传动组件、踝关节翻转机构及踝关节康复训练器

技术领域

本发明涉及踝关节康复设备技术领域，尤其是涉及一种传动组件、踝关节翻转机构及踝关节康复训练器。

背景技术

现有申请号为CN202111225228.7的发明专利公开了一种踝关节康复机器人，其包括第一支架、第二支架、第三支架和传动件构成空间连杆机构，第二支架在第一支架上的左右旋转和第三支架在第二支架上的左右翻转构成联动，第二驱动装置带动第二支架在第一支架上左右旋转时，还带动第三支架在第二支架上左右翻转，单个第二驱动装置即可实现患侧踝关节在内旋-外旋自由度和内翻-外翻自由度上的协同动作。

然而上述踝关节康复机器人在使用时具有以下缺点：1、传动件中第一连杆和第二连杆的运动都是无方向性的，导致连杆机构在使用时会出现异响和卡顿；2、第二连杆中的第一轴孔和第二轴孔均为盲孔，润滑效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传动组件、踝关节翻转机构及踝关节康复训练器，既能保留力传导套筒伸缩自由度，又能打破力传导套筒的零受力状态，使其具有优先运动方向性，极大程度改善了卡顿现象。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种传动组件，包括第一连杆、力传导套筒、第二连杆和蓄力弹性件；

所述第一连杆的一端可滑动和转动的连接于所述力传导套筒的一端，所述第一连杆的另一端用于与足托架连接；

所述第二连杆的一端可滑动和转动的连接于所述力传导套筒的另一端，所述第二连杆的另一端用于固装在旋转电机的外壳或者踝足支架上；

所述蓄力弹性件套设于所述第一连杆上，其两端分别抵接于所述第一连杆远离所述力传导套筒的端部以及所述力传导套筒的端部。

进一步地，所述力传导套筒的一端开设有第一轴孔，所述第一连杆的端部插装于所述第一轴孔内，所述力传导套筒的另一端开设有第二轴孔，所述第二连杆的端部插装于所述第二轴孔内，所述第一轴孔和所述第二轴孔之间通过润滑脂传递通道连通。

进一步地，所述力传导套筒的两端均螺纹连接有端盖，所述第一连杆和所述第二连杆穿过所述端盖伸入所述第一轴孔和所述第二轴孔内。

进一步地，还包括用于与足托架固接的翻转连接件，所述第一连杆远离所述力传导套筒的一端与所述翻转连接件转动连接。

进一步地，所述第一连杆的端部通过石墨轴承与所述翻转连接件转动连接。

进一步地，所述第一连杆端部的两侧与所述翻转连接件之间安装有垫片。

第二方面，本发明还提供一种踝关节翻转机构，包括旋转电机、足托架、内外翻固定支架组件、内外旋固定支架、足支架本体以及上述方案所述的传动组件；

所述足支架本体与所述旋转电机连接，以在所述旋转电机的驱动下转动；

所述内外翻固定支架组件的一端与所述足支架本体固接，另一端与所述内外旋固定支架和所述足托架转动连接，所述内外旋固定支架与所述足托架固接；

所述翻转连接件贯穿所述内外翻固定支架组件并与所述内外旋固定支架固接。

进一步地，所述内外翻固定支架组件包括内外翻上固定支架和内外翻下固定支架，所述内外翻上固定支架和所述内外翻下固定支架的一端均与所述足支架本体固接，另一端均与所述内外旋固定支架和所述足托架转动连接，所述翻转连接件贯穿所述内外翻下固定支架并与所述内外翻下固定支架之间设有推力轴承。

第三方面，本发明还提供一种踝关节康复训练器，包括上述方案所述的踝关节翻转机构。

进一步地，还包括底座、第一支架、第二支架、踝足支架、驱动件、小腿支撑杆组和患侧小腿支撑架，其中：

所述第一支架的一端固装于所述底座上，另一端与第二支架转动连接；

所述踝足支架通过所述驱动件与所述第二支架远离所述第一支架的端部转动连接，所述旋转电机固装于所述踝足支架上；

所述小腿支撑杆组固装于所述第二支架上，所述患侧小腿支撑架活动连接于所述小腿支撑杆组上，以调整与所述第二支架之间的距离。

本发明提供的传动组件、踝关节翻转机构及踝关节康复训练器能产生如下有益效果：

传统的踝关节康复机器人中，传动件上并没有设置弹簧，第二连杆的上下运动和第一连杆的前后运动都是无方向性的，一旦受到机构力传导，处于零受力状态的第二连杆可能往下也可能往上，容易发生卡顿的现象。本发明第一方面提供的传动组件中，第一连杆外部套设有蓄力弹性件，其两端抵接于第一连杆与力传导套筒之间。在使用时，蓄力弹性件可以让整个机构有优先方向性，打破力传导套筒的零受力状态，让力传导套筒优先下行，如向上的力比较大时，力传导套筒可克服蓄力弹性件的弹力向上滑动，如此既能保留伸缩自由度，又能打破力传导套筒的零受力状态，使其具有优先运动方向性，极大程度改善传动组件使用过程中发生卡顿的现象。

