号连接;所述底架与外骨骼式下肢康复训练装置的小腿外骨骼末端转动连接或踏板式下肢康复训练装置的脚部装置末端固定连接;
5、所述脚部柔性调节机构包括踏板、控制机构、脚侧柔性夹板和脚后跟柔性夹板,所述踏板固定于支撑板上表面,脚侧柔性夹板和脚后跟柔性夹板设置于踏板上表面,控制机构设置于踏板远离脚侧柔性夹板和脚后跟柔性夹板的一侧,所述控制机构分别与脚侧柔性夹板和脚后跟柔性夹板活动连接;
6、其中,所述底架用于固定所述驱动单元和辅助驱动单元并提供支撑;
7、所述驱动单元用于为所述支撑板提供驱动力;
8、所述辅助驱动单元用于为所述支撑板提高负载能力上限;
9、进一步的,所述驱动单元的控制端和辅助驱动单元的控制端与外部控制器信号连接,以实现驱动单元和辅助驱动单元并联相连的同步控制,所述驱动单元和辅助驱动单元可驱动所述支撑板运动,并实现所述支撑板的空间六自由度的运动和负载能力的上限;
10、所述支撑板用于支撑踏板;
11、所述踏板用于容纳用户足部;
12、所述控制机构用于调整脚侧柔性夹板和脚后跟柔性夹板的空间位置;
13、所述脚侧柔性夹板和脚后跟柔性夹板用于固定用户足部。
14、在本发明的一个实施方式中,所述外部控制器为位置控制器,所述位置控制器为pid控制器。
15、在本发明的一个实施方式中,所述驱动单元包括第一线性驱动件,所述第一线性驱动件与底架中心相连接的端部设置有第一连接件,与支撑板中心相连接的端部设置有第二连接件;
16、所述辅助驱动单元设置有偶数个,包括第二线性驱动件,所述第二线性驱动件与底架相连接的端部设置有第三连接件,与支撑板相连接的端部设置有第四连接件。
17、在本发明的一个实施方式中,第三连接件与相邻的另一第三连接件两两靠近与底架相连接,所有第三连接件与底架中心距离相等;
18、第四连接件与相邻的另一第四连接件两两靠近与支撑板相连接,所有第四连接件与支撑板中心距离相等;
19、且第三连接件与底架中心的距离大于第四连接件与支撑板中心的距离。
20、在本发明的一个实施方式中,所述第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件均独立的选自万向节或球铰中的一种。
21、在本发明的一个实施方式中,所述底架的一个侧面设置有竖向板,所述竖向板上设置有与下肢康复训练装置末端相连接的安装孔。
22、在本发明的一个实施方式中,所述踏板上设置有四个第一导向槽和一个第二导向槽,脚侧柔性夹板设置于第一导向槽处,脚后跟柔性夹板设置于第二导向槽处。
23、在本发明的一个实施方式中,所述控制机构包括第一控制机构和第二控制机构,
24、所述第一控制机构包括第一电机、导向轴支座、光轴、运动连板、球头关节轴承、直线轴承固定座、轴承连杆、小滚轮、第一丝杆、第一丝杆螺母支座、丝杆限位器、第一联轴器和电机支架,
25、所述踏板远离脚侧柔性夹板的一侧设置有两条平行布置的光轴,每条光轴中部设置有两个与其活动连接的直线轴承固定座,直线轴承固定座通过轴承连杆与脚侧柔性夹板相连接,远离踏板的端部与运动连板相连接;所述踏板远离脚侧柔性夹板的一侧还设置有四个第一电机,所述第一电机与第一丝杆相连接,每条第一丝杆中间设置有与其活动连接的第一丝杆螺母支座,第一丝杆螺母支座远离踏板的端部与运动连板相连接;
26、所述第二控制机构包括第二丝杆支座、第二电机、第二丝杆螺母支座、第二丝杆、左杆和右杆,
27、所述第二丝杆支座设置于第二导向槽远离脚后跟柔性夹板的一侧,第二丝杆支座的一侧设置有第二电机,第二丝杆的一个端部与第二电机相连接,另一个端部固定于第二丝杆支座远离第二电机的一侧,左杆和右杆平行于第二丝杆,并与第二丝杆支座固定连接,第二丝杆、左杆和右杆均穿过第二丝杆螺母支座;第二丝杆螺母支座与脚后跟柔性夹板末端固定连接。
28、在本发明的一个实施方式中,所述每条光轴通过导向轴支座与踏板相连接;所述第一电机通过电机支座与踏板相连接,通过第一联轴器与第一丝杆相连接;所述第二电机(进一步的,第二电机的输出轴)通过第二联轴器与第二丝杆相连接。
29、在本发明的一个实施方式中,所述直线轴承固定座通过球头关节轴承与轴承连杆活动连接,所述轴承连杆通过小滚轮与脚侧柔性夹板相连接;所述第一电机设置于导向轴支座内侧,每条光轴内侧存在两条与其平行的第一丝杆,该两条第一丝杆的中轴线相同;第一丝杆远离第一电机的端部设置有丝杆限位器。
30、在本发明的一个实施方式中,所述第二电机通过电机支架固定于踏板上,所述左杆和右杆分别设置于第二丝杆的两侧;所述第二丝杆、左杆和右杆沿脚后跟柔性夹板宽度方向平行于踏板;所述第二丝杆螺母支座上设置有中间孔、左孔和右孔,第二丝杆螺母支座通过中间孔与第二丝杆螺纹连接,通过左孔与左杆活动连接,通过右孔与右杆活动连接。
31、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
32、(1)采用脚踏板空间位置调节机构,可以实现空间六自由度(上、下、左、右、前、后)的角度调节,平衡步态矫正训练中足部的受力情况,以实现患有足内翻、足外翻和足下垂患者的调节,保证下肢康复训练的肢体功能位的摆放和矫正。
33、(2)在结构中引入脚部柔性调节机构2可实现位置和大小调节,满足不同训练者的下肢康复程度以及脚的大小和两脚的中心距要求,避免了因固定长度和不同脚的的大小引起的不适,保证了患者的训练强度和安全,实现了舒适的个性化的训练。