[发明专利]一种变杆长齿轮五杆机构主被动型踝关节假肢

说明书

本发明涉及一种变杆长齿轮五杆机构主被动型踝关节假肢，采用主动型假肢与被动型假肢相结合的方式，通过储能弹簧和弹性脚板可以有效的降低电机的功率和能量需求，此假肢结构不仅能实现贴近正常人下肢踝关节运动学变化的规律，还能实现踝关节角度扭矩特性的规律，此外也具有较好的灵活性和稳定性，可以为下肢接着患者提供更好的步态运动需求和使用舒适度需求。

技术领域

本发明涉及一种用于单腿或双腿膝下截肢的踝关节假肢，具体来说，涉及一种变杆长齿轮五杆机构主被动型踝关节假肢。

背景技术

假肢是肢体残疾人解决行动障碍的重要手段之一，区别于上肢假肢，下肢假肢控制涉及人体运动平衡问题，对残疾人日常生活的影响十分关键。踝关节假肢作为下肢假肢较为核心的部分，其功能的优劣直接影响到下肢假肢的整体性能，以及佩戴者的使用感受。目前现存在市面上的销售的假肢主要以被动式为主，一般采用提供阻尼力的弹簧、弹性元件以及阻尼元件，由于对阻尼的有效控制，改善了假肢运行的平滑性，但是适应的步态有限，尤其不适应快速行走，没有解决步态不匹配的核心问题。基于被动式假肢核心技术研制出新一代的半主动假肢，不仅可以提供被动式假肢擅长的弹性力或阻尼力，而且能够提供必要的助动力，扩大踝关节可控范围。其中弹性力或阻尼力的存在能够使步态更平滑，假肢不会出现生硬的反弹现象，助动力的存在能够有效减缓残疾人的疲劳感。

在中国专利CN201814690U中，公开了一种主动型仿生踝关节假肢，其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，但是这种机构无法实现踝关节在步态过程中对力矩的需求，无法进行特定的能量补偿。

在中国专利CN102973338A中，公开了一种主被动型双自由度踝关节假肢，这种机构通过步态前期碳纤维脚板储存的弹性势能以及步态中期滚珠丝杆压缩弹簧储存的势能在步态后期脚尖离地时的能量补偿，可能提供人体所需的能量，但是踝关节假肢在步态过程中与正常人步态过程中的转矩特性不能匹配，没有解决步态不匹配，容易在步态中发生失衡问题。

发明内容

要解决的技术问题

有鉴于现有技术存在的不足，基于踝关节自身的运动学和动力学特性，本发明提出了一种变杆长齿轮五杆机构的主被动式踝关节假肢，运用变杆长齿轮五杆机构运动规律丰富的特点，通过人体步态角度特性、转矩特性以及仿生学设计实现踝关节假肢的仿生性能，同时通过并联弹性驱动器的使用，实现踝关节假肢能量的需求，能够更好的满足下肢截肢患者更好的自由行走和稳定的站立。

技术方案