相对于现有技术来说，本发明第二方面提供的踝关节翻转机构在使用时动作流畅，基本不会发生卡顿现象，且其支架结构更为牢固，使用时具有更好的稳定性。

相对于现有技术来说，本发明第三方面提供的踝关节康复训练器有本发明第二方面提供的踝关节翻转机构，从而具有本发明第二方面提供的踝关节翻转机构所具有的一切有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明提供的一种踝关节翻转机构的结构示意图；

图2为本发明提供的一种踝关节翻转机构的局部放大示意图；

图3为本发明提供的一种踝关节翻转机构的爆炸图；

图4为本发明提供的一种踝关节翻转机构(无足托架)的三维结构示意图；

图5为本发明提供的一种踝关节康复训练器的侧视图；

图6为本发明提供的一种踝关节康复训练器的仰视图。

图标：1-第一连杆；11-第一限位螺栓；2-力传导套筒；21-第一轴孔；22-第二轴孔；23-润滑脂传递通道；24-端盖；3-第二连杆；31-第二限位螺栓；4-蓄力弹性件；5-足托架；6-旋转电机；7-翻转连接件；71-连接座；72-固定轴；8-石墨轴承；9-内外翻固定支架组件；91-内外翻上固定支架；92-内外翻下固定支架；10-内外旋固定支架；11-足支架本体；12-推力轴承；13-底座；14-第一支架；15-第二支架；16-踝足支架；17-驱动件；18-小腿组件支架；19-患侧小腿支撑杆；20-患侧小腿支撑架。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面的实施例在于提供一种传动组件，如图1和图2所示，包括第一连杆1、力传导套筒2、第二连杆3和蓄力弹性件4；第一连杆1的一端可滑动和转动的连接于力传导套筒2的一端，第一连杆1的另一端用于与足托架5连接；第二连杆3的一端可滑动和转动的连接于力传导套筒2的另一端，第二连杆3的另一端用于固装在旋转电机6的外壳或者踝足支架上；蓄力弹性件4套设于第一连杆1上，其两端分别与第一连杆1远离力传导套筒2的端部以及力传导套筒2的端部抵接。

其中，第一连杆1、力传导套筒2和第二连杆3依次连接，设置上述三者的目的在于当足托架5发生转动时，在上述三者的传动下，能够同时实现足托架5的左右翻转，从而仅通过单个旋转电机6即可实现患侧踝关节在内、外旋自由度和内、外翻自由度上的协同动作。但是在动作时由于力传导套筒2在第一连杆1以及第二连杆3上的运动均是无方向性的，即力传导套筒2的运动是具有不确定性的，这便导致传动组件可能发生卡顿的现象。而上述实施例正是基于这种情况，改变力传导套筒2的零受力状态，选择在第一连杆1的端部与力传导套筒2的端部之间加装一蓄力弹性件4，从而使得力传导套筒2具有一优先往下的趋势，使其具有优先运动方向性，极大程度上改善卡顿现象。

需要重点说明的是，设置上述蓄力弹性件4的目的在于打破力传导套筒2的零受力状态，对力传导套筒2运动起到一个导向的作用，并非是为了实现力传导套筒2的复位以及压紧在某一物体上。

可以理解的是，上述蓄力弹性件4中的“蓄力”是指弹性件自身具有一克服现有状态的弹力，在上述“蓄力”作用下，力传导套筒2具有朝向远离第一连杆1运动的趋势。当然此处的“蓄力”状态并不是弹性件被完全压缩，而只是处于自然延伸和完全压缩之间的一种状态，从而使得力传导套筒2和第一连杆1之间保持有一定张力。

蓄力弹性件4可以为具有一定弹力的弹性套筒，也可以为蓄力弹簧等。

在至少一个实施例中，蓄力弹性件4优选为蓄力弹簧。

在一些实施例中，如图2所示，力传导套筒2的一端开设有第一轴孔21，第一连杆1的端部插装于第一轴孔21内，可在第一轴孔21内移动以及转动；力传导套筒2的另一端开设有第二轴孔22，第二连杆3的端部插装于第二轴孔22内，可在第二轴孔22内移动以及转动，第一轴孔21和第二轴孔22之间通过润滑脂传递通道23连通。

