本發(fā)明涉及腳踝康復(fù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種腳踝康復(fù)外骨骼裝置。

背景技術(shù)：

腳踝骨折在日常生活中十分常見(jiàn)，人們?cè)谏钪?，尤其是在運(yùn)動(dòng)時(shí)不注重自身保護(hù)，極易出現(xiàn)腳踝骨折。而腳踝骨折需要一定的康復(fù)期，在此期間不能行走。當(dāng)腳踝快要痊愈時(shí)，患者需進(jìn)行一系列的康復(fù)訓(xùn)練以加速恢復(fù)，其中行走康復(fù)訓(xùn)練最為簡(jiǎn)單有效。然而長(zhǎng)時(shí)間行走，會(huì)導(dǎo)致康復(fù)腳踝負(fù)擔(dān)過(guò)大，不利于腳踝進(jìn)一步康復(fù)?，F(xiàn)有裝置大多通過(guò)材料減震，起到回力作用；或通過(guò)電機(jī)，提供固定扭矩。導(dǎo)致腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及范圍受限，同時(shí)無(wú)法記錄運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各數(shù)據(jù)(如扭矩大小及受力時(shí)間)，以提供個(gè)性化治療及醫(yī)療分析數(shù)據(jù)。一些大型康復(fù)裝置功能較為齊全，但使用時(shí)不方便攜帶行走，僅能做康復(fù)治療的輔助工具，且價(jià)格昂貴。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910088396.9的一項(xiàng)專利提供了一種穿戴式下肢外骨骼裝置，該裝置具有多自由度運(yùn)動(dòng)；通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，幫助下肢運(yùn)動(dòng)輕度障礙者實(shí)現(xiàn)康復(fù)，但電機(jī)力矩需要輸入固定值，無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)控，且無(wú)法顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；

專利申請(qǐng)?zhí)枮?01610347204的一項(xiàng)專利公開(kāi)了一種穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置，該裝置采用了減震材料，具有回力功能；廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領(lǐng)域；但無(wú)外力輸入，只能起緩沖作用，且無(wú)法顯示儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種腳踝康復(fù)外骨骼裝置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種腳踝康復(fù)外骨骼裝置，包括如下裝置：

信號(hào)傳輸裝置：包括力傳感器和轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，力傳感器用于檢測(cè)傳動(dòng)裝置的壓力信號(hào)；轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器用于檢測(cè)傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；

控制裝置：用于根據(jù)接收自信號(hào)傳輸裝置的信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)；其中，信號(hào)傳輸裝置的信號(hào)包括壓力信號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)；

驅(qū)動(dòng)裝置：用于在控制裝置的控制下，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置并輸出傳動(dòng)數(shù)據(jù)；

傳動(dòng)裝置：用于接受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)；

存儲(chǔ)裝置：用于實(shí)時(shí)接收并存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)裝置輸出的傳動(dòng)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述傳動(dòng)裝置包括滾珠絲桿、連桿、轉(zhuǎn)動(dòng)支架和腳板，其中：所述滾珠絲桿連接驅(qū)動(dòng)裝置；所述連桿上端通過(guò)絲桿鏈接件與滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述連桿下端與轉(zhuǎn)動(dòng)支架一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)支架另一端通過(guò)第一軸承與第一支架連接；所述腳板兩側(cè)設(shè)置有第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部通過(guò)第一軸承連接第一支架，第二延伸部通過(guò)第二軸承與第二支架連接。

優(yōu)選地，所述力傳感器設(shè)置于連桿上；所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器包括編碼器，所述編碼器固定于第一支架側(cè)面，編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)端連接第一軸承。

優(yōu)選地，還包括用于扶持腿部的U形支架，所述U型支架的兩端分別固定連接第一支架的側(cè)面和第二支架的頂端。

優(yōu)選地，所述滾珠絲桿與驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)置有用于緩沖的扭簧或者拉簧。

優(yōu)選地，所述控制裝置為單片機(jī)。

優(yōu)選地，所述滾珠絲桿螺母緊貼第一支架正表面，與第一支架正表面緊貼的滾珠絲桿螺母的表面光滑；第一支架正表面光滑。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置位于滾珠絲桿頂端并固定在第一支架正表面的上部，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括舵機(jī)或電機(jī)。

優(yōu)選地，還包括數(shù)字顯示儀，信號(hào)傳輸裝置連接所述數(shù)字顯示儀，所述數(shù)字顯示儀實(shí)時(shí)顯示腳板旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩大小和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

優(yōu)選地，所述控制裝置包括：

腳踝轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)裝置：用于根據(jù)來(lái)自編碼器的傳感信號(hào)，感知第一軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；

腳踝助力裝置：用于根據(jù)第一軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，通過(guò)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使?jié)L珠絲桿驅(qū)動(dòng)連桿，連桿再驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)支架沿所述第一軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；

