转动中心可调节的踝关节康复机构.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010812725.6 (22)申请日 2020.08.13 (71)申请人 中北大学 地址 030051 山西省太原市学院路3号 (72)发明人 赵耀虹李龙飞王吉昌庞国旺 王勇军 (74)专利代理机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 14110 代理人 任林芳 (51)Int.Cl. A61H 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种转动中心可调节的踝关节康复机构 (57)摘要 本发明提供一种转动中心可调节的踝关节 康复机构， 属于踝关节康复装置的。

2、技术领域， 底 座上固定中心柱和三个圆柱体； 圆柱套筒与圆柱 体构成圆柱副； 可调机架包括下机架和上机架； 下机架包括底杆和下侧杆， 底杆中心的连接柱与 中心柱构成转动副， 下侧杆的高度可调且高度可 固定； 上机架包括顶杆、 机架块和上侧杆， 机架块 与顶杆的中心构成转动副， 上侧杆与下侧杆构成 转动副； 脚踏板固定在机架块上， 设置有绑带和 球铰套筒； 驱动支链的底端与圆柱套筒构成转动 副， 顶端球体与球铰套筒构成球副； 电机驱动圆 柱套筒沿着圆柱体移动。 上述机构能够有效地进 行患者脚踝康复训练， 可实现脚踝康复训练转动 的运动姿态， 可根据人体踝关节转动中心差异调 节转动中心。 权利要求。

3、书1页 说明书4页 附图6页 CN 112022610 A 2020.12.04 CN 112022610 A 1.一种转动中心可调节的踝关节康复机构， 其特征在于， 包括底座、 圆柱体、 圆柱套筒、 中心柱、 可调机架、 脚踏板、 驱动支链和电机； 三个所述圆柱体固定在底座上， 呈等边三角形分布； 所述圆柱套筒套设在圆柱体上， 与圆柱体构成圆柱副； 所述中心柱固定在底座上， 位于等边三角形的中心； 所述可调机架包括下机架和上机架； 所述下机架包括底杆以及垂直设置在底杆两端的下侧杆， 底杆的中心设置有连接柱， 连接柱与中心柱构成转动副， 下侧杆的高度可调且高度可固定； 所述上机架包括顶杆、 机。

4、架块以及垂直设置在顶杆两端的上侧杆， 顶杆位于底杆的一 侧， 机架块与顶杆的中心构成转动副， 上侧杆与下侧杆构成转动副； 所述脚踏板固定在机架块上， 脚踏板上设置有绑带和球铰套筒； 所述三个球铰套筒呈等边三角形分布， 等边三角形的中心在底座上的投影位于中心柱 上； 所述驱动支链的底端与圆柱套筒构成转动副， 顶端为球体， 球体与球铰套筒构成球副； 所述电机驱动圆柱套筒沿着圆柱体上下移动。 2.根据权利要求1所述的转动中心可调节的踝关节康复机构， 其特征在于， 脚踏板的长 度可调且长度可固定。 3.根据权利要求2所述的转动中心可调节的踝关节康复机构， 其特征在于， 所述脚踏板 上固定有足靠背， 足。

5、靠背与机架块固定连接， 足靠背的高度可调且高度可固定。 4.根据权利要求3所述的转动中心可调节的踝关节康复机构， 其特征在于， 下侧杆的高 度、 脚踏板的长度以及足靠背的高度均通过齿轮齿条结构调节， 下侧杆上设置有机架调节 旋钮， 脚踏板上设置有脚踏板调节旋钮， 足靠背上设置有足靠背调节旋钮。 5.根据权利要求4所述的转动中心可调节的踝关节康复机构， 其特征在于， 所述脚踏板 上设置有柔性材料。 6.根据权利要求5所述的转动中心可调节的踝关节康复机构， 其特征在于， 电机采用伺 服电机。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112022610 A 2 一种转动中心可调节的踝关节康复机构 技术领域。

