[发明专利]一种踝关节助力被动外骨骼

权利要求书

1.一种踝关节助力被动外骨骼，包括小腿连接组件、弹簧驱动组件、四连杆变刚度系统以及脚板骨架；

所述脚板骨架包括后脚掌(22)、后脚底板(12)、前脚掌侧(15)和前脚底板(13)，所述后脚底板(12)连接于后脚掌(22)底部，所述前脚底板(13)连接于前脚掌侧(15)底部，两者相对独立；还具有绑带一(11)和绑带二(14)，绑带一(11)与绑带二(14)用于固定人体脚掌；

所述小腿连接组件包括小腿绑带、小腿板、塑料板和小腿连杆，所述小腿板包括多块，其均匀贴附小腿表面，所述小腿绑带连接各块小腿板，以将小腿板绑缚在人体小腿上，所述小腿连杆位于人体小腿两侧，小腿绑带或小腿板与小腿连杆的上端铰接，所述塑料板为弧形，其横向贴附在小腿表面，且两端分别与小腿连杆铰接；

所述弹簧驱动组件包括支架一、支架二、弹簧、U型架和U型弹簧，所述支架一整体呈U型，围绕在脚腕后侧，其两端分别与小腿连杆的下端固定连接，两个小腿连杆的下端还分别固定连接U型弹簧，所述U型弹簧的另一端分别固定连接U型架，两个U型架的半圆弧的一端还分别固定连接一个支架二，两个支架二呈U型围绕脚腕后侧，两个支架二与支架一之间均设置有弹簧，即两个弹簧分别独立施力给一个支架二；

所述四连杆变刚度系统位于脚掌两侧设置有两组，其包括连杆一、连杆二和连杆三，所述连杆一一端与前脚掌侧铰接，另一端与后脚掌固定连接，所述U型架的半圆弧的一端与连杆一固定连接；所述连杆二与连杆一铰接，所述连杆三一端与连杆二远离连杆一的一端铰接、另一端与前脚掌侧铰接。

2.根据权利要求1所述的踝关节助力被动外骨骼，其特征还在于，还包括离合器系统，所述离合器系统包括棘轮棘爪部分、油管、T型管、空心橡胶柱，所述空心橡胶柱包括多个，其位于前脚底板内部，可随步行压缩或弹起；所述空心橡胶柱内部空间与T型管内部空间连通，所述T型管通过油管与油套连通，所述油套与棘轮棘爪部分连通；

所述棘轮棘爪部分包括棘轮壳、棘轮，所述棘轮壳与连接杆不可转动的连接在一起，所述棘轮位于棘轮壳内部，并通过螺母将棘轮与棘轮壳的轴心位置限定，螺母与棘轮之间设有铜套，所述铜套用于降低旋转摩擦力；所述棘轮壳与油套连通，棘轮壳与油套的内部空间中设置活塞，活塞前端伸入棘轮壳内部台阶限定的缩径口内，活塞后端设置扩径段，棘轮壳内部台阶与活塞的扩径段台阶之间设置有复位弹簧，活塞的后端受油套限位，活塞前端与棘爪固定连接，活塞移动时推动棘爪与棘轮卡止配合。

3.根据权利要求1或2所述的踝关节助力被动外骨骼，其特征还在于，U型弹簧包括两个连接板和位于连接板之间的U型弹簧体，两个连接板分别与小腿连杆和U型架固定连接，且两个连接板背面上均设置有固定螺母，两个固定螺母之间穿设有滑动杆，所述滑动杆一端与其中一个固定螺母相对固定，另一端与另一个固定螺母可相对滑动，滑动杆可滑动的一端设置有限位螺母，所述滑动杆用于在U型弹簧体变形时对其导向，所述限位螺母防止滑动杆滑出。

4.根据权利要求3所述的踝关节助力被动外骨骼，其特征还在于，U型架侧面还连接有三角形支架，所述三角形支架的顶点处设置有限位销，所述限位销位于支架二上侧，其用以对支架二进行定位，防止支架二向上摆动使弹簧过度压缩。

5.根据权利要求1所述的踝关节助力被动外骨骼，其特征还在于，弹簧的下端通过连接销与支架二连接，通过连接销可调节弹簧的初始弹力。

6.根据权利要求1所述的踝关节助力被动外骨骼，其特征还在于，所述连杆一与后脚掌一体式成型，连杆一与后脚掌总体呈“7”字形，其弯曲顶点对应人体踝骨位置。

7.根据权利要求1所述的踝关节助力被动外骨骼，其特征还在于，空心橡胶柱外壁设计为波纹形，使得其纵向压力传感灵敏，上下活动时阻力较小，而径向不易变形。