[发明专利]具有反向可驱动性的踝关节助力方法

权利要求书

1.一种具有反向可驱动性的踝关节助力方法，其特征在于该方法由适应步态的助力机构、反向可驱动机构和步态检测机构实现，其中：助力机构的电机（1）根据步态检测机构传过来的足底压力变化信号进行转动，以适应人体行走的步态过程对踝关节进行主动助力，该电机又驱动反向可驱动机构动作，实现无阻碍脚部的自由活动，同时对于正常行走有障碍的患者起到帮助作用。

2.根据权利要求1所述的具有反向可驱动性的踝关节助力方法，其特征是采用以下方法对人体行走步态过程进行主动助力：助力机构中的滚珠丝杆（2）将电机（1）的正向旋转运动转化为直线运动，带动弹簧压板（5）向上，通过挤压弹簧（3），使可移动导杆（6）向上抬升，通过钢丝绳（7）拉拽人体脚后跟，帮助人体实现绕踝关节的跖屈运动，提供人体行走步态过程中的踝关节提供助力。

3.根据权利要求2所述的具有反向可驱动性的踝关节助力方法，其特征是采用以下步骤来实现对人体行走的步态过程的助力：

第1步，跖屈驱动相时正向动作：

行走过程中，足跟提起到足尖抬起这一阶段，即跖屈驱动相PP；足跟压力传感器和足尖压力传感器的信号相继为零，根据此信号，由电机（1）的控制器控制电机（1）正转，通过同步带（9）带动滚珠丝杆（2）旋转，滚珠丝杆螺母（4）和弹簧压板（5）上移，通过可移动导杆（6）拉动连接在脚踝处的钢丝绳（7），给予脚后跟一个向上的力，实现绕踝关节的跖屈运动；

第2步，摆动相时反向动作：

当足尖完全抬起时，即摆动相SW，此时踝关节不再需要一个向上的力，且处于摆动相时脚底两个传感器信号均为零，据此电机控制器控制电机（1）反转，使滚珠丝杆螺母（4）下移，释放钢丝绳（7）的紧绷状态；

第3步，背屈控制相时停止动作：

当脚部完成摆动重新接触地面这一阶段，即跖屈控制相CP和背屈控制相CD，两个压力传感器相继得到来自足底的压力信号，此时电机（1）停止反转，为下一次的跖屈驱动相时助力做准备；

经过上述步骤，实现针对整个步态过程中踝关节的助力。

4.根据权利要求1所述的具有反向可驱动性的踝关节助力方法，其特征是反向可驱动的助力动作方法包括紧绷状态和松弛状态两部分：在跖屈与背屈控制相，钢丝绳（7）处于松弛状态可自由伸缩来实现反向可驱动性；在摆动相，钢丝绳（7）处于紧绷状态，人体细微的摆动动作导致助力机构的弹簧（3）被压缩，步态检测机构中的位移传感器检测到背屈意愿，控制电机（1）反向旋转，通过助力机构的滚珠丝杆（2）带动可移动导杆（6）向下运动，及时响应踝关节摆动运动的意愿。

5.根据权利要求4所述的具有反向可驱动性的踝关节助力方法，其特征是采用以下步骤来进行反向可驱动的助力动作：

第1步，脚部摆动意愿拉动可移动导杆（6）下移：

当脚部试图摆动时，踝关节拉动钢丝绳（7），从而带动可移动导杆（6）下移，此时滚珠丝杆（2）不执行动作；

第2步，弹簧被压缩电机反转：

可移动导杆（6）下移使得夹在可移动导杆（6）和弹簧压板（5）之间的弹簧（3）被压缩，弹簧（3）的压缩状态被安装在其上面的位移传感器所检测到，据此电机（1）的控制器控制电机反转，通过同步带（9）带动滚珠丝杆（2）反转，使套装在该丝杆上的滚珠丝杆螺母（4）和弹簧压板（5）下移；

第3步，释放弹簧的压缩状态：

弹簧压板（5）下移使得弹簧（3）的压缩状态被释放，钢丝绳（7）由紧绷的状态变为松弛，脚部的摆动不再受到钢丝绳（7）的限制，摆动意愿得以响应。

经过上述步骤，实现踝关节助力的反向可驱动。