一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103006357A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103006357A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210554084.4(22)申请日2012.12.19(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人韩亚丽朱松青高海涛许有熊(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人蒋海军(51)Int.Cl.A61F2/66(2006.01)A61F2/70(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图44页(54)发明名称一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢(57)摘要本发明公开了一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢，属于假肢与矫形器技术领域。本发明包括支撑架机构、主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构、并联弹簧机构和弹性脚板机构，支撑架机构位于弹性脚板机构的上方，其驱动部件是由主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构和并联弹簧机构组合而成的主被动相结合的驱动系统。本发明充分利用了串联弹性驱动机构和并联弹簧机构在行走阶段储能、释能的功能，主动驱动机构仅在行走过程中的适时阶段进行驱动，也即是电机仅在背屈阶段进行驱动，使得整个踝关节假肢具有低功耗的优点；且本发明基于人体运动生物力学研究而进行运动仿生设计的，能满足人体运动实际要求，且结构简单。CN103657ACN103006357A权利要求书1/1页1.一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢，其特征在于：包括支撑架机构、主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构、并联弹簧机构和弹性脚板机构，所述的支撑架机构与弹性脚板机构相连接，所述的主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构、并联弹簧机构固连于支撑架机构中，其中：所述的支撑架机构包括上支撑架（101）和下支撑架（102），该上支撑架（101）与下支撑架（102）在所述的踝轴关节机构处相连；所述的主动驱动机构包括编码器、电机（3）、减速器（4）、主动锥齿轮套环（5）和主动锥齿轮（6），上述的编码器与电机（3）连接，所述的电机（3）通过减速器（4）、主动锥齿轮轴与主动锥齿轮（6）相连，所述的减速器（4）下方设置有主动锥齿轮套环（5），该主动锥齿轮套环（5）与上支撑架（101）相固连；所述的踝轴关节机构包括从动锥齿轮（7）、踝轴（8）和踝轴轴承（9），所述的踝轴轴承（9）与上支撑架（101）、下支撑架（102）相连，所述的从动锥齿轮（7）与踝轴（8）相固连，该从动锥齿轮（7）与上述的主动锥齿轮（6）相啮合；所述的串联弹性驱动机构包括曲柄（10）、串联弹簧连杆（11）、跖屈弹簧（12）、串联弹簧导套（13）、第一摇块（14）、第一摇块轴承（15）、背屈弹簧（16）、串联弹簧导杆（17）和弹簧压缩板（18），所述的曲柄（10）一端与上述的踝轴（8）相固连，曲柄（10）另一端与串联弹簧连杆（11）相铰接，所述的串联弹簧导杆（17）一端连接串联弹簧连杆（11），另一端固连有弹簧压缩板（18），该串联弹簧导杆（17）中部设置有第一摇块（14），所述的第一摇块（14）一侧的串联弹簧导杆（17）上串接有跖屈弹簧（12）和串联弹簧导套（13），所述的第一摇块（14）另一侧的串联弹簧导杆（17）两侧面设置有两个背屈弹簧（16），该背屈弹簧（16）通过各自的弹簧导杆安装于第一摇块（14）和弹簧压缩板（18）之间，所述的第一摇块（14）通过第一摇块轴、第一摇块轴承（15）与下支撑架（102）相连；所述的并联弹簧机构包括并联弹簧连杆（19）、并联弹簧（20）、并联弹簧导套（21）、第二摇块（22）、并联弹簧导杆（23）和第二摇块轴承（24），所述的第二摇块（22）上并列固连有两并联弹簧导杆（23），该并联弹簧导杆（23）上套设有并联弹簧导套（21）和并联弹簧（20），所述的并联弹簧导杆（23）下端与并联弹簧连杆（19）相连接，所述的并联弹簧连杆（19）与下支撑架（102）相固连，所述的第二摇块（22）通过第二摇块轴、第二摇块轴承（24）与上支撑架（101）相连；所述的弹性脚板机构包括下脚板（201）和上脚板（202），所述的下脚板（201）和上脚板（202）相固连。2.根据权利要求1所述的一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢，其特征在于：还包括压力传感器，所述的下脚板（201）和上脚板（202）通过螺钉固连组成脚板，该下脚板（201）和上脚板（202）的材质为碳纤维材料，整个脚板的前部与脚跟处内嵌有压力传感器。3.根据权利要求2所述的一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢，其特征在于：所述的主动驱动机构竖直设置，所述的踝轴关节机构水平设置，上述的电机（3）、减速器（4）、主动锥齿轮套环（5）、主动锥齿轮（