一种航天员锻炼用智能踝泵装置及方法

本发明涉及被动锻炼理疗，更具体地说，它涉及一种航天员锻炼用智能踝泵装置及方法。

背景技术：

1、踝泵运动是促进下肢静脉回流、重建小腿肌肉泵功能的基础康复手段；航天员长期失重返回地球后，普遍出现本体感觉减退、肌肉协调性下降及前庭再适应障碍，需在地面康复期负重踝泵训练加速对重力再适应。

2、现有踝泵设备运动轨迹多局限于单一矢状面的背屈与跖屈，缺乏对侧向翻转、周向摆动等多维复合运动的模拟能力，无法复现行走时踝关节的内外翻及周向复合偏转，难以有效刺激航天员因失重导致的本体感觉与神经肌肉协调性退化。

技术实现思路

1、为了克服上述技术问题，本发明提出了一种航天员锻炼用智能踝泵装置及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种航天员锻炼用智能踝泵装置，包括：

4、机架，其上设置有罩壳；

5、踝泵运动单元，其设置有两组且对称分布于罩壳两侧，包括足托板和设置于足托板下端的球形关节，所述球形关节内设置有伸缩式踝泵运动件，所述足托板上设置有与伸缩式踝泵运动件适配的足压抵推件；

6、摇摆驱动单元，其设置于罩壳内，包括与球形关节适配的球套、与伸缩式踝泵运动件适配的偏心摇摆件以及用于驱动偏心摇摆件的驱动件，足压抵推件下行驱动伸缩式踝泵运动件伸出并与偏心摇摆件接触，以触发球形关节在球套内发生偏转；

7、足部固定单元，其设置于足托板上，包括对称分布于足托板两侧的侧翻式足部固定件以及设置于足托板背侧的联动触发件；当足压抵推件下行时，通过联动触发件同步驱动两侧的侧翻式足部固定件向内翻转以对足背进行按压固定。

8、作为本发明进一步的方案：所述机架远离罩壳的一端设置有支架，所述支架两侧对称设置有撑腿杆。

9、作为本发明进一步的方案：所述足托板两侧及底部设置有围板，所述足托板顶部设置有开口。

10、作为本发明进一步的方案：所述伸缩式踝泵运动件包括滑动嵌设于球形关节内的伸缩架，所述伸缩架下端设置有与偏心摇摆件适配的摇摆盘，所述伸缩架与球形关节底部之间设置有弹簧。

11、作为本发明进一步的方案：所述足压抵推件包括倾斜滑动嵌设于足托板内的滑条和竖直固定于摇摆盘上的连接柱，所述滑条上设置有足跟托板，所述滑条朝下连接柱的一端设置有抵推柱，所述连接柱上端设置有与抵推柱适配的抵推盘。

12、作为本发明进一步的方案：所述偏心摇摆件包括固定于罩壳上的套筒，所述套筒内转动嵌设有转台，所述转台上端固定有偏心摆杆，所述偏心摆杆远离转台的一端设置有与摇摆盘适配的顶球。

13、作为本发明进一步的方案：所述驱动件包括对称转动设置于罩壳内两侧且相互啮合的传动齿盘以及固定于机架上的驱动电机，所述机架上还转动安装有传动盘，所述传动盘与驱动电机输出端连接有第二传动带，所述传动盘上同轴固定有中间齿轮，所述中间齿轮与其中一组传动齿盘啮合连接；两侧传动齿盘上均同轴固定有驱动转轴，所述驱动转轴与同侧转台之间连接有第一传动带。

14、作为本发明进一步的方案：所述侧翻式足部固定件包括对称开设于足托板两侧的安装槽口，所述安装槽口内设置有转销，所述转销上转动安装有足背压板，所述足背压板的重心位于转销远离足托板中心的一侧。

15、作为本发明进一步的方案：所述联动触发件包括固定于足托板背侧的气仓，所述气仓内两侧对称滑动设置有活塞板，所述活塞板上固定有活动贯穿气仓的伸缩杆，所述伸缩杆伸出端固定有与对应足背压板抵接的推板；所述足托板底部设置有与足压抵推件适配的气囊，所述足托板内开设有与气囊连通的气道，所述气道远离气囊的一端连接有气管，所述气仓居中处设置有气嘴，两侧气管均与气嘴连通。

16、本发明公开了一种使用上述航天员锻炼用智能踝泵装置的方法，包括以下步骤：

17、步骤一、航天员平躺并将双足分别放入两侧足托板内，足部自然下垂；

18、步骤二、足部下压足压抵推件，驱动伸缩式踝泵运动件伸出并与偏心摇摆件接触，同时通过联动触发件驱动侧翻式足部固定件向内翻转，对足背进行按压固定；

19、步骤三、启动驱动件，驱动偏心摇摆件运动，带动球形关节在球套内产生周期性周向偏转，使足托板带动双足进行踝泵运动；

20、步骤四、训练结束，关闭驱动件，抬足使足压抵推件复位，伸缩式踝泵运动件缩回，侧翻式足部固定件向外翻转打开，取出双足。

21、本发明的有益效果：

22、针对航天员的地面康复训练场景，利用航天员足部自然下垂时的自重作为足压抵推件下滑驱动力，驱动伸缩式踝泵运动件自动伸出并与偏心摇摆件接触以带动足托板发生偏转，同时通过联动触发件同步启动侧翻式足部固定件向内翻转对足背进行按压固定；