在运行过程中，第二连杆3可将第二轴孔22的润滑油通过润滑脂传递通道23挤到第一轴孔21，随后第一连杆1又能够将第一轴孔21的润滑油挤到第二轴孔22，如此往复。上述设置利用了第一连杆1和第二连杆3在运行时会在力传导套筒2内滑动，从而实现润滑脂的往复流动，相对于第一轴孔21和第二轴孔22均采用盲孔来说，一方面润滑脂的存在不会对各个连杆的运动产生阻力，另一方面润滑脂经过反复的推送，可更充分的附着于第一轴孔21和第二轴孔22的内壁，润滑效果更好，与蓄力弹性件4的作用相结合，同样能够减少异响的发生。

需要说明的是，上述润滑脂传递通道23可以为一条形通道，也可以为一螺旋通道，还可以为一径向长度可以忽略不计的开口，第一轴孔21和第二轴孔22之间通过该开口连通，上述实施例设置润滑脂传递通道23的目的在于实现第一轴孔21和第二轴孔22的连通，因此凡是能够实现二者连通的结构都可以是上述实施例所提及的润滑脂传递通道23。

在上述实施例的基础上，力传导套筒2弯曲呈L型，润滑脂传递通道23位于力传导套筒2的转折处。

在至少一个实施例中，第一轴孔21的底端与第二轴孔22的底端连通，第一轴孔21端部靠近力传导套筒2转折内侧的边缘与第二轴孔22端部靠近力传导套筒2转折内侧的边缘通过上述润滑脂传递通道23连通。

在一些实施例中，力传导套筒2的材料为尼龙，尼龙具有耐磨、耐腐蚀、降噪性等优点，可有效避免运行过程中传动组件发出异响，具有静音的效果。

在一些实施例中，如图2所示，力传导套筒2的两端均螺纹连接有端盖24，第一连杆1和第二连杆3穿过端盖24伸入第一轴孔21和第二轴孔22内，端盖24对第一连杆1和第二连杆3的轴向运动起到限位的作用，避免第一连杆1和第二连杆3自力传导套筒2内脱出。具体地，如图2所示，第一连杆1伸入第一轴孔21的端部连接有第一限位螺栓11，第二连杆3伸入第二轴孔22的端部连接有第二限位螺栓31。在动作时，第一限位螺栓11和第二限位螺栓31能够与各自对应的端盖24内表面抵接，从而对第一连杆1和第二连杆3起到轴向限位的作用。

螺纹连接相对于通过螺钉等连接件进行连接来说，力传导套筒2的外观更加的美观，对接的螺纹可以采用细螺纹，具有放松抗震作用，且细螺纹可以让力传导套筒2的壁厚做的更薄，使结构更紧凑。

在至少一个实施例中，如图2所示，端盖24的外径与力传导套筒2中筒体的最大外径相等，使得力传导套筒2的外观更加的美观。

在一种方式中，第一连杆1可以直接与足托架5转动连接，在另一种方式中，第一连杆1也可以通过与其他连接件转动连接，该连接件与足托架5固接的方式实现与足托架5的连接。

在一些实施例中，第一连杆1采用第二种方式实现与足托架5的连接，上述传动组件还包括用于与足托架5固接的翻转连接件7，第一连杆1远离力传导套筒2的一端与翻转连接件7转动连接。

在使用时，旋转电机6带动足托架5转动，实现踝关节的内旋和外旋，通过第一连杆1、力传导套筒2和第二连杆3的相对运动，还有第一连杆1相对于翻转连接件7的转动等动作，可以同时实现踝关节的内翻或外翻。

在一些实施例中，第一连杆1的端部通过石墨轴承8与翻转连接件7转动连接。石墨轴承8具有自润滑、质轻等优点，可保证第一连杆1在旋转时顺滑减少异响的产生。

翻转连接件7包括连接座以及固装于连接座71上的固定轴72，连接座71固装于足托架5上，第一连杆1的端部通过石墨轴承8与固定轴72转动连接。

在一些实施例中，为进一步保证第一连杆1在转动时不会产生异响，第一连杆1端部的两侧与翻转连接件7之间安装有垫片，当翻转连接件7包括连接座71以及固装于连接座71上的固定轴72时，垫片可以套设于固定轴72上，位于第一连杆1端部的两侧和连接座71之间，垫片可避免第一连杆1端部的两侧直接与连接座71接触，保证第一连杆1的顺滑转动。

