一种主被动结合的下肢假肢膝关节制造技术

一种主被动结合的下肢假肢膝关节，属于康复辅具技术领域。本发明专利技术包括接受腔体、转动关节轴、控制面板、蓝牙通讯模块、动力膝关节、小腿杆及炭纤维储能脚；接受腔体下端与转动关节轴上端固定连接，转动关节轴与动力膝关节固定连接，转动关节轴驱动动力膝关节转动，小腿杆上端与动力膝关节下端固定连接，小腿杆下端与炭纤维储能脚上端固定连接，动力膝关节外壁上固定有控制面板和蓝牙通讯模块，控制面板用于控制转动关节轴的电机启停，控制面板的驱动器驱动所述电机调整转速和转角。本发明专利技术采用主被动结合的方式，在中空关节轴中加入电机驱动，解决了被动阻尼式假肢无法提供主动力矩的问题，同时利用阻尼油缸在无需主动力矩情况下较好的阻尼性能。

【技术实现步骤摘要】
一种主被动结合的下肢假肢膝关节
本专利技术属于康复辅具
，具体涉及一种主被动结合的下肢假肢膝关节。
技术介绍
下肢假肢的安装和普及，是当前解决截肢者基本需要的重要手段。安装假肢不仅可以使患者残缺肢体基本恢复原有的形态和功能，而且可以避免截肢给患者带来的不良影响。现有假肢产品按其控制方式可分为:主动型假肢、被动型假肢和半主动型假肢。主动型假肢主要采用电机、液压、气压控制,体积大,能耗高。被动型假肢采用残肢控制,步速固定、协调性差、阻尼要求高。半主动型假肢采用步进电机控制,响应慢、力矩不连续、耗能高。目前市场主流的假肢通常都是无动力型，其屈伸运动都是由大腿残端带动的，由于佩戴者自身状况不一，可能会出现走路或上楼吃力的情况。主流假肢膝关节弯曲程度大约为0～120°，限制了假肢使用者的活动。目前主流假肢的重量较重、尺寸偏大。在控制方式上，利用肌电、脑电等人体生物信号以及人体动力学、运动学信息对人体步态模式识别和环境信息判断，结合智能控制技术实现自然、对称的步态，也将成为未来假肢研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为弥补被动阻尼式假肢无法提供主动力矩的不足，提供一种主被动结合的下肢假肢膝关节。本专利技术利用其在无需主动力矩情况下较好的阻尼性能，将主动驱动与被动驱动相结合，设计主被动混合驱动的智能下肢假肢。本专利技术的一种主被动结合的下肢假肢膝关节，采用主被动结合的方式。使用时，接受腔体包裹使用者的大腿根部，当使用者大腿根部用力向前迈步时，假肢下肢被动受力的同时，陀螺仪捕获动作姿态并且将信号传递给控制面板，控制器再根据角度传感器输入的信息判断运动模式和步速识别，并输出相应的脉冲控制电机的占空比，改变电机的转速和转动角度，主动提供驱动力矩，转动关节轴转动带动阻尼油缸伸缩完成假肢预定动作。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种主被动结合的下肢假肢膝关节，包括接受腔体、转动关节轴、控制面板、蓝牙通讯模块、动力膝关节、小腿杆及炭纤维储能脚；所述接受腔体下端与转动关节轴上端固定连接，所述转动关节轴与动力膝关节固定连接，转动关节轴驱动动力膝关节转动，所述小腿杆上端与动力膝关节下端固定连接，小腿杆下端与炭纤维储能脚上端固定连接，所述动力膝关节外壁上固定有控制面板和蓝牙通讯模块，所述控制面板用于控制转动关节轴的电机启停，所述控制面板的驱动器驱动所述电机调整转速和转角。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术采用主被动结合的方式，在中空关节轴中加入电机驱动，解决了被动阻尼式假肢无法提供主动力矩的问题，同时利用阻尼油缸在无需主动力矩情况下较好的阻尼性能。在动力膝关节处，装有蓝牙通讯模块，可连接手机、电脑等设备，选择行走模式，更好发挥假肢的行走特性。假肢脚底板使用炭纤维储能脚，炭纤维储能脚的上脚板与下脚板于脚肚部分固定在一起,上脚板脚掌部分为向下凸出的弧形,上脚板与下脚板从脚肚部分分开,上脚板向上弯折,弯折处为弧形；下脚板从脚肚部分向脚跟部分延伸,脚肚与脚跟之间为向上凸出的弧形,脚跟部分为向下突出的弧形；脚掌部分凸出的下表面与脚跟部分突出的下表面齐平。具有使用舒适、省力且结实耐用的特点。假肢工作时其弯曲角度可达到130°，更好的完成假肢行走过程中的行走动作，使假肢佩戴者活动范围更大。动力膝关节中装有阻尼油缸，它在人腿屈伸的过程中展现出不同的阻尼特性，使行走动作更加顺畅。