[发明专利]基于变胞机构的可穿戴式主动型仿生假肢踝关节机构

摘要

本发明属于仿生机械学及康复医疗领域，涉及基于变胞机构的可穿戴式主动型仿生假肢踝关节机构，包括主动型可双向锁死机构、动力屈伸机构、小腿护板及足部弹性支撑机构；主动型可双向锁死机构采用变胞机构原理改变踝关节自由度，实现踝轴的顺时针单向旋转锁死、逆时针单向旋转锁死、双向锁死及完全自由四种运动状态；动力屈伸机构利用绳索与弹簧机构的非线性运动特性，满足关节不同运动相的关节非线性刚度要求和运动轨迹要求，提高仿生踝关节的实际能量效率和使用安全性；足部弹性支撑机构和小腿护板，可提供多种运动步态所需的能量并满足不同人的穿戴特性。本发明有多种运动步态特性、运动稳定、能量利用率高、安全可靠，可提高康复性假肢的性能。

主权项

1.基于变胞机构的可穿戴式主动型仿生假肢踝关节机构，包括足部弹性支撑机构、小腿护板、主动型可双向锁死机构及动力屈伸机构，其特征在于：所述主动型可双向锁死机构包括锁死机构箱体(5)，锁死机构箱体(5)外壳上通过锁死驱动电机安装孔(74)使用连接件固定安装有锁死驱动电机(4)，锁死驱动电机(4)的输出轴连接有驱动斜齿轮(27)，驱动斜齿轮(27)啮合有传动斜齿轮(26)，所述锁死机构箱体(5)内设有棘轮主轮(28)，棘轮主轮(28)的左、右上方分别安装有顺时针棘爪挡块(29)和逆时针棘爪挡块(30)，两棘爪挡块上方均设有齿轮‑滚轮连接杆，齿轮‑滚轮连接杆上方均固定连接有传动齿轮，传动齿轮上方设有驱动轴(50)，齿轮‑滚轮连接杆下方均连接有滚轮定位轴，滚轮定位轴两侧均设有锁死控制轮；所述棘轮主轮(28)的轴配合于箱体上棘轮主轮安装孔a(75)和端盖上棘轮主轮安装孔(83)内，棘轮主轮(28)可绕孔轴自由转动，并且通过足部机构连接轴承(62)与足部弹性支撑机构进行连接；所述顺时针棘爪挡块(29)和逆时针棘爪挡块(30)交叉并通过定位螺栓固定于箱体上棘爪挡块定位孔(76)和端盖上棘爪挡块定位孔(84)形成均可转动的两构件，顺时针棘爪挡块(29)和逆时针棘爪挡块(30)之间设有挡块弹簧固定块(32)，挡块弹簧固定块(32)安装于箱体上挡块弹簧固定槽(79)和端盖上挡块弹簧固定槽(90)，挡块弹簧固定块(32)与两棘爪挡块之间分别设有挡块弹簧a(33)和挡块弹簧b(31)；所述顺时针棘爪挡块(29)上方设有齿轮‑滚轮连接杆b(45)，齿轮‑滚轮连接杆b(45)上方固定连接有传动齿轮b(44)，齿轮‑滚轮连接杆b(45)下方连接有滚轮定位轴b(47)，并通过滚轮定位轴b(47)定位于箱体上滚轮定位沟槽b(77)和端盖上滚轮定位沟槽b(89)中，滚轮定位轴b(47)两侧分别设有顺时针锁死控制滚轮a(46)和顺时针锁死控制滚轮b(48)；所述逆时针棘爪挡块(30)上方设有齿轮‑滚轮连接杆a(38)，齿轮‑滚轮连接杆a(38)上方固定连接有传动齿轮a(39)，齿轮‑滚轮连接杆a(38)下方连接有滚轮定位轴a(35)，并通过滚轮定位轴a(35)定位于箱体上滚轮定位沟槽a(78)和端盖上滚轮定位沟槽a(88)中，滚轮定位轴a(35)两侧分别设有逆时针锁死控制滚轮a(36)和逆时针锁死控制滚轮b(37)；所述传动齿轮a(39)轴配合于传动齿轮a安装孔(85)内，传动齿轮a(39)左上方设有单向阻块a(41)，单向阻块a(41)对应安装于单向阻块a安装孔(87)，单向阻块a(41)与锁死机构箱体(5)之间设有阻块弹簧a(40)，所述传动齿轮b(44)的轴配合于传动齿轮b安装孔(80)内，传动齿轮b(44)右上方设有单向阻块b(43)，单向阻块b(43)对应安装于单向阻块b安装孔(81)，单向阻块b(43)与锁死机构箱体(5)之间设有阻块弹簧b(42)；所述驱动轴(50)内设有驱动轴固定轴承a(49)和驱动轴固定轴承b(51)，驱动轴固定轴承a(49)套接安装于驱动轴固定轴承a安装孔(86)内，驱动轴固定轴承b(51)套接安装于驱动轴固定轴承b安装孔(82)内，驱动轴(50)通过驱动轴固定轴承a(49)和驱动轴固定轴承b(51)固定位置；驱动轴(50)上依次套设有单向轴承a(53)与单向轴承b(55)，驱动轴(50)、单向轴承a(53)及单向轴承b(55)之间通过垫圈a(60)和垫圈b(61)相隔，驱动轴(50)的一端通过平键与传动斜齿轮(26)相接；单向轴承a(53)与驱动轴(50)通过平键d(59)相接，外圈齿轮a(52)与单向轴承a(53)通过平键c(58)相接，单向轴承b(55)与驱动轴(50)通过平键b(57)相接，外圈齿轮b(54)与单向轴承b(55)通过平键a(56)相接；所述主动型可双向锁死机构上部设有锁死机构连接小腿护板安装孔a(72)和锁死机构连接小腿护板安装孔b(73)；所述小腿护板下部设有锁死机构安装孔a(68)和锁死机构安装孔b(69)，小腿护板上部设有屈伸机构安装孔a(70)和屈伸机构安装孔b(71)；所述动力屈伸机构上部设有屈伸机构连接小腿护板安装孔a(91)和屈伸机构连接小腿护板安装孔b(92)，动力屈伸机构下部设有屈伸连接杆支座(10)；所述足部弹性支撑机构上部设有足部机构连接轴承(62)，足部弹性支撑机构下部设有屈伸连接杆支座安装孔a(64)和屈伸连接杆支座安装孔b(65)；所述锁死机构连接小腿护板安装孔a(72)和锁死机构安装孔a(68)通过连接件固定连接，锁死机构连接小腿护板安装孔b(73)和锁死机构安装孔b(69)通过连接件固定连接，并将主动型可双向锁死机构与小腿护板连接并固定；所述屈伸机构连接小腿护板安装孔a(91)与屈伸机构安装孔a(70)通过连接件固定连接，屈伸机构连接小腿护板安装孔b(92)与屈伸机构安装孔b(71)通过连接件固定连接，并将小腿护板与动力屈伸机构连接并固定；所述屈伸连接杆支座(10)通过连接件与屈伸连接杆支座安装孔a(64)和屈伸连接杆支座安装孔b(65)固定连接，并将动力屈伸机构与足部弹性支撑机构连接并固定；所述足部弹性支撑机构通过足部机构连接轴承(62)与主动型可双向锁死机构连接并固定。