阻力调节单元及踝腕关节主动康复训练装置

本发明涉及医疗器械，特别是涉及一种阻力调节单元及踝腕关节主动康复训练装置。背景技术：1、在康复医学领域，对肢体末端的康复训练一直是医疗器械研发焦点。肢体末端包括踝关节和腕关节等，受损关节的康复训练对于患者的生活质量和功能恢复至关重要。目前传统的康复训练主要依赖理疗师的经验，存在理疗师工作强度大、治疗效果不一致、治疗方案难以量化等问题。随着科技的发展，越来越多的主动康复训练设备出现在市场上，但这些设备往往难以提供足够的灵活性和个性化的训练方案，此外，现有的关节康复设备还存在以下问题：2、1.现有的多自由度关节康复训练装置多存在其转动中心与人体生理关节轴心偏离的问题，会造成冗余交互力及运动轨迹突变，不利于安全有效的康复训练。3、2.现有关节康复设备存在人机交互阻力不可调或阻力调节范围窄、调控逻辑复杂等问题，难以满足人体主动康复各阶段训练阻力变化的实际需求，降低了康复训练的有效性。4、3.现有关节康复训练装置多针对于人体单关节病症，尚缺少兼顾患者踝、腕等关节主动阻抗康复需求的训练装置，因此，不同病例的康复训练难以共用一套设备，造成康复设备冗余，经济性不佳；同时，现有关节康复设备多采用复杂的机械结构和控制算法实现人体关节的康复运动，导致设备制造和维护成本居高不下，也限制其市场推广应用。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种阻力调节单元及踝腕关节主动康复训练装置，以解决上述现有技术存在的问题。2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：3、本发明公开了一种阻力调节单元，包括：4、推力轴承，所述推力轴承包括能够相对转动的第一转盘和第二转盘；5、固定盘，所述固定盘设置于所述推力轴承内侧；6、旋转盘，所述旋转盘用于固定在所述第一转盘上；7、定滑轮组，所述定滑轮组包括安装于所述旋转盘上的多个外侧定滑轮，以及安装于所述固定盘上的多个内侧定滑轮；8、绳索，所述绳索同时绕过多个所述外侧定滑轮和多个所述内侧定滑轮，以在所述旋转盘相对于所述固定盘旋转时，所述绳索以u型或v型的形状兜住所述内侧定滑轮；9、弹性件，所述弹性件安装于所述旋转盘上，且连接所述绳索的第一端，在所述第一转盘旋转时被所述绳索牵引变形，以通过所述弹性件的变形调节所述绳索的张紧力；10、卷绕装置，所述卷绕装置安装于所述旋转盘上，且连接所述绳索的第二端，用于卷绕和放卷所述绳索，以调节所述弹性件的初始变形量；11、其中，所述旋转盘用于连接外部结构，以对外部结构的旋转动作提供阻力。12、优选地，所述定滑轮组包括若干个配合组，所述配合组包括一个所述内侧定滑轮和两个所述外侧定滑轮；所述绳索在经过所述配合组时，先从外侧绕过一个所述外侧定滑轮，再从内侧绕过所述内侧定滑轮，再从外侧绕过另一个所述外侧定滑轮。13、优选地，所述定滑轮组还包括变向组，所述变向组包括用于改变所述绳索方向的两个所述外侧定滑轮；所述绳索的第一端从内侧绕过其中一个所述外侧定滑轮后连接所述弹性件，所述绳索的第二端从内侧绕过另一个所述外侧定滑轮后连接所述弹性件。14、优选地，所述弹性件为拉伸弹簧，所述拉伸弹簧设置于弹簧安装套筒内，所述弹簧安装套筒安装于所述旋转盘上；所述拉伸弹簧的两端各成型有一个挂钩，一端的所述挂钩挂设在所述弹簧安装套筒内的圆柱销上，另一端的所述挂钩连接在所述绳索的第一端。15、优选地，所述卷绕装置为电动预紧绞盘，包括电机以及固定于所述电机的输出轴上的预紧绞盘，所述绳索的第二端固定在所述预紧绞盘上，所述电机能够正转和反转。16、优选地，所述旋转盘包括筒体、环状底和铰接柄；所述环状底连接于所述筒体的一端，所述外侧定滑轮安装于所述环状底上且位于所述筒体内侧，所述铰接柄连接于所述筒体的外表面，所述铰接柄用于与所述外部结构铰接；所述固定盘从所述筒体及所述环状底中穿过，所述弹性件及所述卷绕装置安装于所述筒体或所述铰接柄上。