附图说明图1是本专利技术的一种主被动结合的下肢假肢膝关节的爆炸图；图2是本专利技术的一种主被动结合的下肢假肢膝关节的外观轴测图；图3是本专利技术的一种主被动结合的下肢假肢膝关节的主视剖视图；图4是转动关节轴与动力膝关节装配的主视剖视图，机械适配器和机械适配器未表示；图5是转动关节轴与动力膝关节装配的后视剖视图；图6是转动关节轴与动力膝关节装配的外观轴测图；图7是控制流程图；图8是本专利技术的一种主被动结合的下肢假肢膝关节的运行流程图；图9是图3的A处局部放大图。上述图中涉及的部件名称及标号如下：接受腔体100、转动关节轴200、左端端盖固定螺钉201、减速器202、花键轴203、中空关节轴204、轴承端盖205、电机206、右端盖207、右端端盖固定螺钉208、机械适配器209、角度传感器210、控制面板300、控制器301、电源模块302、驱动器303、蓝牙通讯模块400、动力膝关节500、小腿壳体501、长轴502、螺帽503、小腿连接套504、螺栓505、阻尼油缸506、导杆507、小腿杆600、炭纤维储能脚700、假肢脚底701、上脚板7011、下脚板7012、假肢脚踝702。具体实施方式具体实施方式一：如图2、图4-图7所示，本实施方式披露了一种主被动结合的下肢假肢膝关节，包括接受腔体100、转动关节轴200、控制面板300、蓝牙通讯模块400、动力膝关节500、小腿杆600及炭纤维储能脚700；所述接受腔体100下端与转动关节轴200上端固定连接，所述转动关节轴200与动力膝关节500固定连接，转动关节轴200驱动动力膝关节500转动，所述小腿杆600上端与动力膝关节500下端固定连接，小腿杆600下端与炭纤维储能脚700上端固定连接，所述动力膝关节500外壁上固定有控制面板300和蓝牙通讯模块400，所述控制面板300用于控制转动关节轴200的电机206启停，所述控制面板300的驱动器303驱动所述电机206调整转速和转角。具体实施方式二：如图1-图6所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述转动关节轴200包括减速器202、花键轴203、中空关节轴204、轴承端盖205、电机206、右端盖207、机械适配器209及角度传感器210；所述中空关节轴204水平设置，中空关节轴204外壁上端通过机械适配器209与接受腔体100下端固定连接，所述减速器202(利用左端端盖固定螺钉201)轴向固定于中空关节轴204内的左端，所述电机206和右端盖207(利用右端端盖固定螺钉208)轴向固定于中空关节轴204内的右端，所述角度传感器210固定于电机206右侧面，电机206输出轴与减速器202输入轴连接，减速器202输出轴外端面沿轴向设有花键孔，所述花键轴203与减速器202输出轴的花键孔传动连接，花键轴203一端设有花键端盖，花键轴203的花键端盖与动力膝关节500的小腿壳体501左侧壁的上端固定连接(动力膝关节500的小腿壳体501左侧壁的上端设有通孔一，花键轴203的花键端盖通过螺钉一与所述小腿壳体501的通孔一固定连接)，所述轴承端盖205与所述小腿壳体501右侧壁的上端以及右端盖207固定连接(小腿壳体501右侧壁的上端与通孔一相对应的位置设有通孔二，轴承端盖205通过螺钉二与小腿壳体501的通孔二固定连接)，所述右端盖207与中空关节轴204右端固定连接，右端盖207与轴承端盖205之间设置有轴承(减速器202、中空关节轴204、电机206、右端盖207及角度传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主被动结合的下肢假肢膝关节，其特征在于：包括接受腔体(100)、转动关节轴(200)、控制面板(300)、蓝牙通讯模块(400)、动力膝关节(500)、小腿杆(600)及炭纤维储能脚(700)；所述接受腔体(100)下端与转动关节轴(200)上端固定连接，所述转动关节轴(200)与动力膝关节(500)固定连接，转动关节轴(200)驱动动力膝关节(500)转动，所述小腿杆(600)上端与动力膝关节(500)下端固定连接，小腿杆(600)下端与炭纤维储能脚(700)上端固定连接，所述动力膝关节(500)外壁上固定有控制面板(300)和蓝牙通讯模块(400)，所述控制面板(300)用于控制转动关节轴(200)的电机(206)启停，所述控制面板(300)的驱动器(303)驱动所述电机(206)调整转速和转角。/n

