踝关节康复机器人的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其是踝关节康复机器人。

背景技术：

踝关节损伤是一种常见的骨关节损伤，人体的行走步态以及平衡性的微型调节枢纽就在于踝关节，踝关节的康复训练对患者来说极具意义。为了减轻医护人员工作负担、提高训练效果，踝关节康复训练采用训练装置进行。现有技术中，训练装置大多采用串联机构实现工作台的运动，但往往结构强度不佳，运动自由度少；而采用并联机构的训练装置，强度得到了提高，但结构复杂，体积较大，难以封装。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出踝关节康复机器人，其采用并联的连杆机构使工作台能够实现前后翻转、左右翻转和在水平面内转动的运动，以完成对患者的康复训练，同时强度好、结构简单。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

踝关节康复机器人，包括底座和设置于所述底座上方的工作台，其中，所述工作台和所述底座之间并联设置有三个结构相同的连杆机构，分别为第一连杆机构、第二连杆机构和第三连杆机构，通过所述连杆机构的运动所述工作台可实现前后翻转、左右翻转和在水平面内转动。

其中，所述第一连杆机构设置于所述工作台下前方的中间，所述第二连杆机构和所述第三连杆机构对称的设置于所述工作台下后方的两侧。

其中，所述连杆机构包括上连杆和下连杆，所述上连杆通过万向节机构与所述工作台连接，所述上连杆和所述下连杆之间通过中间传动机构连接，所述下连杆通过底座传动机构与所述底座连接。

其中，所述万向节机构包括万向节和上连接轴，所述上连接轴一端通过连接轴套与所述工作台连接，另一端通过螺纹与所述万向节连接。

其中，所述万向节通过万向节轴套分别与上横板和下横板连接，所述下横板的下端与所述上连杆铰接，所述上横板的上端与所述上连接轴相连。

其中，所述中间传动机构包括上部锥齿轮和中间连接轴，所述上部锥齿轮带动所述中间连接轴转动，所述上连杆和所述中间连接轴固定连接，所述下连杆和所述中间连接轴通过轴承连接，所述上部锥齿轮通过上部电机驱动，所述上部电机固定于所述下连杆上。

其中，所述中间连接轴的两端均连接有所述上连杆和所述下连杆，所述上连杆置于所述下连杆外侧，所述下连杆上还设置有用于封装所述上部电机和所述上部锥齿轮的包覆壳。

其中，所述底座传动机构包括下部锥齿轮和十字块，所述下部锥齿轮与所述十字块的一端连接并带动所述十字块转动，所述十字块相对于所述下部锥齿轮的另一端与所述底座上的固定块通过十字块轴套连接，所述十字块的另外两端通过所述十字块轴套与所述下连杆的下端连接，所述下部锥齿轮通过下部电机驱动。

其中，所述下部锥齿轮设置于所述齿轮箱内，所述十字块与所述下部锥齿轮相连的一端伸入所述齿轮箱内，并通过所述十字块轴套与所述齿轮箱连接。

其中，所述万向节机构、中间传动机构和底座传动机构上均设置有位置传感器。

本实用新型所述的踝关节康复机器人，其工作台和底座通过三个连杆机构相连，所述连杆机构结构相同且相互并联，通过所述连杆机构的运动所述工作台可实现前后翻转、左右翻转和在水平面内转动；工作台前后翻转可对踝关节实现背屈和跖屈训练，工作台左右翻转可对踝关节实现内翻和外翻训练，工作台在水平面内转动可对踝关节实现内旋和外旋训练；同时，三个连杆机构结构简单且相互并联，强度好，可靠性高，体积紧凑。

附图说明

图1是本实用新型所述的踝关节康复机器人的结构示意图；

图2是本实用新型所述的踝关节康复机器人的万向节机构剖视图；

图3是本实用新型所述的踝关节康复机器人的中间传动机构剖视图；

图4是本实用新型所述的踝关节康复机器人的底座传动机构剖视图；

图5是本实用新型所述的踝关节康复机器人的工作台前后翻转极限位置a；

图6是本实用新型所述的踝关节康复机器人的工作台前后翻转极限位置b；

图7是本实用新型所述的踝关节康复机器人的工作台左右翻转极限位置c；

图8是本实用新型所述的踝关节康复机器人的工作台左右翻转极限位置d；

图9是本实用新型所述的踝关节康复机器人的工作台在水平面内转动极限位置e；

图10是本实用新型所述的踝关节康复机器人的工作台在水平面内转动极限位置f。

附图标记：

1、底座；11、固定块；2、连杆机构；201、第一连杆机构；202、第二连杆机构；203、第三连杆机构；21、万向节机构；211、上连接轴；212、上横板；213、万向节；214、下横板；215、连接轴套；216、万向节轴套；22、上连杆；23、中间传动机构；231、上部锥齿轮；232、中间连接轴；233、轴承；234、上部电机；24、下连杆；25、底座传动机构；251、下部锥齿轮；252、十字块；253、十字块轴套；254、下部电机；255、齿轮箱；3、工作台。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-4所示，本实施例所述踝关节康复机器人，包括底座1和设置于所述底座1上方的工作台3，其中，所述工作台3和所述底座1之间并联设置有三个结构相同的连杆机构2，分别为第一连杆机构201、第二连杆机构202和第三连杆机构203，通过所述连杆机构2的运动所述工作台3可实现前后翻转、左右翻转和在水平面内转动。