力感應(yīng)裝置：用于根據(jù)來(lái)自力傳感器的壓力信號(hào)，控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得舵機(jī)以所述轉(zhuǎn)速通過(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)連桿；

傳動(dòng)保護(hù)裝置：用于接收來(lái)自力傳感器的壓力信號(hào)，判斷所述壓力信號(hào)的幅值是否超過(guò)幅值閾值，若超過(guò)，則向舵機(jī)發(fā)出停機(jī)指令，若沒(méi)有超過(guò)，則不向舵機(jī)發(fā)出停機(jī)指令；

角度保護(hù)裝置：用于接收檢測(cè)到的舵機(jī)的單向轉(zhuǎn)動(dòng)角度，將單向轉(zhuǎn)動(dòng)角度與轉(zhuǎn)動(dòng)角度閾值對(duì)比，若單向轉(zhuǎn)動(dòng)角度超過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角度閾值，則輸出停止指令給舵機(jī)，舵機(jī)執(zhí)行停止指令；若單向轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號(hào)不超過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角度閾值，則不輸出停止指令給舵機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)精良，體積小，成本低；

2、穿戴方便，可隨時(shí)隨地穿戴使用；

3、通過(guò)外力輔助使用者，根據(jù)使用者的運(yùn)動(dòng)情況實(shí)時(shí)調(diào)整外力大小及方向；

4、設(shè)置有數(shù)據(jù)記錄，對(duì)腳踝恢復(fù)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化治療。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為腳踝康復(fù)裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為腳踝康復(fù)裝置結(jié)構(gòu)流程圖。

圖中：1-舵機(jī)；2-扭簧；3-滾珠絲桿；4-數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器；5-單片機(jī)；6-第一支架；7-U形支架；8-連桿；9-力傳感器；10-第二軸承；11-第一軸承；12-編碼器；13-腳板；14-第二支架；15-絲桿鏈接件；16-轉(zhuǎn)動(dòng)支架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明提供的一種腳踝康復(fù)外骨骼裝置，包括：力傳感器、編碼器、單片機(jī)、舵機(jī)、滾珠絲桿、連桿、轉(zhuǎn)動(dòng)支架、腳板和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；其中：

所述力傳感器安裝于連桿上，用于檢測(cè)接收壓力信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大，向單片機(jī)輸出模擬信號(hào)；

所述編碼器固定于第一支架側(cè)面，編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)端連接第一軸承；編碼器用于接收轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)，向單片機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)；

所述單片機(jī)固定在第一支架側(cè)面，用于接收力傳感器和編碼器傳輸?shù)男盘?hào)并控制舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

所述舵機(jī)設(shè)置于滾珠絲桿頂端并固定在第一支架正表面的上方，用于根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的指令驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿并輸出傳動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器固定在第一支架側(cè)面，用于實(shí)時(shí)接收并存儲(chǔ)舵機(jī)輸出的傳動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述滾珠絲桿連接舵機(jī)；所述連桿上端通過(guò)絲桿鏈接件與滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述連桿下端與轉(zhuǎn)動(dòng)支架一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)支架另一端通過(guò)第一軸承與第一支架連接；所述腳板兩側(cè)設(shè)置有第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部通過(guò)第一軸承連接第一支架，第二延伸部通過(guò)第二軸承與第二支架連接。

進(jìn)一步地，還包括用于扶持腿部的U形支架，所述U型支架的兩端分別固定連接第一支架的側(cè)面和第二支架的頂端。

進(jìn)一步地，所述滾珠絲桿與驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)置有用于緩沖的扭簧或者拉簧。

進(jìn)一步地，所述滾珠絲桿螺母緊貼第一支架正表面，與第一支架正表面緊貼的滾珠絲桿螺母的表面光滑；第一支架正表面光滑。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置還可以是異步電機(jī)。

進(jìn)一步地，還包括數(shù)字顯示儀，信號(hào)傳輸裝置連接所述數(shù)字顯示儀，所述數(shù)字顯示儀實(shí)時(shí)顯示腳板旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩大小和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

在腳踝轉(zhuǎn)動(dòng)的初始狀態(tài)，編碼器通過(guò)檢測(cè)第一軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，向單片機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)則輸出0信號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)則輸出1信號(hào)。同時(shí)，力傳感器接受連桿上的壓力信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大，向單片機(jī)輸出模擬信號(hào)。單片機(jī)根據(jù)接收到的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，舵機(jī)提供微小扭矩。舵機(jī)扭矩經(jīng)過(guò)扭簧的緩沖作用后，由滾珠絲桿，將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)絲桿鏈接件、連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)支架之間的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為腳板的轉(zhuǎn)動(dòng)。其中數(shù)字信號(hào)決定舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，模擬信號(hào)的幅值決定舵機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)在單片機(jī)中設(shè)置保護(hù)程序，當(dāng)模擬信號(hào)幅值超過(guò)幅值閾值，或舵機(jī)單方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度超過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角度閾值時(shí)，則舵機(jī)收到停機(jī)指令，舵機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。