[实用新型]单侧机动假腿

说明书

本发明涉及一种由电子计算机控制的单侧机动假腿，适合于单侧下肢残缺者使用。

现有的机动假腿采用肌电信号或固定程序控制，存在动作不灵活、适应性差、步态不自然等缺点。

本发明的目的在于提供一种速度、步态、运动方式都与健侧腿一致的单侧机动假腿。

本发明以如下方式实现的：

本装置包括：

1.假腿结构和动力系统：由假足、大腿段、小腿段承力结构、各活动关节的轴结构以及动力源组成。

2.假腿驱动系统：由假腿各运动关节及假足踝关节横向摆动（内翻，外翻）驱动器，如电动机及其减速器及液压元件组成。

3.控制系统：由电子计算机系统和通过接口与其相连的装在健腿和假腿各运动关节上的角位置传感器及装在假足和健侧足底的压力传感器以及通过接口与计算机系统输出端相连的各关节驱动电路组成。

运行时，使用者先运动健腿。此时装在健腿各关节上的角位置传感器，将健腿各关节运动参数经采样器输入计算机，并按时间序列写入RAM中各关节存贮区。计算机首先根据健腿各关节运动参数的特征判别其运动方式（即使用者的意图，例如：行走、停止、坐下、起立，等），将各种运动方式分为两类：一类为交替运动，如：行走；第二类为同步运动，如：起立。根据运动方式不同计算机产生一个滞后信号；交替运动滞后时间为1／2步周期。同步运动无滞后。其中步周期是指健腿行走一步所用时间，根据健腿运行信号计算得出。交替运动时，在经过1／2步周期滞后时间后计算机用与写入同一信号相同的速度，读出存于RAM中的健腿前一步的运动参数信号，输出至假腿驱动器，控制假腿运行。如此，使假腿每一步的动作和动作速度与健腿前一步的动作相同。也就是使假腿模拟健腿前半步的动作。如果动作方式为同步运动，则将健腿运动参数信号直接输送至假腿驱动器。使其与健腿作同步运动。

由于上述控制方式使假腿具有操纵方便，运动灵活，步态自然等优点。

以下结合附图作进一步详细说明：

图1是假腿结构示意图。

图2是健腿传感器安装示意图。

图3是本装置控制系统结构框图。

图4是各传感器采样电路原理图

图5是假腿各关节驱动电路原理图

图6是本装置步行动作示意图。

图7是本装置控制系统流程图。

参照图1，在膝关节摆动轴①、踝关节横向轴②及踝关节纵向轴③上都装有角位置传感器④。在假足底部⑤装有3个压力传感器⑥。膝关节驱动器⑦、踝关节曲伸驱动器⑧和踝关节横向摆动（内、外翻）驱动器⑨，由伺服电动机⑩减速器（11）和传动机构组成。

参照图2，在健侧腿的髋、膝、踝关节外侧装有用带（12）固定的角位置传感器（13）在健足底装有压力传感器（14），其数量和排列与假足相同。上述各角位置传感器采用光栅式角度数字编码盘。压力传感器采用电阻应变式压力传感器。

参照图3，各角度和压力传感器（15）经采样器（16）与计算机（17）的输入接口端相连。计算机的输出端经过输出接口与假腿各关节驱动电路（18）相连接。

参照图4，由各关节角位置传感器和双足底压力传感器采集的各关节角位置信号和足底压力信号输入多路器的输入端Sr，多路器的输出端So与计算机的输入接口相连接，计算机通过改变输出至通道地址寄存器输入端A_1，2，3的地址信号，实现对各传感器的周期采样。

参照图5，由计算机输出接口输出的速度控制脉冲输出至脉冲分配器CH250的输入端CL，方向控制信号输出至方向控制输入端C。CH250的A，B，C三个输出端分别与P_A、P_B、P_C3个结构相同的功率放大器输入端相连接，功率放大器的输出端分别与步进电机的绕组LA、LB、LC相连接。