[0001] 本申请涉及康复治疗设备技术领域，尤其涉及一种踝泵运动智能辅助设备和系统。

[0002] 运动康复在我国的需求越来越大，但是运动康复治疗师的人才储备完全跟不上运动康复的需求。目前，在我国运动康复治疗一般都是由医院的医师辅助进行。因为我国的年龄结构趋于老龄化和运动损伤人口的增多，偏瘫的老龄患者和运动损伤患者都需要进行运动康复，运动康复疗程的时间比较长，也就造成医院的康复科室无法满足现在的患者数量。

[0003] 偏瘫或者踝关节损伤患者由于长时间卧床，在其下肢部位容易形成深静脉血栓，而踝泵运动以及足底泵机能够促进患者下肢的血液循环，预防深静脉血栓的出现。

[0004] 因此，为了预防卧床患者出现深静脉血栓以及对踝关节运动进行康复训练，市场上出现许多运动康复自动化设备，其中，踝泵运动设备和足底泵机的需求最为旺盛。踝泵运动设备指的是辅助患者进行踝关节运动的设备，踝泵运动指的是在踝关节活动时，踝关节处的肌肉重复收缩拉伸，挤压踝关节的血液加速流动。而足底泵机指的是对足部穴位进行按摩，足部血液被挤压而加速流动。

[0005] 在传统的踝关节康复和被动踝泵运动疗程中，医师首先一手托住患者小腿腓肠肌，另一手握住患者足部，对被握持的足部进行环绕以及屈伸运动。患者对医师进行反馈，掌握环绕和屈伸的力度以及角度，防止按摩力道过大导致患者二次受伤。现有的踝泵运动设备承担的功能主要是辅助医师进行踝泵运动，需要医生在旁边观察指导，对踝泵运动设备进行实时控制，防止偏转角度过大而损伤脚踝关节，虽然现有设备解放了医师的双手，但是还是只能一对一进行治疗。

[0006] 为了满足一个医师同时对多个患者进行踝泵康复治疗的需求，本申请提供一种踝泵运动智能辅助设备和系统。

[0034] 下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

[0035] 在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

[0036] 应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0037] 实施例一

[0038] 在传统的踝关节康复疗程中，医师首先一手托住患者小腿腓肠肌，另一手握住患者足部，对被握持的足部进行环绕以及屈伸运动。患者对医师进行反馈，掌握环绕和屈伸的力度以及角度。现有的踝泵运动设备承担的功能主要是辅助医师进行踝泵运动，需要医生在旁边观察指导，虽然现有设备解放了医师的双手，但是还是只能一对一进行治疗。

[0039] 为了让一个医师能够同时负责多个患者的脚踝关节康复治疗，本申请实施例提供一种踝泵运动智能辅助设备。

[0040] 图1是本申请实施例所示的一种踝泵运动智能辅助设备的三维结构示意图。

[0041] 如图1所示，本申请实施例所示的一种踝泵运动智能辅助设备，包括：架设在设备支架1上的踝泵辅助装置2以及控制装置。

[0042] 在本申请实施例中，在进行踝关节康复训练时，患者仰躺在床上。本申请实施例的智能辅助设备放置在靠近患者脚部的位置上。患者的小腿和足底部位伸入所述踝泵辅助装置2，通过所述踝泵辅助装置2完成踝关节的康复治疗。

[0043] 图2是本申请实施例所示设备的踝泵辅助装置2的三维结构示意图。

[0044] 如图2所示，进一步的，所述踝泵辅助装置2设置有驱动部件20、腿部承托部件21以及足部握持部件22；所述腿部承托部件21和所述足部握持部件22通过万向节23连接；所述腿部承托部件21用于承托患者的小腿，所述足部握持部件22用于握持患者的足部。

