一种踝关节康复机器人

1.本实用新型属于康复医疗器械领域，更具体地，涉及一种踝关节康复机器人。


背景技术：

2.踝关节损伤是一种常见的脚部骨关节损伤。随着人口老龄化程度加深，疾病、自然灾害、交通事故等频发，下肢障碍患者日益增多，其中大部分人群易于发生踝关节运动障碍，这严重限制了患者日常生活活动的能力。现有踝关节康复训练主要依靠理疗师和监护人的“一对一”辅助，存在康复周期长、康复效果有限、耗时且成本高的问题。
3.然而，现有技术中的踝关节康复机器人的机械结构一般都比较复杂，且有些不能实现踝关节的背屈趾屈、内翻外翻、内旋外旋等三自由度的运动康复动作，这都往往导致其控制难度大，难于在康复机器人上实时的完成各种力矩和角度的检测，从而有效调整机器人助力大小，以适应患者康复训练状态。
4.例如：中国专利cn105965484b公开了一种踝关节康复机器人，该装置采用并联结构形式，能完成背屈趾屈、内翻外翻、内旋外旋三自由度康复运动，结构紧凑，但存在传动机构复杂、控制难度大的问题。此外，中国专利cn211461075u公开了一种踝关节康复机器人，该装置包括一康复机器人本体、一脚托及一腿托，通过腿托将患者的腿部支撑托起，将患者的脚部随着脚托和摇臂一起进行关节拉伸锻炼，然而该机构只有一个转动方向的自由度，不能满足踝关节三自由康复训练。
5.因此，针对以上现有技术的不足，急需设计一种踝关节康复机器人，以用于辅助患者完成被动、主动训练，提高康复效果，且有效避免二次伤害。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.基于此，本实用新型提供了一种踝关节康复机器人，该机器人的结构简单，能实现踝关节的背屈趾屈、内翻外翻、内旋外旋等三自由度的运动康复动作，易于控制，可实现各种力矩和角度的实时检测，以用于辅助患者完成被动、主动训练，提高康复效果，且还能避免二次伤害。
8.(二)技术方案
9.为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种踝关节康复机器人，包括执行模块，所述执行模块包括大腿支撑机构、背屈趾屈机构、拉压力信号采集机构、内翻外翻机构、内旋外旋机构和支座；所述大腿支撑机构和所述内旋外旋机构都固连在支座上，所述拉压力信号采集机构固连在背屈趾屈机构的拉压力信号采集机构支撑板上；所述背屈趾屈机构左右两侧的背屈趾屈摆杆能带动拉压力信号采集机构支撑板的后端进行背屈趾屈运动；所述背屈趾屈机构串联在内翻外翻机构上，所述内翻外翻机构上前后两侧的内翻外翻摆杆能通过转动带动所述背屈趾屈机构进行内翻外翻运动；所述内翻外翻机构固定在内旋外旋机构上，所述内旋外旋机构能通过内旋外旋力矩传输轴带动内翻外翻机构底部上的内翻外翻机
构支撑板进行所述支座上的逆时针或者顺时针方向的内旋外旋运动。
10.进一步的，所述内旋外旋机构位于大腿支撑机构的前方；所述背屈趾屈摆杆、内翻外翻摆杆、内旋外旋力矩传输轴三者的中心轴两两相互垂直；所述背屈趾屈摆杆、内翻外翻摆杆和内旋外旋力矩传输轴的三个中心轴的旋转中心与踝关节的生理中心重合。
11.进一步的，所述背屈趾屈机构包括背屈趾屈机构支撑板、背屈趾屈传动机构、背屈趾屈轴承座、背屈趾屈摆杆、拉压力信号采集机构支撑板、背屈趾屈机械限位机构和背屈趾屈电气限位机构；所述背屈趾屈机构支撑板位于背屈趾屈机构的底部，所述拉压力信号采集机构支撑板上后部的两端与左右的两个背屈趾屈摆杆固连，由所述背屈趾屈传动机构带动做背屈趾屈运动，所述背屈趾屈摆杆在所述背屈趾屈轴承座上转动；所述背屈趾屈传动机构包括依次连接的直流伺服电机一、减速机一、皮带传动机构一；所述皮带传动机构一带动其中一边的所述背屈趾屈摆杆进行背屈趾屈运动；另外一边的背屈趾屈摆杆所对应的背屈趾屈轴承座的外侧设有所述背屈趾屈机械限位机构和所述背屈趾屈电气限位机构。
