一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種腳踝康復(fù)器，尤其涉及一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在日常生活和體育運(yùn)動(dòng)中，踝關(guān)節(jié)扭傷最為常見(jiàn)，其中以踝關(guān)節(jié)韌帶損傷最多。為避免由于治療不到位而引起踝關(guān)節(jié)功能障礙等后遺癥，就特別需要物理治療來(lái)進(jìn)行輔助康復(fù)治療(如腳部放松和按摩等)，必須經(jīng)過(guò)反復(fù)的循序漸進(jìn)的訓(xùn)練使受損的踝關(guān)節(jié)得以康復(fù)。目前，已有多種類(lèi)型的腳踝康復(fù)器械應(yīng)用在了腳踝康復(fù)的物理治療當(dāng)中，也有專(zhuān)利申請(qǐng)公布了腳踝康復(fù)輔助器械的己有技術(shù)。
[0003]專(zhuān)利申請(qǐng)201310117264.0公開(kāi)了一種可調(diào)式腳踝康復(fù)裝置，該申請(qǐng)雖然采用了三個(gè)直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，但無(wú)法完成腳踝的外展/內(nèi)收和旋前/旋后訓(xùn)練動(dòng)作。
[0004]專(zhuān)利申請(qǐng)201510404891.1公開(kāi)了一種基于三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的腳踝康復(fù)機(jī)器人，該申請(qǐng)通過(guò)并聯(lián)機(jī)器人控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)四套液壓伺服器協(xié)同工作，控制動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。這種腳踝康復(fù)機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)器數(shù)目多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且并聯(lián)協(xié)同控制難度大，達(dá)不到腳踝康復(fù)訓(xùn)練的較好效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器，解決現(xiàn)有腳踝康復(fù)機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)器數(shù)目多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并聯(lián)協(xié)同控制難度大，腳踝康復(fù)訓(xùn)練效果差的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)下面的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器，包括:底座，其特征在于:所述底座的一個(gè)腹板上固接第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)與I號(hào)齒輪固接，I號(hào)齒輪與π號(hào)齒輪嗤合傳動(dòng)，Π號(hào)齒輪與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固接，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的中心軸與底座之間設(shè)有I號(hào)軸承，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上固接有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)與m號(hào)齒輪固接，m號(hào)齒輪與IV號(hào)齒輪嚙合傳動(dòng)，IV號(hào)齒輪與內(nèi)齒圈嚙合傳動(dòng)，內(nèi)齒圈與圓柱凸輪連接為一體，圓柱凸輪通過(guò)π號(hào)軸承與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的中心軸連接，圓柱凸輪的輪廓面上均勻分布立置四根凸輪頂桿，四根凸輪頂桿穿過(guò)箱蓋上的導(dǎo)向孔，使凸輪頂桿球形頭與動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)向槽鉸接，箱蓋上面中心部位設(shè)有與動(dòng)平臺(tái)球鉸的立柱，在圓柱凸輪的外圍設(shè)有與箱蓋和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固接的外殼。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果和優(yōu)點(diǎn):
[0009]1.本實(shí)用新型通過(guò)圓柱凸輪和傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)平臺(tái)在水平方向的兩個(gè)翻轉(zhuǎn)自由度，達(dá)到了腳踝康復(fù)訓(xùn)練中的背屈/跖屈、內(nèi)翻/外翻動(dòng)作要求;第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)底座旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)平臺(tái)繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到了腳踝康復(fù)訓(xùn)練中的外展/內(nèi)收、旋前/旋后的動(dòng)作要求，從而取得了腳踝康復(fù)全方位訓(xùn)練的良好效果。
[0010]2.本實(shí)用新型由于采用了由圓柱凸輪、凸輪頂桿以及箱蓋組成的凸輪裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)，直接通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，就可完成動(dòng)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)角度以及運(yùn)動(dòng)頻率的控制，避免了現(xiàn)有腳踝康復(fù)機(jī)器人協(xié)調(diào)控制帶來(lái)的難度，使得控制更加容易。
[0011]3.本實(shí)用新型通過(guò)圓柱凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)在水平方向的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，相比多個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)減少了驅(qū)動(dòng)的數(shù)目。
