踝关节康复机器人的结构设计研究

吉林农业科技学院机械与土木工程学院 刘浩 常影 宋佳宇 喻仟龙 张洋

1 引言

在日常运动中往往会有踝关节扭伤，是骨科临床常见的运动伤害，踝关节扭伤治疗的不及时或不彻底，将会引起踝关节韧带松弛，发生反复扭伤概率变大，最终可能引起踝关节功能障碍。踝关节的康复训练有助于患者踝关节运动功能的恢复，传统的踝关节康复训练主要由医师进行接触式的康复训练，患者处于被动，而且方式简单，治疗效果不明显，训练周期较长。随着机器人技术在康复医学领域的研发和临床应用，踝关节康复机器人将代替传统康复医师对患者进行踝关节康复训练，从而更好地提高患者的康复质量等问题。

美国Rutgers大学设计了一个踝关节康复平台，该平台基于Stewart平台的“Rutgers踝”，如图下1所示。该系统有6个自由度，主要是由固定两个平台以及可伸缩的支链构成，该系统可以实现远程控制[1]。韩国国立庆尚大学[2-4]也设计了踝关节康复治疗机械，该机械具有4个自由度，是通过气压进行驱动的，可以完成踝关节及脚的一部分运动，可以较好地对踝关节进行康复运动。

图1 Rutgers踝

国内也对踝关节康复机械进行了相关研究，其中河北工业大学刘更谦等就研究了一种3-RSS/RU并联机构，该结构很好地考虑了康复理论，该平台还设置了支撑轴，如图下2所示。北京交通大学的汪从哲等人也设计了1个3自由度的康复机器人，该机构选用了4个电机，在一定程度上提高了该康复机构的工作性能。……