所述第一连杆机构201设置于所述工作台3下前方的中间，所述第二连杆机构202和所述第三连杆机构203对称的设置于所述工作台3下后方的两侧；三个所述连杆机构2相互配合使所述工作台3实现三个自由度的运动。

所述连杆机构2包括上连杆22和下连杆24，所述上连杆22通过万向节机构21与所述工作台3连接，所述上连杆22和所述下连杆24之间通过中间传动机构23连接，所述下连杆24通过底座传动机构25与所述底座1连接。

如图2所示，所述万向节机构21包括万向节213和上连接轴211，所述万向节213通过万向节轴套216分别与上横板212和下横板214连接，所述下横板214的下端与所述上连杆22铰接，所述上横板212的上端与所述上连接轴211通过螺纹相连，所述上连接轴211的另一端通过连接轴套215与所述工作台3连接；所述万向节213的两个自由度加上所述上连接轴211的一个自由度，所述万向节机构21能够实现三个自由度的运动，既能够代替球铰链满足功能需要，又能够扩大活动的角度范围。

如图3所示，所述中间传动机构23包括上部锥齿轮231和中间连接轴232，所述上部锥齿轮231带动所述中间连接轴232转动，所述上连杆22和所述中间连接轴232固定连接，所述下连杆24和所述中间连接轴232通过轴承233连接，所述上部锥齿轮231通过上部电机234驱动，所述上部电机234固定于所述下连杆24上；所述上部电机234控制所述上连杆22和所述下连杆24绕所述中间连接轴232转动的方向、角度和速度；所述中间连接轴232的两端均连接有所述上连杆22和所述下连杆24，所述上连杆22置于所述下连杆24外侧，所述下连杆24上还设置有用于封装所述上部电机234和所述上部锥齿轮231的包覆壳；所述包覆壳能够防止所述上部锥齿轮231裸露在环境中影响传动，还能使外形美观。

如图4所示，所述底座传动机构25包括下部锥齿轮251和十字块252，所述下部锥齿轮251与所述十字块252的一端连接并带动所述十字块252转动，所述十字块252相对于所述下部锥齿轮251的另一端与所述底座1上的固定块11通过十字块轴套253连接，所述十字块252的另外两端通过所述十字块轴套253与所述下连杆24的下端连接，所述下部锥齿轮251通过下部电机254驱动；所述下部电机254控制所述十字块252转动的方向、角度和速度，进而实现对所述下连杆24位置的控制；所述下部锥齿轮251设置于所述齿轮箱255内，所述十字块252与所述下部锥齿轮251相连的一端伸入所述齿轮箱255内，并通过所述十字块轴套253与所述齿轮箱255连接；所述齿轮箱255能够防止所述下部锥齿轮251裸露在环境中影响传动，还能使外形美观；所述十字块252轴套253能够减少所述十字块252转动时受到的阻力，使运动更平稳顺畅。

所述万向节机构21、中间传动机构23和底座传动机构25上均设置有位置传感器；用于检测所述万向节机构21、中间传动机构23和底座传动机构25各个自由度方向上的转动角度。

如图5-10所示，本实施例所述的踝关节康复机器人在使用过程中具有以下优点：1、通过连杆机构2的运动工作台3可实现前后翻转、左右翻转和在水平面内转动，工作台3前后翻转可对踝关节进行背屈和跖屈训练，工作台3左右翻转可对踝关节进行内翻和外翻训练，工作台3在水平面内转动可对踝关节进行内旋和外旋训练，实现了多个自由度的运动，充分满足了踝关节康复训练的使用需求；2、机器人采用三个连杆机构2并联的结构，强度高，使用可靠性高；3、每个连杆机构2由上连杆22和下连杆24构成，并通过万向节机构21、中间传动机构23和底座传动机构25连接、传动，结构简单、易于封装、装配方便、结构紧凑；4、机器人采用上部电机234和下部电机254驱动，并通过位置传感器检测转动角度，能够准确有效的控制每一个方向上的转动，从而实现工作台3的准确运动，避免患者使用过程中造成二次伤害。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。