[0012]本實(shí)用新型用于腳踝的背屈/跖屈、內(nèi)翻/外翻、外展/內(nèi)收以及旋前/旋后的康復(fù)訓(xùn)練，具有控制原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)數(shù)目少、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為動(dòng)平臺(tái)的俯視圖；
[0015]圖3為動(dòng)平臺(tái)的仰視圖；
[0016]圖4為箱蓋的等軸側(cè)三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為圓柱凸輪的等軸側(cè)三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為底座的等軸側(cè)三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7為第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、I號(hào)齒輪、底座的連接示意圖；
[0020]圖8為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、圓柱凸輪、內(nèi)齒圈、m號(hào)齒輪、IV號(hào)齒輪的連接示意圖；
[0021]圖9為動(dòng)平臺(tái)翻轉(zhuǎn)時(shí)的原理示意圖；
[0022]圖10為一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器的總裝配示意圖。
[0023]圖中標(biāo)號(hào):1-動(dòng)平臺(tái)，1.1-導(dǎo)向槽，1.2-腳部限位模，1.3-箱蓋上的球鉸配合面，2-箱蓋，2.1-導(dǎo)向孔，2.2-立柱，3-凸輪頂桿，3.1-凸輪頂桿球形頭，4-圓柱凸輪，4.1-內(nèi)部軸承配合孔，4.2-120°輻射狀腹板，4.3-凸輪輪廓和內(nèi)部腹板的圓筒結(jié)構(gòu)，4.4-圓柱凸輪的輪廓面，5-第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，6-ΙΠ號(hào)齒輪，7-1V號(hào)齒輪，8-內(nèi)齒圈，9-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，1-1號(hào)齒輪，ll-Π號(hào)齒輪，12-旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，12.1-旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的中心軸，13-底座，13.1-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸配合孔，13.2-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)定位孔，13.3-外部軸承配合孔，13.4-旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軌道，13.5-底座腹板，13.6-底座支架，14-1號(hào)軸承，15-Π號(hào)軸承，16-外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。
[0025]如圖1至圖10所示，一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器，包括:底座13，所述底座13的一個(gè)腹板上固接第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)9，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)9與I號(hào)齒輪10固接，I號(hào)齒輪10與Π號(hào)齒輪11嚙合傳動(dòng)，Π號(hào)齒輪11與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12固接，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12的中心軸12.1與底座13之間設(shè)有I號(hào)軸承14，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12上固接有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)5與ΙΠ號(hào)齒輪6固接，m號(hào)齒輪6與IV號(hào)齒輪7嚙合傳動(dòng)，IV號(hào)齒輪7與內(nèi)齒圈8嚙合傳動(dòng)，內(nèi)齒圈8與圓柱凸輪4連接為一體，圓柱凸輪4通過(guò)Π號(hào)軸承15與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12的中心軸12.1連接，圓柱凸輪4的輪廓面上均勻分布立置四根凸輪頂桿3，四根凸輪頂桿3穿過(guò)箱蓋2上的導(dǎo)向孔2.1，使凸輪頂桿球形頭3.1與動(dòng)平臺(tái)I的導(dǎo)向槽1.1鉸接，箱蓋2上面中心部位設(shè)有與動(dòng)平臺(tái)I球鉸的立柱2.2，在圓柱凸輪4的外圍設(shè)有與箱蓋2和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12固接的外殼16。
[0026]本實(shí)用新型的工作過(guò)程與原理:
[0027]腳踝康復(fù)理療者將腳踏入腳部限位模1.2處，啟動(dòng)電控按鈕，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)9按照設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度正反方向交替旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)I號(hào)齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，I號(hào)齒輪10帶動(dòng)與之嚙合的Π號(hào)齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，Π號(hào)齒輪11帶動(dòng)與之固定連接的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12帶動(dòng)其上的所有部件實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)I繞中心軸正反方向交替旋轉(zhuǎn)；