[0045] 在本申请实施例中，所述腿部承托部件21和所述足部握持部件22的内侧面拼接，形成一个容纳槽。所述容纳槽的形状适配人体的小腿和足部。同时，所述腿部承托部件21和所述足部握持部件22之间设置有万向节23，使得所述足部握持部件22能够围绕所述腿部承托部件21翻转。在进行踝关节康复治疗时，患者的脚部放置在所述足部握持部件22中，小腿部位放置在所述腿部承托部件21中，而所述足部握持部件22转动时会带动患者的脚部进行踝关节运动。

[0046] 损伤的脚踝关节的活动度比健康的脚踝关节差，因此，在传统康复治疗的过程中，医师会询问患者的感受，逐步将脚踝关节的活动度打开。现有的踝泵康复设备在面对脚踝关节受损伤的患者时存在不足。因为，在脚踝关节的活动度和其受损程度有关系，而现有的脚踝康复设备通常采用预设的运动模式，也就是提前设置好脚踝在各个方向上的转动角度。这种设置方式只适用于卧床瘫痪而脚踝关节健康的患者。脚踝关节，

[0047] 在本申请实施例中，为了精确控制所述足部握持部件22的翻转角度，进一步的，所述驱动部件20电连接所述控制装置，所述控制装置用于监测所述驱动部件20的驱动信号，并根据所述驱动信号确定当前疗程的脚踝活动度数据。

[0048] 在本申请实施例中，驱动组件可以为电机、气缸或者其他传动机器，在此不作限定。而所述驱动信号可以为伺服电机、气缸或者其他传动机器的控制电路所输出的信号。

[0049] 由于患者的脚踝受损，其脚踝关节的活动角度低于健康的脚踝关节。在本申请实施例中，所述控制装置实时监测当前时刻的脚踝活动度数据和所述驱动组件的转矩，当所述驱动组件的转矩大于预设转矩时，停止所述足部握持部件22的翻转并获取当前的所述脚踝活动度数据。

[0050] 具体的，所述控制装置根据所述驱动信号计算伺服步进电机的旋转角度或者气缸的行程大小来确定所述足部握持部件22的中心点的三维坐标，进而，控制装置根据所述足部握持部件22的中心点的三维坐标来确定当前时刻的脚踝活动度。所述脚踝活动度数据包括背伸角度、跖屈角度、内翻角度、外翻角度、旋转角度。

[0051] 在本申请实施例中，每次的脚踝关节运动的数据都发送到后台服务器，医师能够在后台看到患者当前疗程的脚踝活动度数据是否健康，并对比之前疗程的脚踝活动度数据，判断患者的康复情况。

[0052] 进一步的，所述控制装置连接后台服务器，用于控制踝泵辅助装置2进行踝泵运动治疗和发送所述脚踝活动度数据到所述后台服务器。

[0053] 在本申请实施例中，多台设备同时连接到所述后台服务器，使得医师能够在后台服务器端同时看到多名康复治疗患者的所有治疗数据，包括同一名患者多次的疗程数据。

[0054] 实施例二

[0055] 在本申请实施例一的基础上，为了具体说明实施例一的设备的各部分具体结构，本申请实施例提供一种踝泵运动智能辅助设备，包括：架设在设备支架1上的踝泵辅助装置2以及控制装置。这部分结构和实施例一中的设备一致，在此不作赘述。

[0056] 图3是本申请实施例所示的踝泵辅助装置2的驱动部件20的结构示意图。

[0057] 在本申请实施例中，万向节23的结构为十字型。

[0058] 具体的，万向节23设置有十字轴、第一旋转轴叉260和第二旋转轴叉270。具体的，如图3所示，所述第一旋转轴叉260和第二旋转轴叉270分别连接在所述十字轴的轴线两端，所述第一旋转轴叉260和所述十字轴之间、所述第二旋转轴叉270和所述十字轴之间设置有轴承。