【技术特征摘要】
1.一种主被动结合的下肢假肢膝关节，其特征在于：包括接受腔体(100)、转动关节轴(200)、控制面板(300)、蓝牙通讯模块(400)、动力膝关节(500)、小腿杆(600)及炭纤维储能脚(700)；所述接受腔体(100)下端与转动关节轴(200)上端固定连接，所述转动关节轴(200)与动力膝关节(500)固定连接，转动关节轴(200)驱动动力膝关节(500)转动，所述小腿杆(600)上端与动力膝关节(500)下端固定连接，小腿杆(600)下端与炭纤维储能脚(700)上端固定连接，所述动力膝关节(500)外壁上固定有控制面板(300)和蓝牙通讯模块(400)，所述控制面板(300)用于控制转动关节轴(200)的电机(206)启停，所述控制面板(300)的驱动器(303)驱动所述电机(206)调整转速和转角。


2.根据权利要求1所述的一种主被动结合的下肢假肢膝关节，其特征在于：所述转动关节轴(200)包括减速器(202)、花键轴(203)、中空关节轴(204)、轴承端盖(205)、电机(206)、右端盖(207)、机械适配器(209)及角度传感器(210)；
所述中空关节轴(204)水平设置，中空关节轴(204)外壁上端通过机械适配器(209)与接受腔体(100)下端固定连接，所述减速器(202)轴向固定于中空关节轴(204)内的左端，所述电机(206)和右端盖(207)轴向固定于中空关节轴(204)内的右端，所述角度传感器(210)固定于电机(206)右侧面，电机(206)输出轴与减速器(202)输入轴连接，减速器(202)输出轴外端面沿轴向设有花键孔，所述花键轴(203)与减速器(202)输出轴的花键孔传动连接，花键轴(203)一端设有花键端盖，花键轴(203)的花键端盖与动力膝关节(500)的小腿壳体(501)左侧壁的上端固定连接，所述轴承端盖(205)与所述小腿壳体(501)右侧壁的上端以及右端盖(207)固定连接，所述右端盖(207)与中空关节轴(204)右端固定连接，右端盖(207)与轴承端盖(205)之间设置有轴承；所述电机(206)为步进电机。


3.根据权利要求1所述的一种主被动结合的下肢假肢膝关节，其特征在于：所述动力膝关节(500)包括小腿壳体(501)、长轴(502)、小腿连接套(504)、阻尼油缸(506)及导杆(507)；
所述导杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀峰，张宁，徐建光，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11