具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115737223A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211596680.9H02K7/14(2006.01)(22)申请日2022.12.12H02K7/18(2006.01)F15B15/02(2006.01)(71)申请人上海理工大学A61F2/50(2006.01)地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人喻洪流张哲文陈长龙汪晓铭黎林荣杨良栋孙洁(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220专利代理师郑立(51)Int.Cl.A61F2/64(2006.01)A61F2/76(2006.01)A61F2/68(2006.01)H02K7/10(2006.01)H02K7/116(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构(57)摘要本发明公开了一种具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，包括关节转动模块、齿轮传动模块、液压阻尼模块、机架、电机；齿轮传动模块包括一级锥齿轮传动系、二级齿轮传动系、同步带轮传动组件、传动机架；电机固定在传动机架上；在主动阶段，电机通过齿轮传动模块、关节转动模块为膝关节提供主动驱动力矩；在被动阶段，关节转动模块通过齿轮传动模块将膝关节被动力矩传递到电机，驱动电机旋转，从而实现电机发电回收能量，同时液压阻尼模块提供阻尼力矩保证膝关节的稳定性。本发明在各种使用场合中，都能得到需要的阻尼或者驱动力矩，通过回收被动阶段膝关节的被动力矩能够减轻电机的电量消耗，且提高了智能假肢的工作续航能力。CN115737223ACN115737223A权利要求书1/2页1.一种具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，其特征在于，包括关节转动模块、齿轮传动模块、液压阻尼模块、机架、电机；所述关节转动模块与所述机架可枢转连接，所述齿轮传动模块、液压阻尼模块与所述机架固定连接；所述齿轮传动模块包括一级锥齿轮传动系、二级齿轮传动系、同步带轮传动组件、传动机架；所述电机固定在所述传动机架上；在膝关节主动阶段，所述电机通过所述齿轮传动模块、关节转动模块为膝关节提供主动驱动力矩；在膝关节被动阶段，所述关节转动模块通过所述齿轮传动模块将膝关节被动力矩传递到所述电机，驱动电机旋转，从而实现电机发电回收能量，同时所述液压阻尼模块提供阻尼力矩保证膝关节的稳定性。2.如权利要求1所述的具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，其特征在于，所述关节转动模块包括小四棱台、上连杆、转动轴、力矩传感器、姿态传感器、连杆轴、连杆；所述小四棱台与所述上连杆固定连接，所述转动轴的两端设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承的内侧通过轴套进行轴向固定，所述第一轴承的外侧通过转动轴卡簧进行端面固定，所述转动轴两端与上连杆通过所述第一轴承和第二轴承可枢转连接，所述力矩传感器的一侧与所述转动轴固定连接，所述力矩传感器的另一侧与所述齿轮传动模块固定连接，所述姿态传感器通过姿态传感器固定块连接至所述上连杆的侧面，所述连杆轴两端与所述上连杆可枢转连接，所述连杆的上端与所述连杆轴可枢转连接。3.如权利要求2所述的具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，其特征在于，所述一级锥齿轮传动系包括小锥齿轮和大锥齿轮，所述二级齿轮传动系包括小齿轮和大齿轮，所述同步带轮传动组件包括小带轮和大带轮，所述传动机架固定在所述机架两侧，所述电机的输出轴与所述小锥齿轮固定连接，所述小锥齿轮与所述大锥齿轮相啮合，所述大锥齿轮与所述小齿轮通过平键连接，所述大齿轮与所述小齿轮相啮合，所述大齿轮的轴端与所述小带轮通过平键连接，所述小带轮通过同步带连接至所述大带轮，所述大带轮与所述力矩传感器固定连接。4.如权利要求3所述的具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，其特征在于，所述大齿轮两端设有第三轴承和第四轴承，以实现传动的稳定性。5.如权利要求3所述的具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，其特征在于，所述液压阻尼模块包括液压缸、调节座、储能器、针阀、音圈电机，所述液压缸通过活塞杆与所述连杆的下端可枢转连接，所述调节座与所述液压缸相连，所述调节座中设有屈曲油道和伸展油道，所述针阀设置在所述屈曲油道中，所述储能器设置在所述调节座的上部，所述音圈电机驱动所述针阀，通过控制所述针阀与所述屈曲油道的重合程度对油路的流量进行调节，以实现对膝关节的屈曲阻尼进行调节。6.如权利要求5所述的具有能量回收功能的单轴主被动混驱智能假肢膝关节结构，其特征在于，所述液压缸包括活塞杆、缸盖、缸体、活塞，所述活塞杆与所述连杆的下端可枢转连接，所述缸盖与缸体的上端螺纹连接，