垫片的材料可以为尼龙，其与石墨轴承8配合，从而使得第一连杆1在转动时不会产生异响。

本发明第二方面的实施例在于提供一种踝关节翻转机构，如图2和图3所示，本发明第二方面的实施例提供的踝关节翻转机构包括旋转电机6、足托架5、内外翻固定支架组件9、内外旋固定支架10、足支架本体11以及上述传动组件；足支架本体11与旋转电机6连接，以在旋转电机6的驱动下转动；内外翻固定支架组件9的一端与足支架本体11固接，另一端与内外旋固定支架10和足托架5转动连接，内外旋固定支架10与足托架5固接；翻转连接件7贯穿内外翻固定支架组件9并与内外旋固定支架10固接。

在使用时，如图2所示，旋转电机6带动足支架本体11转动，足支架本体11通过内外翻固定支架组件9、翻转连接件7、内外旋固定支架10和足托架5转动，实现踝关节的内旋和外旋，与此同时，由于第二连杆3固装于旋转电机6的外壳上，力传导套筒2和第一连杆1动作，翻转连接件7相对于内外翻固定支架组件9转动，从而带动内外旋固定支架10以及足托架5转动，其转动轴线垂直于旋转电机6的转动轴线，实现踝关节的内翻和外翻。在翻转过程中蓄力弹性件4可打破翻转连接件7初始的零受力状态，使其具有优先运动方向性，保证动作的连贯性。

在上述实施例中，足托架5可以固装于内外旋固定支架10上，二者之间具体可以通过螺栓螺母等结构连接，翻转连接件7可固装于内外旋固定支架10上，从而实现翻转连接件7与足托架5的固装。

如图4所示，为保证内外旋固定支架10与翻转连接件7之间连接的牢固度，内外旋固定支架10与翻转连接件7之间可以为十字过盈配合，保证二者之间配合牢靠，不产生相对旋转，且连接件可嵌设于内外旋固定支架10内，结构紧凑，外观更美观。

其中，如图5和图6所示，内外翻固定支架组件9包括内外翻上固定支架91和内外翻下固定支架92，内外翻上固定支架91和内外翻下固定支架92的一端均与足支架本体11固接，内外翻上固定支架91的另一端可以通过螺栓等连接件与内外旋固定支架10和足托架5转动连接，内外翻下固定支架92可以通过翻转连接件7与内外旋固定支架10和足托架5转动连接。

另外，翻转连接件7贯穿内外翻下固定支架92并与内外翻下固定支架92之间设有推力轴承12，使得内外翻上固定支架91与内外翻下固定支架92在相对旋转且有压力时也能顺畅动作。

上述内外翻固定支架组件9采用分体设置的内外翻上固定支架91和内外翻下固定支架92，内外翻上固定支架91和内外翻下固定支架92可以直接连接于足支架本体11的外壁上，无需连接于足支架本体11的端侧，内外翻固定支架组件9与足支架本体11之间能够更加的紧凑。

本发明第三方面的实施例在于提供一种踝关节康复训练器，本发明第三方面的实施例提供的踝关节康复训练器包括上述踝关节翻转机构。

踝关节康复训练器的结构如图5和图6所示。踝关节康复训练器包括底座13、第一支架14、第二支架15、踝足支架16、驱动件17、小腿支撑杆组和患侧小腿支撑架20，其中：

底座13可以支撑于地面上，保证整个器材的稳定性；

第一支架14配置为至少一个，优选为两个，两个第一支架14的底端固装于底座13上，从而抬高整个器材，适配于人体生理结构；

第二支架15配置为至少一个，优选配置为两个，两个第二支架15一一对应地转动连接于两个第一支架14的顶端，即第二支架15相对于第一支架14的角度可调，患者可以以不同的姿势使用本踝关节康复训练器；

踝足支架16为U形，其两端通过驱动件17、与两个第二支架15转动连接，驱动件17可以为电机，电机启动时可实现踝关节的跖屈或背伸，旋转电机6设置在第二支架15的前端中部，其一端与踝足支架16连接；

小腿支撑杆组包括小腿组件支架18和患侧小腿支撑杆19，小腿组件支架18固装于两个第二支架15上，患侧小腿支撑杆19与小腿组件支架18背离两个第二支架15的一端连接，患侧小腿支撑架20活动连接在患侧小腿支撑杆19上，且沿患侧小腿支撑杆19的轴向方向位置可调。

需要说明的是，调节第二支架15相对于第一支架14的角度可以通过多种结构实现，例如通过齿轮套管结构、螺栓可拆卸结构等。调节患侧小腿支撑架20的轴向位置也可以通过多种结构实现，例如卡扣结构、螺纹连接结构等，即凡是能够实现上述功能的结构均可。

本发明第三方面提供的踝关节康复训练器有本发明第二方面的实施例提供的踝关节翻转机构，从而具有本发明第二方面的实施例提供的踝关节翻转机构所具有的一切有益效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，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。