12.进一步的，所述背屈趾屈机械限位机构包括固定限位块和回转限位块，所述固定限位块为扇形阻挡块，扇形阻挡块固定在所述背屈趾屈轴承座外侧，所述回转限位块为带有扇形缺口的圆盘，圆盘的中心点与另外一边的背屈趾屈摆杆固定连接，扇形阻挡块的至少一部分设置在圆盘的扇形缺口内；所述背屈趾屈电气限位机构包括左限位螺钉一、右限位螺钉一、接近开关一和接近开关支撑座一，所述接近开关一固定在向外伸出的所述接近开关支撑座一上，所述接近开关支撑座一固定在背屈趾屈轴承座外侧，所述左限位螺钉一和右限位螺钉一设置在所述回转限位块的圆盘上的同一个圆周内，所述接近开关一位于左限位螺钉一和右限位螺钉一之间圆弧中点的上方，所述圆盘内的左限位螺钉一和右限位螺钉一之间弧形的圆心角小于圆盘上的扇形缺口的自由活动圆心角。
13.进一步的，所述拉压力信号采集机构固连在所述拉压力信号采集机构支撑板上，包括拉压力传感器、脚板支撑板，所述拉压力传感器设置在拉压力信号采集机构支撑板和脚板支撑板之间，以采集拉压力信号采集机构支撑板和脚板支撑板之间的拉压力信号，最后将采集的所述拉压力信号与所述背屈趾屈摆杆的力臂相乘求和得到背屈趾屈和内翻外翻过程中的力矩信号。
14.进一步的，所述内翻外翻机构包括内翻外翻机构支撑板、内翻外翻传动机构、内翻外翻轴承座、内翻外翻摆杆、内翻外翻机械限位机构、内翻外翻电气限位机构；所述内翻外翻机构支撑板的前后两端设有一对对称的凸耳，每个凸耳上设有内翻外翻轴承座和内翻外翻摆杆，所述内翻外翻传动机构带动所述内翻外翻摆杆在内翻外翻轴承座上进行左右方向的内翻外翻运动，所述内翻外翻摆杆与所述背屈趾屈机构支撑板上前后两端伸出的凸板固定连接，所述内翻外翻机械限位机构和内翻外翻电气限位机构设置在后端凸耳上的内翻外翻轴承座上。
15.进一步的，所述内翻外翻机械限位机构包括固定限位块和回转限位块，所述固定限位块为扇形阻挡块，扇形阻挡块固定在所述内翻外翻轴承座外侧，所述回转限位块为带有扇形缺口的圆盘，圆盘的中心点与另外一边的内翻外翻摆杆固定连接，扇形阻挡块的至少一部分设置在圆盘的扇形缺口内；所述内翻外翻电气限位机构包括左限位螺钉二、右限位螺钉二、接近开关二和接近开关支撑座二，所述接近开关二固定在向外伸出的所述接近开关支撑座二上，所述接近开关支撑座二固定在所述内翻外翻轴承座外侧，所述左限位螺
钉二和右限位螺钉二设置在所述回转限位块的圆盘上的同一个圆周内，所述接近开关二位于左限位螺钉二和右限位螺钉二之间圆弧中点的上方，所述圆盘内的左限位螺钉二和右限位螺钉二之间弧形的圆心角小于圆盘上的扇形缺口的自由活动圆心角。
16.进一步的，所述内旋外旋机构包括内旋外旋传动机构、内旋外旋机构支撑板、内旋外旋电气限位机构、内旋外旋机械限位机构和内旋外旋力矩信号采集机构；所述内旋外旋传动机构包括依次连接的直流伺服电机三、减速机三、皮带传动机构三；所述内旋外旋电气限位机构、内旋外旋机械限位机构和内旋外旋力矩信号采集机构都设置在所述内翻外翻机构支撑板和内旋外旋机构支撑板之间，所述直流伺服电机三和减速机三设置在所述内旋外旋机构支撑板上，所述皮带传动机构三设置在内旋外旋机构支撑板的下方，所述皮带传动机构三带动所述内旋外旋力矩信号采集机构的转动，以同步带动所述内翻外翻机构支撑板转动。