6、 0001 本发明属于踝关节康复装置的技术领域， 具体公开了一种转动中心可调节的踝关 节康复机构。 背景技术 0002 我国人口基数相对较大， 目前人口老龄化问题较为明显， 下肢踝关节功能退化导 致行走不便的老年人越来越多， 另外， 由于交通意外和运动意外损伤踝关节导致行走不便 的患者也日益增多。 因此针对踝关节康复的医疗康复设备越来越受到人们的关注。 目前普 遍使用的康复设备仍存在明显的不足之处： 很多康复设备在进行康复训练时需要多个看护 人员协作， 理疗师帮助病人摆动肢体， 费时费力， 效率低下； 有的机构结构复杂， 制作成本较 高， 而且患者穿戴不方便； 有的踝关节康复机构转动中心与患者。

7、踝关节不吻合， 不能保证患 者与康复机构实现共融运动， 患者的康复训练效果受到限制。 因此， 发明一种转动中心可调 节的踝关节康复机器人， 不但可以实现患者踝关节的康复运动， 而且在医学应用方面， 可以 满足不同年龄段患者的康复需求， 具有重要的现实意义。 发明内容 0003 本发明为了改善上述问题， 提供了一种转动中心可调节的踝关节康复机构， 能够 有效地进行患者脚踝的康复训练， 不但可实现脚踝康复训练转动的运动姿态， 还可根据人 体踝关节转动中心差异进行转动中心调节。 0004 为实现上述目的， 本发明提供一种转动中心可调节的踝关节康复机构， 包括底座、 圆柱体、 圆柱套筒、 中心柱、 可。

8、调机架、 脚踏板、 驱动支链和电机； 三个所述圆柱体固定在底 座上， 呈等边三角形分布； 圆柱套筒套设在圆柱体上， 与圆柱体构成圆柱副； 中心柱固定在 底座上， 位于等边三角形的中心； 可调机架包括下机架和上机架； 下机架包括底杆以及垂直 设置在底杆两端的下侧杆， 底杆的中心设置有连接柱， 连接柱与中心柱构成转动副， 下侧杆 的高度可调且高度可固定； 上机架包括顶杆、 机架块以及垂直设置在顶杆两端的上侧杆， 顶 杆位于底杆的一侧， 机架块与顶杆的中心构成转动副， 上侧杆与下侧杆构成转动副； 脚踏板 固定在机架块上， 脚踏板上设置有绑带和球铰套筒； 三个球铰套筒呈等边三角形分布， 等边 三角形的。

9、中心在底座上的投影位于中心柱上； 驱动支链的底端与圆柱套筒构成转动副， 顶 端为球体， 球体与球铰套筒构成球副； 电机驱动圆柱套筒沿着圆柱体上下移动。 0005 进一步地， 脚踏板的长度可调且长度可固定。 0006 进一步地， 脚踏板上固定有足靠背， 足靠背与机架块固定连接， 足靠背的高度可调 且高度可固定。 0007 进一步地， 下侧杆的高度、 脚踏板的长度以及足靠背的高度均通过齿轮齿条结构 调节， 下侧杆上设置有机架调节旋钮， 脚踏板上设置有脚踏板调节旋钮， 足靠背上设置有足 靠背调节旋钮。 0008 进一步地， 所述脚踏板上设置有柔性材料。 说明书 1/4 页 3 CN 11202261。

10、0 A 3 0009 进一步地， 电机采用伺服电机。 0010 本发明具有如下的有益效果： 1、 上述踝关节康复机构中， 连接柱与中心柱构成的转动副为第一转动副， 实现踝关节 的外展内收， 上侧杆与下侧杆构成的转动副为第二转动副， 实现踝关节的前屈后伸， 二者转 动轴线的交点为上侧杆与下侧杆铰点连线的中点， 机架块与顶杆的中心构成的转动副为第 三转动副， 第三转动副以转动中心为圆心在竖直方向摆动实现踝关节的内旋外旋， 第一转 动副、 第二转动副和第三转动副等效为转动中心与上侧杆与下侧杆铰点连线的中点重合的 球副 （S副） ， 即上述踝关节康复机构的转动中心位于脚踏板的上方， 与人体脚踝的转动中。

