用于外骨骼机器人的脚踝自动回弹装置及外骨骼机器人的制作方法

1.本实用新型涉及医疗外骨骼机器人设备制造技术领域，特别涉及一种用于外骨骼机器人的脚踝自动回弹装置及外骨骼机器人。


背景技术：

2.随着医疗技术的不断发展，康复医疗成为一门促进患者和残疾人身心功能的新治疗学科。现有生活中，由于心脑血管疾病等原因，一些患者上肢或者下肢等身体的某个关节失去活动能力，关节处肌肉萎缩，这类的患者的关节往往需要借助外力被动地运动，以通过康复训练，进而实现肢体力量的恢复。
3.外骨骼机器人在穿戴时，脚底需要有托底支撑，并且在脚踝位置要保留一个旋转的自由度，模拟人在行走时脚踝的活动。但现有的技术，脚踝的自由度是没有限位，在抬腿时脚尖会下落，形成一个踮脚的动作，这样导致行走过程中脚尖会于地面接触，造成行走不便。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了用于外骨骼机器人的脚踝自动回弹装置及外骨骼机器人，所述技术方案如下：
5.一方面，本实用新型提供了一种用于外骨骼机器人的脚踝自动回弹装置，包括脚底板、小腿连接件、脚踝连接件和弹性件，所述脚踝连接件设置在所述脚底板上，并与所述小腿连接件转动连接，所述弹性件设置在所述小腿连接件和脚踝连接件弹性之间，所述脚底板在外力作用下带动所述脚踝连接件转动，使得所述弹性件的弹性势能增加，所述脚底板失去外力作用后，所述弹性件释放弹性势能，使得所述脚踝连接件转动，带动所述脚底板上抬。
6.进一步地，所述弹性件包括压簧，所述压簧设置在所述脚踝连接件与所述小腿连接件转动连接位置的后侧，所述脚底板在外力作用下带动所述脚踝连接件的后端向上转动，以挤压所述压簧；所述脚底板失去外力作用后，所述压簧释放弹性势能使得所述脚踝连接件的后端向下转动。
7.进一步地，所述弹性件包括拉簧，所述拉簧设置在所述脚踝连接件与所述小腿连接件转动连接位置的前侧，所述脚底板在外力作用下带动所述脚踝连接件的前端向下转动，以拉长所述拉簧；所述脚底板失去外力作用后，所述拉簧释放弹性势能使得所述脚踝连接件的前端向上转动。
8.进一步地，所述弹性件包括卷簧，所述卷簧内侧端与所述小腿连接件连接，其外侧端与所述脚踝连接件连接，所述卷簧随着所述脚踝连接件的转动而发生松紧变化；所述脚底板在外力作用下带动所述脚踝连接件转动，以收紧所述卷簧；所述脚底板失去外力作用后，所述卷簧释放弹性势能使得带动所述脚踝连接件反方向转动。
9.进一步地，所述脚踝自动回弹装置还包括调节螺栓和固定配合件，所述固定配合
件固定在所述小腿连接件的下端，所述弹性件置于所述固定配合件内部，且仅能沿竖直方向伸缩，所述调节螺栓与所述固定配合件螺纹连接，所述调节螺栓穿过所述固定配合件的顶部以抵住所述弹性件的一端，所述弹性件的另一端抵住所述脚踝连接件。
10.进一步地，所述脚踝自动回弹装置还包括固定配合件，所述固定配合件固定在所述小腿连接件的下端，所述弹性件置于所述固定配合件内部，且仅能沿竖直方向伸缩，所述弹性件的一端与所述固定配合件连接，另一端与所述脚踝连接件连接。
11.进一步地，所述脚踝连接件固定在所述脚底板中后部的外边缘。
12.进一步地，所述脚踝连接件包括内侧连接件和外侧连接件，所述内侧连接件和外侧连接件均固定在所述脚底板上，并分布在所述小腿连接件的两侧。
13.进一步地，所述脚踝自动回弹装置还包括轴承，所述脚踝连接件通过所述轴承与所述小腿连接件转动连接。
14.另一方面，本实用新型提供了一种外骨骼机器人，包括所述脚踝自动回弹装置。
15.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：
16.a.抬起脚尖，脚底板可以自动回弹，避免了脚尖下落导致拖地的情况；
17.b.在弹性件的作用下，脚底板和脚掌更加贴合，更有利于脚底数据进一步测量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用压簧回弹爆炸示意图；
20.图2是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用压簧回弹立体结构示意图；
21.图3是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用压簧回弹平放侧面示意图；
22.图4是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用压簧回弹上抬侧面示意图；
23.图5是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用拉簧回弹立体结构示意图；
24.图6是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用拉簧回弹平放侧面示意图；
25.图7是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用拉簧回弹上抬侧面示意图；
26.图8是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用卷簧回弹爆炸示意图；
27.图9是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用卷簧回弹平放侧面示意图；