17.进一步的，所述内旋外旋电气限位机构包括接近开关三、左限位螺钉三、右限位螺钉三，所述接近开关三固定在所述内旋外旋力矩信号采集机构的固定外壳上，所述左限位螺钉三和右限位螺钉三设置在所述内翻外翻机构支撑板的下方和所述接近开关三的上方，所述内旋外旋机械限位机构包括设置在所述内旋外旋力矩信号采集机构的固定外壳上的限位杆，并在内翻外翻支撑板上加工对应长度的圆弧槽，所述限位杆在圆弧槽限定的角度范围内运动。
18.进一步的，所述大腿支撑机构包括固定导套、蝶形螺栓、活动导杆和大腿支撑弧面，所述活动导杆能在固定导套中运动，所述蝶形螺栓用于固定活动导杆和固定导套的相对位置，以调整位于所述活动导杆顶部的所述大腿支撑弧面的高度。
19.(三)有益效果
20.本实用新型与现有技术对比，本实用新型踝关节康复机器人的有益效果主要包括：
21.(1)本实用新型踝关节康复机器人的执行模块机械结构简单，便于安装维修，还能实现踝关节的背屈趾屈、内翻外翻、内旋外旋等三自由度的运动康复动作，且易于控制，可实现各种力矩和角度的实时检测，此外，通过各种电气和机械的限位机构还能多重避免二次伤害，保护了患者的踝关节康复运动时的安全性。
22.(2)本实用新型将实现背屈趾屈、内翻外翻、内旋外旋的机构从上到下依次合理设置，且将限位机构和动力机构左右分开设置，从而使得整个装置的结构紧凑可靠性高。
23.(3)本实用新型把肌电信号采集模块、关节力矩信号采集模块、关节角度信号采集模块、手控模块、中央控制模块、执行模块、语音提示模块、康复运动反馈模块集成到踝关节康复机器人上，实现了机器人的智能化控制，简化了用户操作流程。采集用户的表面肌电信号、关节力矩信号和关节角度信号，根据机器人与患者之间作用力的感知，调整机器人助力大小，以适应患者康复训练状态，使得机器人具有柔性，提高了康复效果。
附图说明
24.通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
25.图1是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人的结构示意图；
26.图2是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的结构示意图；
27.图3是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的大腿支撑机构的结构示意图；
28.图4是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的背屈趾屈机构的结构示意图；
29.图5是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的拉压力信号采集机构的结构示意图；
30.图6是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的内翻外翻机构的结构示意图；
31.图7是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的内旋外旋机构的结构示意图。
32.图8是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人执行模块的内旋外旋力矩信号采集机构的结构示意图；
33.图9是本实用新型优选实施例公开的一种踝关节康复机器人控制方法的控制流程图。
具体实施方式
34.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。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实用新型中的具体含义。