[0059] 在本申请实施例中，所述腿部承托部件21的底面设置有第一安装块，连接所述第一旋转轴叉260的轴体。所述足部握持部件22的脚跟部位设置有第二安装块，连接所述第二旋转轴叉270的轴体。

[0060] 在本申请实施例中，所述驱动部件20采用直驱伺服电机，包括有：屈伸方向驱动电机210和翻转方向驱动电机220。如图3所示，所述屈伸方向驱动电机210连接在所述第一旋转轴叉260和所述十字轴之间的轴承上，所述翻转方向驱动电机220连接在所述第二旋转轴叉270和所述十字轴之间的轴承上。

[0061] 在本申请实施例中，驱伺服电机转子转速受输入信号控制，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。直驱伺服电机接收控制装置的电压信号，转化为转矩和转速，驱动腿部承托部件21以及足部握持部件22。进一步的，所述屈伸方向驱动电机210和所述翻转方向驱动电机220分别设置有第一驱动器和第二驱动器；所述第一驱动器和所述第二驱动器分别与所述控制装置电连接。所述第一驱动器和所述第二驱动器分别向所述控制装置发送所述驱动信号，所述驱动信号包括电机转矩、电机转速以及电机旋转角度。

[0062] 在本申请实施例中，在进行脚踝关节康复治疗时，控制装置在获取到启动指令后，在存储中查找预设脚踝活动度数据。获取预设脚踝活动度数据，并将其转换为电机驱动电压信号，发送到第一驱动电机和第二驱动电机。在发送电机控制指令后，实时监测第一驱动电机和第二驱动电机的电机转矩、电机转速以及电机旋转角度等驱动信号。在驱动电机驱动所述足部握持部件22转动到脚踝关节能够活动的最大角度时，电机转矩增加，而电机转子位置不变，此时，说明脚踝活动度达到最大，为防止伤害到脚踝关节，当电机转矩大于预设的转矩阈值时，控制装置向第一驱动电机和第二驱动电机发送停止指令，并记录当前的脚踝活动度。

[0063] 以此方法类推，控制装置分别检测出当前疗程的脚踝关节的背伸角度、跖屈角度、内翻角度、外翻角度以及旋转角度。

[0064] 为了方便本申请实施例所示的设备在不同的病床前移动，进一步的，本申请实施例所示设备还设置有控制面板3，所述设备支架1包括：带轮底座10和支撑箱体11。

[0065] 具体的，所述带轮底座10设置在所述支撑箱体11的底面；所述支撑箱体11在所述下肢伸入方向上设置有容纳腔，所述踝泵运动机构设置所述容纳腔内，所述控制面板3设置所述支撑箱体11的顶面。

[0066] 为了固定患者腿部，进一步的，所述腿部承托部件21包括托板230和至少两个绑带口240通孔。在本申请实施例中，所述托板230设置在患者的腿部伸入方向的下方，至少两个所述绑带口240通孔沿所述腿部伸入方向设置在所述托板230的两边。在本申请实施例中，魔术贴穿过绑带口240通孔将患者腿部固定在踝泵辅助装置2上。具体的，所述腿部伸入方向为患者小腿伸入所述腿部承托部件21的运动方向。

[0067] 实施例三

[0068] 为了具体说明本申请实施例一和二所示设备的控制装置的电机控制方法。本申请实施例提供一种踝泵运动智能辅助设备的控制方法。

[0069] 图4是本申请实施例所示的踝泵运动智能辅助设备的控制方法。

[0070] 如图4所示，步骤如下：

[0071] S1、获取启动指令和预设脚踝活动度数据；

[0072] 具体的，所述预设脚踝活动度数据包括脚踝关节的预设背伸角度、预设跖屈角度、预设内翻角度、预设外翻角度以及预设旋转角度。

[0073] S2、根据预设脚踝活动度数据向驱动部件发送控制指令；

[0074] S3、获取驱动部件的驱动信号；

[0075] 具体的，所述驱动信号包括电机转矩、电机转速以及电机旋转角度。

[0076] S4、根据驱动信号判断是否达到最大脚踝活动度。

[0077] 在本申请实施例中，若电机转矩超过预设的转矩阈值，则判断为达到最大脚踝活动度，执行步骤S6、根据驱动信号确定并发送当前时刻的足部握持部件的中心三维坐标。

