[发明专利]一种基于电机驱动的仿生膝关节

说明书

本发明公开了一种基于电机驱动的仿生膝关节，包括：假肢机架；驱动电机，其固定设置在假肢机架上；滚珠丝杠，其与驱动电机的动力输出轴连接；滚珠丝杠螺母，其匹配连接在滚珠丝杠上；弹簧座，其空套在滚珠丝杠上，并与滚珠丝杠螺母固定连接；致动器框架，其顶板和底板同时空套在滚珠丝杠上；膝关节伸展弹簧，其套设在滚珠丝杠上，膝关节伸展弹簧的一端抵靠在底板上，另一端抵靠在弹簧座上；膝关节弯曲弹簧，其套设在滚珠丝杠上，膝关节弯曲弹簧的一端抵靠在顶板上，另一端抵靠在滚珠丝杠螺母上；接受腔连接体，其可转动的连接在假肢机架的另一端；两个连杆，其对称设置在滚珠丝杠的两侧；连杆一端与接受腔连接体铰接，另一端与致动器框架铰接。

技术领域

本发明属于用于主动式假肢膝关节技术领域，特别涉及一种基于电机驱动的仿生膝关节。

背景技术

膝上假肢作为可以恢复大腿截肢患者行走功能、回归社会的唯一手段，其性能对膝上截肢患者恢复正常步态及提升行走能力至关重要。根据驱动形式，膝上假肢主要可以分为两种类型：一种是被动式假肢膝关节，一种是主动式假肢膝关节。被动假肢可以满足下肢截肢者的基本运动需求(在平地以相对固定的速度行走)，但随着截肢者对生活品质提高的需求，其活动范围有所扩大，需要能够适应变步速、上下坡以及上下台阶的行走需求，而这些场景下应用被动假肢可能导致步态不对称、二次伤害以及截肢者的代谢成本更高。主动假肢通过采用外接动力的方式来实现膝关节的屈曲运动，不仅可以满足不同步速下的平地行走要求，也可以满足上楼梯、爬坡等需要大扭矩输出的场景需求，但目前的动力假肢普遍存在能量消耗大而无法长时间使用和电机转速高导致高频噪声而舒适性低的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于电机驱动的仿生膝关节，本发明的一个目的是能够降低仿生膝关节的能耗，克服现有主动式假肢膝关节能耗高的缺陷。

本发明提供了一种基于电机驱动的仿生膝关节，本发明的另一个目的是能够降低仿生膝关节的噪声，克服当前主动式假肢膝关节噪声高的缺点。

本发明还有一个目的是使仿生膝关节运动时有效模仿人体下肢平地行走时的步态，从而适应更多的生活场景，提高使用者的舒适度。

本发明提供的技术方案为：

一种基于电机驱动的仿生膝关节，包括：

假肢机架；

驱动电机，其固定设置在所述假肢机架上；

滚珠丝杠，其与所述驱动电机的动力输出轴连接；

滚珠丝杠螺母，其匹配连接在所述滚珠丝杠上；

弹簧座，其空套在所述滚珠丝杠上，并且与所述滚珠丝杠螺母固定连接；

致动器框架，其靠近所述假肢支架的一端设置；所述致动器框架为顶板、底板和两个侧板围合形成的框架结构；所述顶板和所述底板同时空套在所述滚珠丝杠上；

其中，所述滚珠丝杠螺母位于所述顶板和所述底板之间；所述弹簧座和所述致动器框架能够分别沿所述滚珠丝杠的轴向移动；

膝关节伸展弹簧，其套设在所述滚珠丝杠上，并且所述膝关节伸展弹簧的一端抵靠在所述底板上，另一端抵靠在所述弹簧座上；

膝关节弯曲弹簧，其套设在所述滚珠丝杠上，并且所述膝关节弯曲弹簧的一端抵靠在所述顶板上，另一端抵靠在所述滚珠丝杠螺母上；

接受腔连接体，其可转动的连接在所述假肢机架的另一端；

两个连杆，其对称设置在所述滚珠丝杠的两侧；所述连杆一端与所述接受腔连接体铰接，另一端与所述致动器框架铰接。

优选的是，所述假肢机架上沿所述滚珠丝杠的轴向设置有第一直线滑轨，所述致动器框架可移动的连接在所述第一直线滑轨上。

优选的是，所述的基于电机驱动的仿生膝关节，还包括：