23、利用航天员足部自身重力下压足压抵推件，从而推动伸缩式踝泵运动件自动向下伸出并与偏心摇摆件接触，通过偏心摇摆件与伸缩式踝泵运动件的偏心限位配合，将偏心摇摆件的旋转运动转化为球形关节在球套内的周期性周向偏转，偏心摇摆件的周期性运动配合足部自重产生的持续下压力，使足托板带动双足精确完成背屈、跖屈及侧方翻转等多维轨迹，有效模拟行走时踝关节的真实受力状态，能够为经历太空失重后重返地球、面临本体感觉减退和肌肉协调性下降的航天员提供更具本体感觉反馈的负重理疗康复刺激，加速其前庭与运动神经再适应地球重力环境，提升锻炼理疗的针对性与康复效果；

24、伸缩式踝泵运动件常态下收纳于球形关节内，仅在足压抵推件下行时被触发伸出并与偏心摇摆件接触，确保足部放入时足托板可保持自由姿态；足托板两侧的侧翻式足部固定件在初始状态保持向外翻转打开，为足部提供了足够的放入空间，避免刮蹭足部；当航天员足部下压足压抵推件时，通过联动触发件同步驱动侧翻式足部固定件由外翻姿态向内翻转按压足背，且在踝泵运动过程中，足部重力始终维持足压抵推件的下行位置，从而持续锁定侧翻式足部固定件的按压状态，有效防止高频或大幅度摆动时足部与足托板意外脱离，提升理疗过程可靠性。

1.一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述机架（100）远离罩壳（110）的一端设置有支架（120），所述支架（120）两侧对称设置有撑腿杆（130）。

3.根据权利要求1所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述足托板（210）两侧及底部设置有围板（211），所述足托板（210）顶部设置有开口（212）。

4.根据权利要求1所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述伸缩式踝泵运动件（230）包括滑动嵌设于球形关节（220）内的伸缩架（231），所述伸缩架（231）下端设置有与偏心摇摆件（320）适配的摇摆盘（232），所述伸缩架（231）与球形关节（220）底部之间设置有弹簧（233）。

5.根据权利要求4所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述足压抵推件（240）包括倾斜滑动嵌设于足托板（210）内的滑条（241）和竖直固定于摇摆盘（232）上的连接柱（244），所述滑条（241）上设置有足跟托板（242），所述滑条（241）朝下连接柱（244）的一端设置有抵推柱（243），所述连接柱（244）上端设置有与抵推柱（243）适配的抵推盘（245）。

6.根据权利要求4所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述偏心摇摆件（320）包括固定于罩壳（110）上的套筒（321），所述套筒（321）内转动嵌设有转台（322），所述转台（322）上端固定有偏心摆杆（323），所述偏心摆杆（323）远离转台（322）的一端设置有与摇摆盘（232）适配的顶球（324）。

7.根据权利要求6所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述驱动件（330）包括对称转动设置于罩壳（110）内两侧且相互啮合的传动齿盘（331）以及固定于机架（100）上的驱动电机（335），所述机架（100）上还转动安装有传动盘（334），所述传动盘（334）与驱动电机（335）输出端连接有第二传动带（336），所述传动盘（334）上同轴固定有中间齿轮（333），所述中间齿轮（333）与其中一组传动齿盘（331）啮合连接；两侧传动齿盘（331）上均同轴固定有驱动转轴（332），所述驱动转轴（332）与同侧转台（322）之间连接有第一传动带（325）。

8.根据权利要求1所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述侧翻式足部固定件（410）包括对称开设于足托板（210）两侧的安装槽口（411），所述安装槽口（411）内设置有转销（412），所述转销（412）上转动安装有足背压板（413），所述足背压板（413）的重心位于转销（412）远离足托板（210）中心的一侧。

9.根据权利要求8所述的一种航天员锻炼用智能踝泵装置，其特征在于，所述联动触发件（420）包括固定于足托板（210）背侧的气仓（421），所述气仓（421）内两侧对称滑动设置有活塞板（422），所述活塞板（422）上固定有活动贯穿气仓（421）的伸缩杆（423），所述伸缩杆（423）伸出端固定有与对应足背压板（413）抵接的推板（424）；所述足托板（210）底部设置有与足压抵推件（240）适配的气囊（425），所述足托板（210）内开设有与气囊（425）连通的气道（426），所述气道（426）远离气囊（425）的一端连接有气管（427），所述气仓（421）居中处设置有气嘴（428），两侧气管（427）均与气嘴（428）连通。

10.一种使用权利要求1至9任一所述航天员锻炼用智能踝泵装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：