[0078] 在本申请实施例中，若电机转矩小于预设的转矩阈值，则判断为没有达到最大脚踝活动度，执行步骤S5、根据预设脚踝活动度数据判断脚踝关节活动是否执行完毕。具体的，获取下一进程，若下一进程不为空，则执行步骤S2；若下一步骤为空，则执行步骤S7、发送完成指令。

[0079] 由于患者的脚踝受损，其脚踝关节的活动角度低于健康的脚踝关节。在本申请实施例中，所述控制装置实时监测当前时刻的脚踝活动度数据和所述驱动组件的转矩，当所述驱动组件的转矩大于预设转矩时，停止所述足部握持部件的翻转并获取当前的所述脚踝活动度数据。

[0080] 具体的，所述控制装置根据所述驱动信号计算直驱伺服电机的旋转角度来确定所述足部握持部件的中心点的三维坐标，进而，控制装置根据所述足部握持部件的中心点的三维坐标来确定当前时刻的脚踝活动度。所述脚踝活动度数据包括背伸角度、跖屈角度、内翻角度、外翻角度、旋转角度。

[0081] 在本申请实施例中，每次的脚踝关节运动的数据都发送到后台服务器，医师能够在后台看到患者当前疗程的脚踝活动度数据是否健康，并对比之前疗程的脚踝活动度数据，判断患者的康复情况。

[0082] 进一步的，所述控制装置连接后台服务器，用于控制踝泵辅助装置2进行踝泵运动治疗和发送所述脚踝活动度数据到所述后台服务器。

[0083] 在本申请实施例中，多台设备同时连接到所述后台服务器，使得医师能够在后台服务器端同时看到多名康复治疗患者的所有治疗数据，包括同一名患者多次的疗程数据。

[0084] 实施例四

[0085] 基于实施例一和二的设备，本申请实施例提供一种踝泵运动智能辅助控制系统，包括：踝泵运动控制模块200、数据处理模块100以及无线通讯模块300。

[0086] 图5是本申请实施例所示的一种踝泵运动智能辅助控制系统的逻辑结构示意图。

[0087] 进一步的，所述踝泵运动控制模块200用于向踝泵辅助装置发送启动指令和控制指令，获取踝泵辅助装置的驱动信号，以及向所述数据处理模块100发送所述驱动信号。具体的，所述驱动信号包括电机转矩、电机转速以及电机旋转角度。

[0088] 进一步的，所述数据处理模块100可以根据所述驱动信号，实时计算当前疗程的脚踝关节的背伸角度、跖屈角度、内翻角度、外翻角度以及旋转角度。具体的，所述数据处理模块100根据所述驱动信号计算直驱伺服电机的旋转角度来确定所述足部握持部件的中心点的三维坐标，进而，控制装置根据所述足部握持部件的中心点的三维坐标来确定当前时刻的脚踝活动度。所述脚踝活动度数据包括背伸角度、跖屈角度、内翻角度、外翻角度、旋转角度。

[0089] 在本申请实施例中，为了防止电机力矩过大，导致患者受伤，所述数据处理模块100还可以获取并判断电机转矩是否超过预设的转矩阈值，若是，则判断为达到最大脚踝活动度。

[0090] 所述无线通讯模块300连接后台服务器，用于无线通讯。

[0091] 本申请实施例为了实现踝泵运动智能辅助设备的自动化工作，提供了一种控制方法，能够有效克服现有踝泵运动设备不能脱离医生使用的不足。

[0092] 关于上述实施例中的装置，其中各个机构执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

[0093] 以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。