36.如图1所示，本实用新型实施例公开了一种踝关节康复机器人，具体的，该机器人包括以下的模块：表面肌电信号采集模块02、关节力矩信号采集模块03、关节角度信号采集模块04、手控模块05、中央控制模块01、执行模块06、语音提示模块07和康复运动反馈模块08；
37.所述表面肌电信号采集模块02，用于采集与踝关节运动相关肌群的肌电信号，并将所述肌电信号发送至所述中央控制模块01；
38.所述关节力矩信号采集模块03，用于采集踝关节运动的关节力矩信号，并将所述关节力矩信号发送至所述中央控制模块01；
39.所述关节角度信号采集模块04，用于采集踝关节运动的关节角度信号，并将所述关节角度信号发送至所述中央控制模块01。
40.所述中央控制模块01包括肌电信号处理单元和控制单元；所述肌电信号处理单元，用于将采集的肌电信号进行滤波和放大；所述控制单元，根据采集的信号生成控制指令，并将控制指令发送至执行模块。
41.所述手控模块05包括输入端、通讯模块和主控板；所述输入端输入工作指令，所述通讯模块将工作指令发送给所述主控板，所述主控板根据工作指令控制执行模块运动。
42.所述语音提示模块07，包括语音音库、发声控制器和语音喇叭；所述发声控制器根据中央控制模块指令读取语音音库相关语音数据，并通过语音喇叭输出提示语音，用户按照语音提示操作即可完成康复训练。
43.所述康复运动反馈模块08，用于将采集到的肌电信号、力矩信号和角度信号转换为康复训练情况反馈信息，反馈结果以语音和文档呈现。
44.如图2所示，为作为本实用新型机器人主要执行机构的执行模块06，所述执行模块06包括大腿支撑机构1、背屈趾屈机构2、拉压力信号采集机构3、内翻外翻机构4、内旋外旋机构5和支座6；具体的：所述大腿支撑机构1和所述内旋外旋机构5都固连在支座6上，所述内旋外旋机构5位于大腿支撑机构1的前方；所述拉压力信号采集机构3固连在背屈趾屈机构2的拉压力信号采集机构支撑板11上，以采集脚板处的拉压力信号；所述背屈趾屈机构2左右两侧的背屈趾屈摆杆10能带动拉压力信号采集机构支撑板11的后端进行背屈趾屈运动；所述背屈趾屈机构2串联在内翻外翻机构4上，所述内翻外翻机构4上前后两侧的内翻外翻摆杆20能通过转动带动所述背屈趾屈机构2进行内翻外翻运动；所述内翻外翻机构4固定在内旋外旋机构5上，所述内旋外旋机构5能通过内旋外旋力矩传输轴28带动内翻外翻机构4的内翻外翻机构支撑板17进行支座6上的逆时针或者顺时针方向的内旋外旋运动；所述背屈趾屈摆杆10、内翻外翻摆杆20、内旋外旋力矩传输轴28三者的中心轴两两相互垂直。从而使得该三自由度的机械结构独立且紧凑，以便于拆装维修并实现各种力矩和角度信号的采集。
45.优选的，所述背屈趾屈摆杆10、内翻外翻摆杆20、内旋外旋机构5上的背屈趾屈摆杆10、内翻外翻摆杆20、内旋外旋力矩传输轴28的三个轴的旋转中心与踝关节的生理中心重合，即背屈趾屈摆杆10、内翻外翻摆杆20、内旋外旋力矩传输轴28的三根轴线相交处即为踝关节的生理中心，以减少电机的能耗，并同时提高电机力矩和角度控制的精确度。
46.如图3所示，所述大腿支撑机构1包括固定导套1a、蝶形螺栓1b、活动导杆1c、大腿支撑弧面1d；所述活动导杆1c可在固定导套1a中运动，以适应不同腿长，蝶形螺栓1b用于固定活动导杆1c和固定导套1a的相对位置，优选地，活动导杆1c上的垂直方向上设有可与蝶形螺栓1b螺纹连接的多个贯穿的螺孔，固定导套1a上也设有一个与蝶形螺栓1b螺纹连接的螺孔，蝶形螺栓1b同时穿过固定导套1a和活动导杆1c上以完成大腿支撑弧面1d整体高度的调节，大腿支撑机构1固定在支座6上，此外，为了在固定大腿支撑机构1整体的同时使得其能够向内翻外翻机构4靠拢，以便于使用人员架设腿部以及踝关节，如图3所示，活动导杆1c可以设置为具有两处直角折弯的支撑结构，以使得大腿支撑弧面1d相对于固定导套1a的固定位置更为靠前。