11、心 保持一致， 符合人体脚踝的自然运动状态， 提高了人机相融程度， 确保患者在康复运动中舒 适安全， 减少二次损伤， 获得更有效的康复锻炼； 2、 上述踝关节康复机构结构简单， 功能上完全满足包括前屈、 后伸、 外展、 内收、 外旋和 内旋在内踝关节康复运动形式， 针对患者踝关节转动中心的个体差异， 通过调节下侧杆的 高度对踝关节康复机构的转动中心进行调节， 可适应不同患者的需求； 3、 采用三个驱动支链并联的形式， 负载能力强， 驱动支链为CRS 支链， C代表圆柱副， R 代表转动副， S代表球副， 控制简单且精度高； 4、 脚踏板的长度可调节， 以适应不同患者的足部， 与人体接触部分采用。

12、柔性材料， 穿戴 方便， 效果舒适。 附图说明 0011 图1为转动中心可调节的踝关节康复机构的结构示意图； 图2为图1所示踝关节康复机构中脚踏板的结构示意图； 图3为图1所示踝关节康复机构中可调机架的结构示意图； 图4为图3所示可调机架中上机架的结构示意图； 图5为下侧杆中齿轮齿条结构的结构示意图； 图6为图1所示踝关节康复机构的等效示意图； 图7为图1所示踝关节康复机构的使用示意图。 0012 图中， 1-底座； 2-圆柱体； 3-圆柱套筒； 4-中心柱； 5-脚踏板； 5.1-脚踏板调节旋钮； 6-驱动支链； 7.1-底杆； 7.2-下侧杆； 7.21-固定杆； 7.22-滑动杆； 7.。

13、23-齿条； 7.24-条形孔； 7.25-齿轮轴； 7.26-齿轮； 7.3-连接柱； 7.4-顶杆； 7.5-机架块； 7.6-上侧杆； 7.7-机架块安 装柱； 7.8-侧杆连接柱； 7.9-机架调节旋钮； 8-绑带； 9-球铰套筒； 10-足靠背； 10.1-足靠背 调节旋钮。 具体实施方式 0013 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。 0014 本实施例提供一种转动中心可调。

14、节的踝关节康复机构， 包括底座1、 圆柱体2、 圆柱 套筒3、 中心柱4、 可调机架、 脚踏板5、 驱动支链6和电机； 三个所述圆柱体2固定在底座1上， 呈等边三角形分布； 圆柱套筒3套设在圆柱体2上， 与圆柱体2构成圆柱副； 中心柱4固定在底 说明书 2/4 页 4 CN 112022610 A 4 座1上， 位于等边三角形的中心； 可调机架包括下机架和上机架； 下机架包括底杆7.1以及垂 直设置在底杆7.1两端的下侧杆7.2， 底杆7.1的中心设置有连接柱7.3， 连接柱7.3与中心柱 4构成转动副， 下侧杆7.2的高度可调且高度可固定； 上机架包括顶杆7.4、 机架块7.5以及垂 直设置。

15、在顶杆7.4两端的上侧杆7.6， 顶杆7.4位于底杆7.1的一侧， 机架块7.5与顶杆7.4的 中心构成转动副 （本实施例中， 顶杆7.4的中心设置有机架块安装柱7.7， 机架块7.5转动安 装在机架块安装柱7.7上） ， 上侧杆7.6与下侧杆7.2构成转动副 （本实施例中， 上侧杆7.6上 设置有侧杆连接柱7.8， 侧杆连接柱7.8转动穿设在下侧杆7.2的转孔中） ； 脚踏板5固定在机 架块7.5上， 脚踏板5上设置有绑带8和球铰套筒9； 三个球铰套筒9呈等边三角形分布， 等边 三角形的中心在底座1上的投影位于中心柱4上； 驱动支链6的底端与圆柱套筒3构成转动副 （本实施例中， 驱动支链6的。