17、本发明还公开了一种踝腕关节主动康复训练装置，包括上述的阻力调节单元，还包括平台、连杆、盖板和底座；所述平台的中部设有安装位，以安装脚托组件或手柄组件；所述连杆与所述阻力调节单元的数量均为三个；三个所述阻力调节单元叠放且共轴线，三个所述阻力调节单元的所述固定盘固定相连；所述盖板与所述底座通过紧固件相连，所述紧固件穿过多个所述固定盘，以将三个所述阻力调节单元夹在中间；所述连杆的第一端与所述平台铰接，多个所述阻力调节单元的所述旋转盘各与一个所述连杆的第二端铰接；三个所述连杆的两端铰接位置的旋转轴线指向同一位置，从而由三个所述连杆和三个所述旋转盘组成球面并联机构。18、优选地，所述连杆与所述阻力调节单元的数量均为三个；在所述平台上，用于与所述连杆第一端铰接的多个铰接部位沿所述阻力调节单元的圆周方向均布；多个所述连杆第一端的旋转轴线与所述阻力调节单元的轴线垂直相交。19、优选地，相邻两个所述阻力调节单元的所述固定盘之间设置转接法兰，所述转接法兰分别与两侧的所述固定盘固定相连。20、优选地，所述底座上设置用于减重的镂空槽。21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：22、1.本发明的阻力调节单元，通过调节弹性件预紧力改变支链转动副的扭转刚度，可提供阻力可调的人机交互力。23、2.本发明的踝腕关节主动康复训练装置，在球面并联机构支链转动副上引入阻力调节单元，通过调节弹性件预紧力改变支链转动副的扭转刚度，在主动阻力康复阶段为患者提供阻力可调的人机交互力，有利于促进患者关节肌力恢复。24、3.本发明的踝腕关节主动康复训练装置，通过在平台上安装脚托组件或手柄组件，可兼顾踝关节或腕关节的康复需求，拓展了此关节康复设备的临床应用场景。同时，本发明本体结构与控制系统简单，因此降低了制造成本，利于市场推广。25、4.本发明的踝腕关节主动康复训练装置中，球面并联机构提供的旋转的耦合运动可匹配人体关节的生理运动轨迹，因此满足患者踝关节(趾屈/背屈、内翻/外翻、内旋/外旋)和腕关节(掌曲/背伸、尺偏/桡偏)的多向康复训练需求；此外，本发明中球面并联机构旋转中心靠近人体生理关节轴心，降低了因转动中心不对齐导致的附加力矩问题，保证了训练的安全性。技术特征：1.一种阻力调节单元，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的阻力调节单元，其特征在于：3.根据权利要求2所述的阻力调节单元，其特征在于：4.根据权利要求1所述的阻力调节单元，其特征在于：5.根据权利要求1所述的阻力调节单元，其特征在于：6.根据权利要求1所述的阻力调节单元，其特征在于：7.一种踝腕关节主动康复训练装置，其特征在于，包括如权利要求1～6任意一项所述的阻力调节单元，还包括平台、连杆、盖板和底座；所述平台的中部设有安装位，以安装脚托组件或手柄组件；所述连杆与所述阻力调节单元的数量均为三个；三个所述阻力调节单元叠放且共轴线，三个所述阻力调节单元的所述固定盘固定相连；所述盖板与所述底座通过紧固件相连，所述紧固件穿过多个所述固定盘，以将三个所述阻力调节单元夹在中间；所述连杆的第一端与所述平台铰接，多个所述阻力调节单元的所述旋转盘各与一个所述连杆的第二端铰接；三个所述连杆的两端铰接位置的旋转轴线指向同一位置，从而由三个所述连杆和三个所述旋转盘组成球面并联机构。8.根据权利要求7所述的踝腕关节主动康复训练装置，其特征在于：9.根据权利要求7所述的踝腕关节主动康复训练装置，其特征在于：10.根据权利要求7所述的踝腕关节主动康复训练装置，其特征在于：技术总结本发明公开了一种阻力调节单元及踝腕关节主动康复训练装置，阻力调节单元包括推力轴承、固定盘、旋转盘、定滑轮组、绳索、弹性件和卷绕装置。固定盘设置于推力轴承内侧，旋转盘设置于推力轴承的外侧转盘上。定滑轮组包括多个外侧定滑轮以及多个内侧定滑轮。弹性元件和卷绕装置安装于旋转盘上，绳索的一端连接弹性元件，另一端连接卷绕装置，绳索以U型或V型同时绕过多个定滑轮组。通过弹性件的变形调节绳索的张紧力，通过卷绕装置对绳索的放卷和收卷调节弹性件的初始变形量。本发明的阻力调节单元，三组固定盘和旋转盘同轴线层叠布置，通过阻力调节单元改变支链转动副的扭转刚度，可为踝腕关节主动康复训练装置提供阻力可调的人机交互力。技术研发人员：刘奕辰,苏欣,李祥云,周仁弘毅受保护的技术使用者：成都航空职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/6/18