47.如图4所示，所述背屈趾屈机构2包括背屈趾屈机构支撑板7、背屈趾屈传动机构8、背屈趾屈轴承座9、背屈趾屈摆杆10、拉压力信号采集机构支撑板11、背屈趾屈机械限位机构12、背屈趾屈电气限位机构13；所述拉压力信号采集机构支撑板11上后部的两端与两个
背屈趾屈摆杆10固连，由背屈趾屈传动机构8带动做旋转运动，带动踝关节进行背屈趾屈运动，两个背屈趾屈摆杆10在两个背屈趾屈轴承座9上转动。
48.优选地，所述背屈趾屈传动机构8设置在背屈趾屈机构支撑板7的后端底部，背屈趾屈传动机构8包括依次连接的直流伺服电机一8a、减速机一8b、皮带传动机构一8c；皮带传动机构一8c带动其中一边的背屈趾屈摆杆10进行背屈趾屈方向上的逆时针旋转或者顺时针旋转，另外一边的背屈趾屈摆杆10则被动地随着拉压力信号采集机构支撑板11的运动而转动；所述另外一边的背屈趾屈摆杆10所对应的背屈趾屈轴承座9外侧设有所述背屈趾屈机械限位机构12和所述背屈趾屈电气限位机构13，所述背屈趾屈机械限位机构12包括固定限位块12a和回转限位块12b，所述固定限位块12a为扇形阻挡块，扇形阻挡块固定在背屈趾屈轴承座9外侧，所述回转限位块12b为带有扇形缺口的圆盘，圆盘的中心点与另外一边的背屈趾屈摆杆10固定连接，扇形阻挡块的至少一部分设置在圆盘的扇形缺口内，从而使得回转限位块12b在皮带传动机构一8c的带动下转动时，能够在一定角度的范围内被固定限位块12a限制，以保护踝部的背屈趾屈动作在合理角度范围内；所述背屈趾屈电气限位机构13包括左限位螺钉一13a、右限位螺钉一13b、接近开关一13c、接近开关支撑座一13d，所述接近开关一13c固定在向外伸出的接近开关支撑座一13d上，所述接近开关支撑座一13d固定在背屈趾屈轴承座9外侧，所述左限位螺钉一13a和右限位螺钉一13b设置在所述回转限位块12b的圆盘上的同一个圆周内，所述接近开关一13c位于左限位螺钉一13a和右限位螺钉一13b之间圆弧中点的上方，以在回转限位块12b转动时对左限位螺钉一13a和右限位螺钉一13b进行位置检测，当接近开关一13c感应到动作距离内的左限位螺钉一13a和右限位螺钉一13b时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而中央控制模块发送限位的信号来命令背屈趾屈传动机构8的直流伺服电机一8a停止转动，以减少背屈趾屈机械限位机构12的机械撞击损耗。需要指出的是，背屈趾屈电气限位机构13的限位作用一般是先起角度保护作用的限位机构，而背屈趾屈机械限位机构12则是在背屈趾屈电气限位机构13失效的情况下的机械保护限位模块，故可设置圆盘内左限位螺钉一13a和右限位螺钉一13b之间弧形的圆心角小于圆盘上的扇形缺口的自由活动圆心角，该自由活动圆心角是圆盘在扇形阻挡块限制下的两边可自由转动角度的和。以上的设置能提高装置的康复效果并可有效避免二次伤害，在左右两侧的背屈趾屈轴承座9上分别独立设置皮带传动机构一8c和背屈趾屈电气限位机构13、背屈趾屈机械限位机构12能使得该机械结构相对紧凑且易于维修。
