本發(fā)明涉及骨科醫(yī)療器械，具體來說，涉及一種用于足踝畸形矯治的外固定支架，尤其是一種用于足踝畸形矯治的可以實現(xiàn)矯治全流程動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架。

背景技術(shù)：

1、足踝畸形是常見的骨科疾病，導(dǎo)致肢體結(jié)構(gòu)異常和功能障礙，嚴重影響了患者的生活質(zhì)量與心理狀態(tài)。外固定支架是一種輔助足踝畸形矯治的介入式醫(yī)療器械，能夠通過溫和、可控的方式進行微創(chuàng)治療，幫助患者恢復(fù)足踝功能。使用外固定支架執(zhí)行足踝畸形的矯治過程中，不同矯治階段適宜骨痂生長的力學(xué)環(huán)境不同，進而對外固定支架的剛度需求不同?，F(xiàn)有非運動學(xué)冗余外固定支架的位形與各支鏈位姿具有唯一對應(yīng)關(guān)系，無法通過調(diào)整自身位形滿足友好力學(xué)環(huán)境對變剛度的需求。

2、因此，需要針對現(xiàn)有問題，提出一種可以面向矯治不同階段的剛度需求實現(xiàn)矯治全流程動態(tài)變剛度操作，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活的運動學(xué)冗余外固定支架。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于足踝畸形矯治中動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架，以解決上述問題。

2、本發(fā)明的實施例提供了一種用于足踝畸形矯治中動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架，其特征在于：該運動學(xué)冗余并聯(lián)足踝外固定支架包括近端固定圓環(huán)組件、遠端活動u形環(huán)、6條rur型牽引支撐桿、3個萬向聯(lián)軸器、絲杠組件和骨針組件。

3、進一步，近端固定圓環(huán)組件和遠端活動u形環(huán)通過骨針組件垂直安裝在足踝部位骨骼結(jié)構(gòu)上，絲杠組件安裝在遠端活動u形環(huán)上，6條rur型牽引支撐桿一端與近端固定圓環(huán)組件連接，另一端通過萬向聯(lián)軸器與絲杠組件連接，2條相鄰rur型牽引支撐桿的遠端通過轉(zhuǎn)動副公共軸與萬向聯(lián)軸器的十字橫軸正交轉(zhuǎn)動聯(lián)接，該萬向聯(lián)軸器的支架軸與十字橫軸兩端水平轉(zhuǎn)動聯(lián)接，并與動平臺垂直轉(zhuǎn)動聯(lián)接，構(gòu)成個復(fù)合等效球副。通過牽引支撐桿和絲杠組件的協(xié)同運動，帶動遠端活動u形環(huán)相對于近端固定圓環(huán)組件進行空間六自由度運動，進而完成對足踝畸形的矯治過程。

4、進一步，近端固定圓環(huán)組件包括固定圓環(huán)、被動齒輪和連接套筒，固定圓環(huán)和被動齒輪通過連接套筒和螺釘安裝在一起。

5、進一步，骨針組件包括螺紋半針和針夾，近端固定圓環(huán)組件和動遠端活動u形環(huán)分別通過骨針組件與足踝部位骨骼固定。

6、進一步，絲杠組件包括滑塊、t形絲杠、絲杠支撐架和手輪，絲杠組件安裝在遠端活動u形環(huán)上，滑塊可以沿著t形絲杠執(zhí)行線性運動。

7、進一步，6條rur型牽引支撐桿的運動副設(shè)置均包括rur型牽引支撐桿主動轉(zhuǎn)動副、rur型牽引支撐桿虎克副和rur型牽引支撐桿被動轉(zhuǎn)動副，rur型牽引支撐桿虎克副布置于中間，而rur型牽引支撐桿主動轉(zhuǎn)動副和rur型牽引支撐桿被動轉(zhuǎn)動副布置于兩側(cè)，rur型牽引支撐桿主動轉(zhuǎn)動副與近端固定圓環(huán)組件連接，rur型牽引支撐桿被動轉(zhuǎn)動副與安裝在遠端活動u形環(huán)上的萬向聯(lián)軸器連接。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：該運動學(xué)冗余并聯(lián)外固定支架具有三個冗余自由度，可以面向矯治不同階段的剛度需求實現(xiàn)矯治全流程動態(tài)變剛度操作，從而間接構(gòu)造適宜的力學(xué)環(huán)境。同時，相比于傳統(tǒng)的非冗余外固定支架，該運動學(xué)冗余并聯(lián)外固定支架具有更大的工作空間，可以有效規(guī)避機構(gòu)的奇異點。此外，相比于傳統(tǒng)球副，采用復(fù)合球副可以很大程度上改善并聯(lián)外固定支架的力學(xué)和運動學(xué)性能，增加其承載能力和動平臺的靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種用于足踝畸形矯治中動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架，其特征在于：該運動學(xué)冗余外固定支架包括近端固定圓環(huán)組件、遠端活動u形環(huán)、6條rur型牽引支撐桿、3個萬向聯(lián)軸器、絲杠組件和骨針組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于足踝畸形矯治中動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架，其特征在于：6條rur型牽引支撐桿通過萬向聯(lián)軸器與絲杠組件連接，滑塊帶動rur型牽引支撐桿執(zhí)行線性運動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于足踝畸形矯治中動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架，其特征在于：2條相鄰rur型牽引支撐桿的遠端通過轉(zhuǎn)動副公共軸與萬向聯(lián)軸器的十字橫軸正交轉(zhuǎn)動聯(lián)接，該萬向聯(lián)軸器的支架軸與十字橫軸兩端水平轉(zhuǎn)動聯(lián)接，并與動平臺垂直轉(zhuǎn)動聯(lián)接，構(gòu)成復(fù)合等效球副。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于足踝畸形矯治中動態(tài)變剛度操作的運動學(xué)冗余外固定支架，包括近端固定圓環(huán)組件、遠端活動U形環(huán)、6條

技術(shù)研發(fā)人員：李劍鋒,鞠杰,左世平,董明杰,葉土仙,馬千惠
受保護的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15