[0028]同時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)5帶動(dòng)m號(hào)齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，m號(hào)齒輪6帶動(dòng)與之嚙合的IV號(hào)齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，IV號(hào)齒輪7帶動(dòng)內(nèi)齒圈8轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈8帶動(dòng)與之固定連接的圓柱凸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0029]圓柱凸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)與之配合的均勻分布的四根凸輪頂桿3，按照?qǐng)A柱凸輪4輪廓面的起伏進(jìn)行上下垂直運(yùn)動(dòng)，凸輪頂桿3的上下直動(dòng)使得動(dòng)平臺(tái)I實(shí)現(xiàn)前/后和左/右的翻轉(zhuǎn)。
[0030]箱蓋2上的立柱2.2對(duì)動(dòng)平臺(tái)I產(chǎn)生支撐作用，同時(shí)立柱上的球形頭與箱蓋2上的球鉸配合面1.3，保證了動(dòng)平臺(tái)I的翻轉(zhuǎn)自如。
[0031]箱蓋2上的導(dǎo)向孔2.1使得與之配合的凸輪頂桿3始終在豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，外殼16將箱蓋2和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12固定連接，保證了旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)能夠帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)I的旋轉(zhuǎn)。
[0032]本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋?zhuān)虼寺淙霗?quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的變化和改型都應(yīng)為權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器，包括:底座(13)，其特征在于:所述底座(13)的一個(gè)腹板上固接第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)與I號(hào)齒輪(10)固接，I號(hào)齒輪(10)與Π號(hào)齒輪(11)嚙合傳動(dòng)，Π號(hào)齒輪(I I)與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(12)固接，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(12)的中心軸(12.1)與底座(13)之間設(shè)有I號(hào)軸承(14)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(12)上固接有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)與ΙΠ號(hào)齒輪(6)固接，ΙΠ號(hào)齒輪(6)與IV號(hào)齒輪(7)嗤合傳動(dòng)，IV號(hào)齒輪(7)與內(nèi)齒圈(8)嚙合傳動(dòng)，內(nèi)齒圈(8)與圓柱凸輪(4)連接為一體，圓柱凸輪(4)通過(guò)Π號(hào)軸承(15)與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(12)的中心軸(12.1)連接，圓柱凸輪(4)的輪廓面上均勻分布立置四根凸輪頂桿(3)，四根凸輪頂桿(3)穿過(guò)箱蓋(2)上的導(dǎo)向孔(2.1)，使凸輪頂桿球形頭(3.1)與動(dòng)平臺(tái)(I)的導(dǎo)向槽(1.1)鉸接，箱蓋(2)上面中心部位設(shè)有與動(dòng)平臺(tái)(I)球鉸的立柱(2.2)，在圓柱凸輪(4)的外圍設(shè)有與箱蓋(2)和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(12)固接的外殼(16)。
【專(zhuān)利摘要】一種凸輪式三自由度腳踝康復(fù)器，涉及腳踝康復(fù)器，解決現(xiàn)有腳踝康復(fù)機(jī)器人，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并聯(lián)協(xié)同控制難度大，腳踝康復(fù)訓(xùn)練效果差的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型的底座固接有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)并與Ⅰ號(hào)齒輪固接，Ⅰ號(hào)齒輪與Ⅱ號(hào)齒輪嚙合傳動(dòng)并與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固接，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上固接有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)并與Ⅲ號(hào)齒輪固接，Ⅲ號(hào)齒輪與Ⅳ號(hào)齒輪嚙合傳動(dòng)并與內(nèi)齒圈嚙合傳動(dòng)，內(nèi)齒圈與圓柱凸輪連接，圓柱凸輪的輪廓面上立置四根凸輪頂桿，其桿球形頭與動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)向槽鉸接，在圓柱凸輪的外圍設(shè)有與箱蓋和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固接的外殼。本實(shí)用新型用于腳踝的背屈/跖屈、內(nèi)翻/外翻、外展/內(nèi)收以及旋前/旋后的康復(fù)訓(xùn)練，具有控制原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)數(shù)目少、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】A61H1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205339455
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521115443
【發(fā)明人】趙建文, 宋勝濤, 侯志利, 李瑞琴, 李大海, 趙瑞杰, 陳曉明, 馬瑤, 楚淑芳
【申請(qǐng)人】中北大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日