49.如图5所示，所述拉压力信号采集机构3固连在拉压力信号采集机构支撑板11上，包括拉压力传感器14a～14d、小腿定位支架15、脚板支撑板16，弧形状的所述小腿定位支架15设置在脚板支撑板16的后部，以在大腿支撑弧面1d的下前方放置脚跟和脚踝；四个拉压力传感器14a～14d自前向后依次设置在拉压力信号采集机构支撑板11和脚板支撑板16之间，以采集拉压力信号采集机构支撑板11和脚板支撑板16之间的拉压力信号，最后将采集的拉压力信号与其对应背屈趾屈摆杆10的力臂相乘求和得到背屈趾屈和内翻外翻过程中的力矩信号，并发送给关节力矩信号采集模块03。
50.如图6所示，所述内翻外翻机构4包括内翻外翻机构支撑板17、内翻外翻传动机构18、内翻外翻轴承座19、内翻外翻摆杆20、内翻外翻机械限位机构21、内翻外翻电气限位机构22；所述内翻外翻机构支撑板17位于内翻外翻机构4的底部，所述内翻外翻机构支撑板17
的前后两端设有一对对称的凸耳，每个凸耳上设有内翻外翻轴承座19和内翻外翻摆杆20，内翻外翻传动机构18带动所述内翻外翻摆杆20在内翻外翻轴承座19上进行左右方向的内翻外翻运动，所述内翻外翻摆杆20与背屈趾屈机构支撑板7的前后两端伸出的凸板固定连接，以在内翻外翻传动机构18带动下使得拉压力信号采集机构支撑板11也能够进行内翻和外翻运动。故可知，在内翻外翻传动机构18和背屈趾屈传动机构8的控制下，可以同时实现带有拉压力信号采集机构3的拉压力信号采集机构支撑板11的内翻、外翻、背屈、趾屈的动作，且两组动作之间可以并行进行，例如在内翻的同时可以实现一定角度的趾屈，以有效的帮助患者进行恢复，且该结构紧凑有效。
51.所述内翻外翻传动机构18设置在内翻外翻机构支撑板17前端底部的上方，以便于传动电机等机构的维修操作，所述内翻外翻机械限位机构21和内翻外翻电气限位机构22设置在后端凸耳上的内翻外翻轴承座19上。此外，同所述背屈趾屈机构2的传动和限位结构一样，为了提高了康复效果并可有效避免二次伤害。所述内翻外翻传动机构18包括直流伺服电机二18a、减速机二18b、皮带传动机构二18c；所述内翻外翻摆杆20由内翻外翻传动机构18带动做旋转运动；所述机械限位机构二21也包括固定限位块二21a和回转限位块二21b；所述背屈趾屈电气限位机构二22也包括左限位螺钉二22a、右限位螺钉二22b、接近开关二22c、接近开关支撑座二22d，所述内翻外翻传动机构18、机械限位机构二21和背屈趾屈电气限位机构二22的具体设置分别与背屈趾屈传动机构8、背屈趾屈机械限位机构12、背屈趾屈电气限位机构13的设计基本一致，且其圆盘内左限位螺钉二22a和右限位螺钉二22b之间弧形的圆心角也是小于圆盘上的扇形缺口的自由活动圆心角的，故此处不赘。
52.如图7所示，所述内旋外旋机构5包括内旋外旋传动机构23、内旋外旋机构支撑板24、内旋外旋电气限位机构25、内旋外旋机械限位机构26和内旋外旋力矩信号采集机构27；所述内旋外旋传动机构23包括依次连接的直流伺服电机三23a、减速机三23b、皮带传动机构三23c；所述内旋外旋电气限位机构25、内旋外旋机械限位机构26和内旋外旋力矩信号采集机构27都设置在内翻外翻机构支撑板17和内旋外旋机构支撑板24之间，内旋外旋传动机构23上的直流伺服电机三23a、减速机三23b设置在内旋外旋机构支撑板24上，且位于内翻外翻机构支撑板17的一侧(注意如图7中显示的高度高于内翻外翻机构支撑板17的直流伺服电机三23a和减速机三23b实际上位于内翻外翻机构支撑板17的一侧，其并不影响内翻外翻机构支撑板17在一定范围内的内旋外旋转动动作)，所述皮带传动机构三23c设置在内旋外旋机构支撑板24的下方，所述皮带传动机构三23c带动内旋外旋力矩信号采集机构27转动，以同步带动与内旋外旋力矩信号采集机构27固连的内翻外翻机构支撑板17转动。