28.图10是本实用新型实施例提供的脚踝自动回弹装置使用卷簧回弹上抬侧面示意图。
29.其中，附图标记分别为：1-脚底板，2-小腿连接件，3-脚踝连接件，41-压簧，42-拉簧，43-卷簧，5-固定配合件，6-调节螺栓，7-转动轴，8-轴承，9-轴承盖板。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于外骨骼机器人的脚踝自动回弹装置，参见图1，包括脚底板1、小腿连接件2、脚踝连接件3和弹性件，所述脚踝连接件3设置在所述脚底板1上，并与所述小腿连接件2转动连接，所述弹性件设置在所述小腿连接件2和脚踝连接件3弹性之间，所述脚底板1在外力作用下带动所述脚踝连接件3转动，使得所述弹性件的弹性势能增加，所述脚底板1失去外力作用后，所述弹性件释放弹性势能，使得所述脚踝连接件3转动，带动所述脚底板1的脚尖上抬。
33.其中，所述弹性件的形式和相应设置多种多样，包括但不限于以下的三种设置：
34.第一种设置：所述弹性件包括压簧41，所述压簧41设置在所述脚踝连接件3与所述小腿连接件2转动连接位置的后侧，所述脚底板1在外力作用下带动所述脚踝连接件3的后端向上转动，将跷跷板一样，以挤压所述压簧41；所述脚底板1失去外力作用后，所述压簧41释放弹性势能使得所述脚踝连接件3的后端向下转动。为了引导压簧41的作用方向，所述脚踝自动回弹装置还包括调节螺栓6和固定配合件5，所述固定配合件5固定在所述小腿连接件2的下端，所述弹性件置于所述固定配合件5内部，且仅能沿竖直方向伸缩，以便于作用脚踝连接件3，所述调节螺栓6与所述固定配合件5螺纹连接，所述调节螺栓6穿过所述固定配合件5的顶部以抵住所述弹性件的一端，其用来调节压簧41的初始压缩量，所述弹性件的另一端抵住所述脚踝连接件3。
35.患者可以通过旋转调节螺栓6，调节压簧的初始压缩量，使脚底板1的脚尖往上抬起一定角度，患者穿戴时，参见图2和图3，在人体重力作用下，克服弹性力，脚底与脚底板1呈水平状态，压簧进一步地被压缩，当做抬腿动作时，失去脚底压力，参见图4，在压簧弹力的作用下，使得脚底板1的脚尖抬起来，既保证了脚尖不会拖地影响行走，又能使脚底板和脚掌更贴合。
36.第二种设置：所述弹性件包括拉簧42，所述拉簧42设置在所述脚踝连接件3与所述小腿连接件2转动连接位置的前侧，所述脚底板1在外力作用下带动所述脚踝连接件3的前
端向下转动，以拉长所述拉簧42；所述脚底板1失去外力作用后，所述拉簧42释放弹性势能使得所述脚踝连接件3的前端向上转动。为了引导拉簧42的作用方向，所述的脚踝自动回弹装置还包括固定配合件5，所述固定配合件5固定在所述小腿连接件2的下端，所述弹性件置于所述固定配合件5内部，且仅能沿竖直方向伸缩，所述弹性件的一端与所述固定配合件5连接，另一端与所述脚踝连接件3连接，给予拉簧42一个初始的拉伸量，使脚尖处于抬起状态，当患者穿戴时，参见图5和图6，脚底呈水平状态，拉簧被拉伸，当做抬腿动作时，参见图7，在拉簧拉力的作用下将脚底板1的脚尖抬起来，如此循环，保证了脚尖不会拖地影响行走。
37.第三种设置：参见图8，所述弹性件包括卷簧43，所述小腿连接件2的底部设有转动轴7，所述卷簧43内侧端与所述转动轴7连接，其外侧端与所述脚踝连接件3连接，所述卷簧43随着所述脚踝连接件3的转动而发生松紧变化；所述脚底板1在外力作用下带动所述脚踝连接件3转动，以收紧所述卷簧43；所述脚底板1失去外力作用后，所述卷簧43释放弹性势能使得带动所述脚踝连接件3反方向转动。
38.所述脚踝连接件3和小腿连接件2给予卷簧43一定的初始压缩量，使脚底板1的脚尖处于抬起状态，当患者穿戴时，参见图9，脚底板1呈水平状态，卷簧被收紧，当做抬腿动作时，参见图10，在卷簧弹力的作用下将脚底板1的脚尖抬起来，如此循环。
39.以上弹性件的几种设置方式，可以单独实现，也可以自由灵活结合实现脚底板的自动上抬，都属于本实施例的保护范围内。
40.在本实用新型的一个实施例中，所述脚踝连接件3固定在所述脚底板1中后部的外边缘。所述脚踝连接件3包括内侧连接件和外侧连接件，所述内侧连接件和外侧连接件均固定在所述脚底板1上，并分布在所述小腿连接件2的两侧。所述脚踝自动回弹装置还包括轴承8和相应的轴承盖板9，轴承盖板9安装在脚踝连接件3上，其用于抵住轴承8使其稳定，脚踝连接件3发外侧连接件通过所述轴承8与所述小腿连接件2转动连接，以减少摩擦阻力，保证脚踝转动的灵活性，脚踝连接件3的内侧连接件通过所述卷簧43与所述小腿连接件2转动连接。
41.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种外骨骼机器人，包括上述的脚踝自动回弹装置。所述脚踝自动回弹装置的所有特征都引入所述外骨骼机器人，在此不在赘述。所述外骨骼机器人的左右两侧都设有一组脚踝自动回弹装置，以避免了患者行走时脚尖下落导致拖地。
42.本实用新型提供的脚踝自动回弹装置及外骨骼机器人能够使得脚尖自动回弹，避免了脚尖下落导致拖地的情况；脚底板在弹性件的作用下和脚掌更加贴合，更有利于脚底数据进一步测量。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。