[发明专利]用于辅助蹲座的穿戴假肢及使用方法

权利要求书

1.一种用于辅助蹲座的穿戴假肢，其特征在于：包括大腿假肢、小腿假肢、足部假肢，大腿假肢下端设置有关节A，小腿假肢上端设置有关节B，小腿假肢下端设置有关节C，足部假肢后部设置关节D，关节A与关节B铰接，关节A中部设置有容纳关节B的槽口A，槽口A两侧对称设置有轴孔A，轴孔A外端贯穿关节A并设置有端盖，关节C与关节D铰接，关节C中部设置有容纳关节D的槽口B，槽口B两侧对称设置有轴孔C，轴孔C外端贯穿关节C并设置有端盖；

关节B包括外壳A，外壳A左右两侧对称设置有两个与轴孔A相配合的轴孔B，外壳A内设置有转轴A，转轴A两端贯穿两端的轴孔B并深入轴孔A内与关节B转动配合，外壳A内设置有齿轮A，齿轮A安装在转轴上，外壳A内于齿轮A后侧设置一个限位组件；

关节D包括外壳B，外壳B左右两侧对称设置有两个与轴孔C相配合的轴孔D，外壳B内设置有转轴B，转轴B两端贯穿两端的轴孔C并深入轴孔D内与关节D转动配合，外壳B内设置有齿轮B，齿轮B安装在转轴B上，外壳B内于齿轮B两侧各设置一个限位组件；

所述限位组件包括伺服电机、凸轮、摆臂，摆臂一端与外壳铰接，凸轮安装在外壳内并与其转动配合，凸轮的转轴部设置有从动带轮，伺服电机的输出轴设置主动带轮，从动带轮、主动带轮带传动，摆臂与壳体之间设置有张紧弹簧，张紧弹簧一端连接摆臂，另一端连接外壳，摆臂受张紧弹簧的作用与凸轮始终保持接触。

2.根据权利要求1所述的用于辅助蹲座的穿戴假肢,其特征在于：转轴A、转轴B其相配合的轴孔之间设置有滚动轴承。

3.根据权利要求1所述的用于辅助蹲座的穿戴假肢,其特征在于：齿轮A与转轴A制成一体, 齿轮B与转轴B制成一体。

4.根据权利要求1所述的用于辅助蹲座的穿戴假肢,其特征在于：限位组件设置于齿轮A、齿轮B下旁侧。

5.根据权利要求1所述的用于辅助蹲座的穿戴假肢,其特征在于：大腿假肢上端设置有臀部支撑垫，大腿假肢前侧面设置有大腿支撑垫，大腿假肢前侧面中上部设置有大腿捆绑带，小腿假肢前侧面设置有小腿支撑垫，足部假肢上设置有足部捆绑带。

6.根据权利要求5所述的用于辅助蹲座的穿戴假肢,其特征在于：小腿假肢上部外侧设置电池仓，电池仓内设置电池、控制器，电池仓外盖设有仓盖，齿轮A、齿轮B上均设置有角度传感器、角速度传感器，角度传感器、角速度传感器、伺服电机、电池均与控制器电性连接。

7.一种用于辅助蹲座的穿戴假肢的使用方法，采用如权利要求6所述的用于辅助蹲座的穿戴假肢，其特征在于：

从站立到蹲坐转换时：两条假肢中的两个齿轮A均沿顺时针方向旋转，固定在齿轮A上的角度和角速度传感器将齿轮A的角度值α₁和角速度值V₁传送给控制器，与此同时，小腿与足部弯曲两条假肢中的两个齿轮B均沿逆时针方向旋转，固定在齿轮B上的角度和角速度传感器将齿轮B的角度值α₂和角速度值V₂传送给控制器，当两支小腿假肢的角度值α₁均在0°～180°内，两支足部假肢的角度值α₁均在-180°～0°内，且角速度值V₁和V₂的绝对值均大于5°/s时，控制器判断此时人体处于从直立到蹲坐的转换状态，控制器开始计时，在控制器开始计时后1.2s时间内，如果关节处的角速度值V₁和V₂的绝对值始终小于5°/s，则控制器根据此值，判断关节停止旋转，人体处于蹲坐状态，于是控制关节B内的伺服电机和关节D内位于前侧的伺服电机各自转动，两个伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮A、齿轮B，使齿轮A沿顺时针方向卡死不动、齿轮B沿逆时针方向卡死不动，使得关节A、关节B沿顺时针方向固定不动，关节C、关节D沿逆时针方向固定不动，关节D内前侧的伺服电机动作完成后，位于后侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮B，使齿轮B沿逆时针方向卡死不动，从而使得关节C、关节D沿逆时针方向固定不动，完成以上动作后，控制器标记当前状态为关节固定状态，以上动作使大腿假肢、小腿假肢和足部假肢连成一刚性结构，蹲坐时身体的重量通过该结构传递到地面处，将人支撑住；

从蹲坐到站立转换时：控制器标记当前状态为关节固定状态，两条假肢中的两个齿轮A同时沿逆时针方向旋转时，固定在齿轮A上的角度和角速度传感器将齿轮A的角度值α₁和角速度值V₁传送给控制器，与此同时，小腿与足部弯曲两条假肢中的两个齿轮B均沿顺时针方向旋转，固定在齿轮B上的角度和角速度传感器将齿轮B的角度值α₂和角速度值V₂传送给控制器，当角速度值V₁和V₂绝对值均大于5°/s时，控制器判断此时人体处于从蹲坐到直立的转换状态，于是控制关节B内的伺服电机和关节D内位于后侧的伺服电机各自转动，两个伺服电机反向转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮A、齿轮B分离，使齿轮A可任意转动，齿轮B可沿顺时针方向转动，小腿假肢相对足部假肢可沿顺时针方向转动，从而使小腿可直立，关节D内后侧的伺服电机动作完成后，位于前侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮转动，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮B分离，使齿轮B可任意转动，从而使足部相对小腿可做自由转动，使人可做出走路等动作。