53.所述内旋外旋电气限位机构25包括接近开关三25a、左限位螺钉三25b、右限位螺钉三25c，接近开关三25a固定在所述内旋外旋力矩信号采集机构27的固定外壳上，以保持位置固定，左限位螺钉三25b和右限位螺钉三25c设置在内翻外翻机构支撑板17的下方和接近开关三25a的上方，以随着内翻外翻机构支撑板17转动而运动，此三个部件也是在同一圆周上进行限位角度信号的运动检测，并将信号发给中央控制模块，通过中央控制模块发送限位的信号来命令内旋外旋传动机构23停止带动翻外翻支撑板17进行超范围的转动，以减少内旋外旋机械限位机构26的机械撞击损耗；由于该内旋外旋机构5的设计空间较狭窄，不适合使用带有扇形阻挡块的机械限位机构二21的类似限位结构，对此，本实用新型的所述内旋外旋机械限位机构26包括设置在内旋外旋力矩信号采集机构27的固定外壳上的限位
杆26a和限位机构支撑座26b，并在内翻外翻机构支撑板17上加工对应长度圆弧槽，限位杆26a在圆弧槽限定角度范围内运动，达到机械限位作用，限位机构支撑座26b则用于接近开关三25a进行固定。优选的，所述圆弧槽限定角度作为自由活动圆心角，其大于左限位螺钉三25b、右限位螺钉三25c之间的圆心角，以保障电气限位功能先于机械限位功能进行保护。
54.如图8所示，所述内旋外旋力矩信号采集机构27包括内旋外旋力矩传输轴28、力矩传感器29、力矩传感器轴套30，内旋外旋力矩传输轴28的一端与力矩传感器29一端固连，力矩传感器29另一端与内翻外翻机构支撑板17的下侧固连，内旋外旋力传输轴28的另一端与所述皮带传动机构三23c进行传动连接(例如通过皮带连接)，内旋外旋力传输轴28通过力矩传感器29带动内翻外翻机构支撑板17运动，以带动拉压力信号采集机构支撑板11进行整个装置的内旋外旋运动，力矩传感器29采集运动传递过程中的力矩信号，并发送给关节力矩信号采集模块03。
55.需要指出的是，为了实现图1中关节角度信号采集模块04的角度检测，本实用新型可选择在分别驱动背屈趾屈摆杆10、内翻外翻摆杆20、内旋外旋力矩传输轴28转动的直流伺服电机一8a、直流伺服电机二18a、直流伺服电机三23a上设有角度传感器(例如编码器)，用于采集踝关节运动的关节角度信号，并将所述关节角度信号发送至所述中央控制模块01。
56.为进一步体现本实用新型踝关节康复机器人的优点，以下将详细介绍该踝关节康复机器人的控制方式：
57.如图9所示，本实用新型还提供了一种踝关节康复机器人控制方法，包括步骤s1-s5；
58.步骤s1：使用电脑或触屏选择康复模式，采集表面肌电信号、关节力矩信号和关节角度信号；所述康复模式包括被动康复模式s2和主动康复模式s3；
59.步骤s2：所述被动康复模式，执行模块中的电机输出恒定力矩，执行模块根据控制指令完成康复动作，随后执行步骤s4；
60.步骤s3：所述主动康复模式，根据采集的所述表面肌电信号、关节力矩信号和关节角度信号，计算踝关节运动的实时阻滞力矩，调控电机电流以控制辅助力矩大小，使得辅助力矩与阻滞力矩平衡，从而完成康复训练；
61.步骤s4：在被动康复模式和主动康复模式中，执行模块能实时响应用户的控制指令，在所述控制指令对应的位置实现执行模块的加速、减速或停机；
62.步骤s5：将所述肌电信号、所述关节力矩信号和所述关节角度信号转换为康复训练情况反馈信息，并输出显示反馈信息。
63.虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。