[发明专利]一种单源仿生动力膝关节及其实现方法

摘要

本发明公开了一种单源仿生动力膝关节及其实现方法。本发明采用两个转动方向相反的传动同步齿轮以及三个锥齿轮实现运动反向，在屈膝过程中，大腿传动同步齿轮传递力而小退传动同步齿轮只转动不传递力，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节屈膝动作模式，同样在伸膝过程中，小腿传动同步齿轮传递力而大退传动同步齿轮只转动不传递力，实现了从小腿传动运动给大腿的膝关节伸膝动作模式；在使用者行走过程中，能够充分考虑膝关节周围肌肉群的力学传递过程，符合仿生学要求，促进膝关节健康恢复；本发明在实现仿生模式需求的基础上，仅采用一个电机提供动力源实现了伸膝动作与屈膝动作，此外还实现了伸膝和屈膝动作切换控制的连续性。

主权项

1.一种单源仿生动力膝关节，所述单源仿生动力膝关节包括：电机输出轴、小腿传动同步齿轮、同步带、小腿传动单向轴承、小腿连接轴、小腿膝关节啮合齿轮、大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮、电机、大腿连接架、小腿连接架、轴承组件以及膝关节支架；其特征在于，所述电机连接电机输出轴；所述电机输出轴与大腿传动同步齿轮的内圈过盈配合；所述大腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，大腿传动单向轴承的外圈与大腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；所述第二大腿连接轴的顶端与大腿传动单向轴承的内圈过盈配合；所述第二大腿连接轴的底端与第三锥齿轮过盈配合；所述第三锥齿轮与第二锥齿轮的顶端90°齿轮啮合；所述第二锥齿轮的底端与第一锥齿轮90°齿轮啮合；所述第一锥齿轮与第一大腿连接轴的顶端过盈配合；所述第一大腿连接轴的底端与大腿膝关节啮合齿轮的内圈过盈配合；所述大腿膝关节啮合齿轮与小腿膝关节啮合齿轮通过齿轮啮合；所述小腿膝关节啮合齿轮的内圈与小腿连接轴的底端过盈配合；所述小腿连接轴的顶端与小腿传动单向轴承的内圈过盈配合；所述小腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，小腿传动单向轴承的外圈与小腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；所述小腿传动同步齿轮与大腿传动同步齿轮的外圈与同步带啮合；所述大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一和三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮以及电机输出轴均共轴，以电机输出轴为大腿中心轴；所述小腿传动同步齿轮、小腿传动单向轴承、小腿连接轴和小腿膝关节啮合齿轮均共轴，小腿连接轴为小腿中心轴；大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；所述小腿传动同步齿轮、大腿传动同步齿轮、第一至第三锥齿轮、小腿连接轴的中部分别通过轴承组件安装固定在膝关节支架上；所述电机安装在膝关节支架上；所述大腿膝关节啮合齿轮与大腿连接架固定连接；所述小腿膝关节啮合齿轮与小腿连接架固定连接。