[发明专利]一种基于远心机构的下肢外骨骼踝关节

说明书

一种基于远心机构的下肢外骨骼踝关节，它涉及一种下肢外骨骼。本发明解决了现有的下肢外骨骼踝关节的穿戴者在运动时舒适感差以及抬腿和落地的过程中也会造成不适感的问题。碳纤维小腿杆的下端连接有小腿杆连接件，小腿杆连接件的下端与踝关节连接件通过踝关节轴转动连接，所述下肢外骨骼踝关节还包括远心机构，远心机构包括第一连杆组件、第二连杆组件和多个连接轴，第一连杆组件的一端与踝关节连接件通过连接轴转动连接，第一连杆组件的另一端与第二连杆组件的一端通过连接轴转动连接，第二连杆组件的另一端与踝关节底座通过连接轴转动连接，踝关节底座设置在足底压力鞋上。本发明用于下肢外骨骼机器人助力行走、下肢康复和上下楼梯。

技术领域

本发明涉及一种下肢外骨骼踝关节，具体涉及一种基于远心机构的下肢外骨骼踝关节。

背景技术

外骨骼机器人是一种融合了传感技术、控制技术等多种技术的可穿戴设备，特别地，下肢外骨骼机器人是一种与人体下肢结构相类似的的外骨骼机器人，能够帮助穿戴者实现助力行走、下肢康复、上下楼梯等动作。

下肢外骨骼机器人主要髋关节、膝关节与踝关节构成，其中踝关节作为下肢外骨骼整体与足底压力鞋的连接，是结构设计中很重要的一部分，踝关节主要包括了三个自由度：矢状面内的跖屈、背屈，冠状面内的外翻、内翻，以及横截面内的外旋、内旋。

目前，现有的下肢外骨骼踝关节只有跖屈/背屈自由度与人体的旋转中心重合，而冠状面内的外翻/内翻自由度的旋转中心是与人体的旋转中心不重合的，这会造成穿戴者在进行此自由度的运动时极其不舒适。同时在行走过程中，由于压力鞋存在一定重量，所以在抬腿和落地的过程中会对脚踝有压迫，时间长后也会造成不适感。

综上，现有的下肢外骨骼踝关节的穿戴者在运动时舒适感差以及抬腿和落地的过程中会对脚踝有压迫也会造成不适感。

发明内容

本发明为解决现有的下肢外骨骼踝关节的穿戴者在运动时舒适感差以及抬腿和落地的过程中也会造成不适感的问题，进而提供一种基于远心机构的下肢外骨骼踝关节。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的基于远心机构的下肢外骨骼踝关节包括碳纤维小腿杆1、小腿杆连接件2、踝关节连接件3、踝关节轴4、踝关节底座12和足底压力鞋，碳纤维小腿杆1的下端连接有小腿杆连接件2，小腿杆连接件2的下端与踝关节连接件3通过踝关节轴4转动连接，所述下肢外骨骼踝关节还包括远心机构，远心机构包括第一连杆组件、第二连杆组件和多个连接轴11，第一连杆组件的一端与踝关节连接件3通过连接轴11转动连接，第一连杆组件的另一端与第二连杆组件的一端通过连接轴11转动连接，第二连杆组件的另一端与踝关节底座12通过连接轴11转动连接，踝关节底座12设置在足底压力鞋上。

进一步地，第一连杆组件包括第一连杆5、第二连杆6和两个第一连接片8，第一连杆5与第二连杆6平行且相对设置，第一连杆5的长度小于第二连杆6的长度，第一连杆5和第二连杆6的一端均通过一个连接轴11与踝关节连接件3转动连接，第一连杆5的另一端与第二连杆6的中部通过两个第一连接片8和两个连接轴11连接；第二连杆组件包括第三连杆7、第四连杆10和两个第二连接片9，第三连杆7和第四连杆10平行且相对设置，第三连杆7的长度小于第四连杆10的长度，第三连杆7和第四连杆10的一端均通过一个连接轴11与踝关节底座12转动连接，第三连杆7的另一端与第一连杆5所述的另一端通过一个连接轴11转动连接，第四连杆10的另一端与第二连杆6的另一端通过一个连接轴11转动连接，第三连杆7所述的另一端通过两个第二连接片9与第四连杆10连接。