16、底端通过铰轴与圆柱套筒3的铰接耳连接） ， 顶端为球体， 球体与 球铰套筒9构成球副； 电机驱动圆柱套筒3沿着圆柱体2上下移动。 0015 上述踝关节康复机构中， 连接柱7.3与中心柱4构成的转动副为第一转动副， 实现 踝关节的外展内收， 上侧杆7.6与下侧杆7.2构成的转动副为第二转动副， 实现踝关节的前 屈后伸， 二者转动轴线的交点为上侧杆7.6与下侧杆7.2铰点连线的中点， 机架块7.5与顶杆 7.4的中心构成的转动副为第三转动副， 第三转动副以转动中心为圆心在竖直方向摆动实 现踝关节的内旋外旋， 第一转动副、 第二转动副和第三转动副等效为转动中心与上侧杆7.6 与下侧杆7.2铰点连线的。

17、中点重合的球副 （S副） ， 而三个驱动支链为CRS 支链， 共同构成了 3-CRS-S运动机构， 使上述踝关节康复机构的转动中心位于脚踏板的上方， 与人体脚踝的转 动中心保持一致， 用以完成人体踝关节的前屈、 后伸、 外展、 内收、 外旋和内旋运动。 而针对 患者踝关节转动中心的个体差异， 通过调节下侧杆7.6的高度实现对踝关节康复机构的转 动中心进行调节， 可适应不同患者的需求。 所针对的人群身高范围为1.5m1.8m， 设置下侧 杆7.2调节的范围为00.06m。 0016 进一步地， 脚踏板5的长度可调且长度可固定， 以适应不同患者的足部。 ， 根据足长 与身高的比例， 初始状态时的尺。

18、寸为27cm， 设置的调节范围为010cm。 0017 进一步地， 脚踏板5上固定有足靠背10， 足靠背10与机架块7.5夹紧固定， 稳定机 构， 足靠背10的高度可调且高度可固定， 与可调机架的高度配合。 0018 进一步地， 下侧杆7.2的高度、 脚踏板5的长度以及足靠背10的高度均通过齿轮齿 条结构调节， 下侧杆7.2上设置有机架调节旋钮7.9， 脚踏板5上设置有脚踏板调节旋钮5.1， 足靠背10上设置有足靠背调节旋钮10.1。 本实施例给出下侧杆7.2中的齿轮齿条结构， 下侧 杆7.2包括固定杆7.21以及滑动插设在固定杆7.21内的滑动杆7.22， 滑动杆7.22与上侧杆 7.6的侧。

19、杆连接柱7.8铰接， 滑动杆7.22的内壁设置有齿条7.23， 滑动杆7.22的杆壁上设置 有条形孔7.24， 固定杆7.21上转动穿设有齿轮轴7.25， 齿轮轴7.25穿过条形孔7.24， 齿轮轴 7.25位于滑动杆7.22内的端部为与齿条7.23啮合的齿轮7.26， 齿轮轴7.25位于固定杆7.22 外的端部固定有高度调节旋钮7.9， 通过旋转高度调节旋钮7.9即可驱动齿轮齿条机构， 实 现滑动杆7.22的伸缩。 0019 进一步地， 脚踏板5上设置有柔性材料， 穿戴方便， 效果舒适。 0020 进一步地， 电机采用伺服电机。 0021 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术。

20、方案， 而非对其限制； 尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依 说明书 3/4 页 5 CN 112022610 A 5 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。 说明书 4/4 页 6 CN 112022610 A 6 图1 说明书附图 1/6 页 7 CN 112022610 A 7 图2 说明书附图 2/6 页 8 CN 112022610 A 8 图3 说明书附图 3/6 页 9 CN 112022610 A 9 图4 图5 说明书附图 4/6 页 10 CN 112022610 A 10 图6 说明书附图 5/6 页 11 CN 112022610 A 11 图7 说明书附图 6/6 页 12 CN 112022610 A 12 。