[实用新型]主动型仿生踝关节假肢

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种仿生结构，特别涉及一种主动型仿生踝关节假肢。

背景技术

人体踝关节的复杂结构决定其运动形式包括：矢状面内的屈伸运动、额状面内的内外翻运动及水平面内的内外旋运动。人体踝关节属于滑车关节，在正常的步行运动中，踝关节的仿生距骨在踝窝中的放置中心是不断改变的，其运动轨迹呈椭圆形，踝关节的活动轴线具有一定倾斜度，并经常处在变化中。步行运动时，踝关节瞬时旋转中心落在仿生距骨体附近一个小范围内。踝关节的主要运动为矢状面内的屈伸，而内外旋及内外翻运动幅度相对较小。因此，在设计踝关节假肢时，主要提供矢状面的屈伸活动，并且具有一固定的旋转中心和旋转轴，同时又设计成非制约式，能够进行一定程度的微侧向活动和旋转活动。

基于踝关节自身的运动学和动力学特性，研制一款接近于人体踝关节运动功能的仿生型踝关节，考虑主动控制和被动控制相结合的方式。能够更好的满足残疾人患者对下肢踝关节假肢的需求，保证患者以正确的方式自由的行走和稳定的站立。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是为了解决上述问题，提供一种主动型仿生踝关节假肢。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：一种主动型仿生踝关节假肢，其包括：

脚板；

踝关节座，连接在脚板上，其前部设有导引槽；

转动轴，安装在踝关节座上；

仿生距骨，安装在转动轴上；

第一杆端关节，套装在仿生距骨上并与仿生距骨之间留有间隙；

第一屈伸杆，下端与第一杆端关节相连，上端用于与小腿相连，中间设有一段平面齿条；

第二杆端关节，下端连接有滚动轴，滚动轴两端连接有滚动轴承，滚动轴承设置在踝关节座的导引槽内并可沿导引槽前后移动；

第二屈伸杆，连接在第二杆端关节的上方；

电机支座，安装在第一屈伸杆的上部；

步进电机，安装在电机支座上；

丝杆传动机构，上端与电机主轴传动相连，下端与第二屈伸杆相连并可带动第二屈伸杆作上下屈伸运动；

屈伸杆定位连接件，连接在第一屈伸杆和第二屈伸杆之间将第一屈伸杆和第二屈伸杆之间的横向距离定位固定，并与第一屈伸杆固定相连、与第二屈伸杆滑动相连；

非线性压簧机构，下端固定在转动轴上，上端卡在第一屈伸杆两侧的屈伸杆定位连接件上；

齿轮座，安装在第二屈伸杆上；

齿轮，安装在齿轮座上并与第一屈伸杆的平面齿条啮合传动相连，齿轮的运动带动第一屈伸杆作上下屈伸运动；

角度传感器，共两个分别设置在转动轴的两端；

数据采集机构，与角度传感器电信相连；

数据控制机构，与步进电机电信相连。

所述的丝杆传动机构包括丝杆和丝杆螺母，丝杆的上端与电机主轴相连，下端与丝杆螺母螺纹连接，丝杆螺母固定在第二屈伸杆的上端。

所述的非线性压簧机构包括成对对称设置的两个压簧座和两个压簧，两个压簧座分别固定在转动轴的两端，两个压簧的一端分别连接在对应位置的压簧座上，另一端分别连接在屈伸杆定位连接件的两侧。

本实用新型利用步进电机与丝杆连接带动滚子做上下运动实现关节屈伸运动，导引槽保证丝杆带动关节做旋转运动时有足够的水平移动，杆端关节可以提供多自由度的关节运动，非线性压簧机构保证踝关节在做屈伸运动时的稳定性，角度传感器提供角度变化的反馈信号，通过数据采集系统和数据控制系统来实现接近正常人体踝关节角度变化的运动规律。

本实用新型是一款能方便提供主动力的主动型仿生踝关节假肢，采用主动控制与被动控制相结合的方式，有利于降低能量损耗，并且能实现接近正常人体踝关节角度变化的运动规律，同时满足人体踝关节运动时具有灵活性和稳定性的要求。

附图说明

图1是本实用新型主动型仿生踝关节假肢的立体结构主视图；

图2是本实用新型的侧视结构(不含脚板)示意图；

图3是本实用新型的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

参见图1，配合参见图2、图3。本实用新型的主动型仿生踝关节假肢，包括脚板1、踝关节座2、转动轴3、仿生距骨4、第一杆端关节5、第一屈伸杆6、第二杆端关节7、第二屈伸杆8、电机支座9、步进电机10、丝杆传动机构11、屈伸杆定位连接件12、非线性压簧机构13、齿轮座14、齿轮15、角度传感器16、数据采集机构17和数据控制机构18。

踝关节座2连接在脚板1上，其前部设有导引槽21。