[发明专利]一种用于下肢助力外骨骼的被动储能足部机构

摘要

本发明公开了一种用于下肢助力外骨骼的被动储能足部机构，该被动储能足部机构包括踝关节单元、足侧面板、脚底板单元、捆绑单元及被动弹簧储能单元。踝关节单元通过足侧面板与脚底板单元连接；脚底板单元为分离式柔性弯曲结构，包括刚性后脚跟、刚性前脚掌、底部板簧、内侧板簧、外侧板簧、固定机构、可变形粘接板及胶垫；被动弹簧储能单元包括背屈被动弹簧储能单元与跖屈被动弹簧储能单元，通过弹簧支撑单元与踝关节单元连接，并以足侧面板为固定基座，运动时分别完成背屈与跖屈被动储能。本专利充分利用人体足部构造、人体及外骨骼质量及惯性作用，实现行走过程中踝关节被动储能、足尖蹬地动作实现及状态自动恢复，穿戴舒适，实用性强，能耗低。

主权项

一种用于下肢助力外骨骼的被动储能足部机构，其特征在于，包括：踝关节单元（1），其包括杆端关节轴承（101）、关节支撑座（102）以及依次穿过杆端关节轴承（101）的下端和关节支撑座（102）的上端的关节支撑轴（103）；足侧面板（2），其下端与关节支撑座（102）的下端相连接，所述关节支撑轴（103）依次穿过足侧面板（2）的上端、杆端关节轴承（101）的下端和关节支撑座（102）的上端开设的孔；脚底板单元（3），其包括刚性后脚跟（301）、设置在刚性后脚跟（301）前端的刚性前脚掌（302）、安装在刚性后脚跟（301）内侧的前端的第一固定件（303）、安装在刚性前脚掌（302）的内侧的后端的第二固定件（304）、第一内侧板簧（305）、第二内侧板簧（306）、第一外侧板簧（310）、第二外侧板簧（311）、安装在刚性前脚掌（302）的外侧的后端的第三固定件（312）和第四固定件（313），其中，所述第一内侧板簧（305）和第二内侧板簧（306）相互叠加组合，通过第一固定件（303）与刚性后脚跟（301）连接，并通过第二固定件（304）与刚性前脚掌（302）连接，所述第一外侧板簧（310）和第二外侧板簧（311）相互叠加组合，通过第三固定件（312）及第四固定件（313）与刚性前脚掌（302）连接，所述足侧面板（2）设置在刚性后脚跟（301）和关节支撑座（102）之间，并且所述关节支撑座（102）、刚性后脚跟（301）和足侧面板（2）依次相互连接；捆绑单元（4），其包括前捆绑单元（401）和后捆绑单元（402），所述前捆绑单元（401）的两侧分别安装在所述刚性前脚掌（302）的两侧，所述后捆绑单元（402）的两侧分别安装在所述刚性后脚跟（301）的内侧边和足侧面板（2）的顶部；弹簧支撑单元（5），其包括第一支撑件（501）、第二支撑件（502）、依次穿过第一支撑件（501）和第二支撑件（502）的第一弹簧连接杆（503）以及第二弹簧连接杆（504），所述杆端关节轴承（101）的顶部安装在第一支撑件（501）和第二支撑件（502）之间；背屈被动弹簧储能单元（6），其包括第一拉伸弹簧（601）、第一弹簧限位件（602）、第一转动轴（603）、分别安装在第一弹簧限位件（602）后部两侧的第一轴承（604）和第二轴承（605）、第二转动轴（606）、第一转动件（607）和第二转动件（608），所述第一转动轴（603）依次穿过第一轴承（604）、第一转动件（607）的前端、第二轴承（605）和第二转动件（608）的前端，所述第二转动轴（606）依次穿过第一转动件（607）的后端和第二转动件（608）的后端，所述第一拉伸弹簧（601）的一端连接在第二弹簧连接杆（504）上，另一端连接在第二转动轴（606）上，所述第一弹簧限位件（602）安装在足侧面板（2）的后端；跖屈被动弹簧储能单元（7），其包括第二拉伸弹簧（701）、安装在足侧面板（2）前端的第三轴承（702）和第四轴承（703）、第三转动轴（704）、第四转动轴（705）、第三转动件（707）、第四转动件（708）、第二弹簧限位件（706），其中，所述第三转动轴（704）依次穿过第四轴承（703）、第三轴承（702）、第三转动件（707）的后端和第四转动件（708）的后端，所述第四转动轴（705）依次穿过第三转动件（707）的前端和第四转动件（708）的前端，所述第二拉伸弹簧（701）的一端连接在第一弹簧连接杆（503）上，另一端连接在第四转动轴上，所述第二弹簧限位件（706）安装在足侧面板（2）的前端，用于将所述第三转动件（707）的向上转动的运动范围限制在水平位置。