【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于康复工程，涉及一种矫形器，尤其涉及一种弹性驱动器及具有主动收紧、被动柔性释放的矫形器。
技术介绍
1、矫形器是指装配于人体四肢、躯干等部位的体外器具的总称，其目的是为了预防或矫正四肢、躯干的畸形或治疗骨关节及神经肌肉疾病并补偿其功能。矫形器包括有上肢矫形器、下肢矫形器和脊柱矫形器等，其中脊柱矫形器是治疗中轻度青少年特发性脊柱侧弯最为有效和安全的方法，并能够改善患者的健康情况和生活质量。目前，临床上使用的脊柱矫形器可以分为刚性矫形器和柔性矫形器两类。其中，刚性矫形器的佩戴时间长，佩戴时压缩胸腔影响呼吸，佩戴者日常活动受到限制，施加的矫正力随佩戴时间的延长显著下降。而柔性矫形器在控制弯曲进展方面的治疗效果明显低于刚性脊柱矫形器。因此，现阶段都在致力于研发刚性与柔性并济的矫形器，以将二者的优势结合起来；例如公开号“cn116712231a”公开的“一种用于矫正脊柱侧凸的主动式外骨骼”，其具体公开了“通过控制动力自驱张紧模块调整矫正丝张力大小从而提供正确的矫正力。”；但是上述公开的专利仍然存在一些不足，其中动力自驱张紧模块是通过电机的正、反转实现矫正丝张力大小的调节；在张紧力调节过程中，在电机不启动的情况下，无法实现被动的释放，使得人体在日常活动中受限，无法满足人机交互的需求。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现阶段矫形器通过矫正丝实现张紧力调节的过程中，在电机不启动的情况下，无法实现被动的释放，使得人体在日常活动中受限，无法满足人机交互的需求；进而提供一种弹性驱动器及具有
2、本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：
3、一种具有单向传动功能的弹性驱动器，包括盘线筒和主动轴，所述的盘线筒套在主动轴上，且盘线筒能够绕主动轴正反转；所述的弹性驱动器还包括具有单向传动功能的单向传动机构，所述的单向传动机构安装在盘线筒与主动轴的端部，主动轴通过单向传动机构带动盘线筒正转，矫正线缠绕在盘线筒上并实现收线；当矫正线为盘线筒提供反向旋转的驱动力时，盘线筒在单向传动机构的作用下不受主动轴的制动，且能够反向自由旋转。
4、优选地，所述盘线筒的外筒口处设置有连接盘，连接盘上同轴开有一圈环形导轨；所述的单向传动机构包括行星轮、太阳轮和曲柄连杆组件，主动轴的动力输出端与曲柄连杆组件的动力输入端连接，曲柄连杆组件的动力输出端与行星轮连接，所述行星轮的背面中心位置通过一根销轴插在环形导轨内，并在曲柄连杆组件的驱动下能够自转和绕主动轴公转；所述的太阳轮套在主动轴上并能够绕主动轴自由旋转，且太阳轮的齿轮面与盘线筒的连接盘固定连接，以实现扭矩的传递；所述的行星轮与太阳轮相啮合；在主动轴正转并通过曲柄连杆组件将扭矩依次传递给行星轮和太阳轮时，太阳轮带动盘线筒正转，矫正线缠绕在盘线筒上并实现收线；当盘线筒在矫正线的带动下反转时，盘线筒将反向旋转的扭矩依次传递给太阳轮和行星轮，行星轮在曲柄连杆组件的作用下沿着环形导轨往复移动，使得太阳轮和盘线筒的自由旋转不受主动轴的限制。
5、优选地，所述的曲柄连杆组件包括一级连杆套、二级连杆和三级连杆；所述的三级连杆沿着行星轮的径向方向固装在行星轮的外表面处，且三级连杆的一端处于行星轮的轴心位置，三级连杆的另一端处于行星轮的偏心位置；所述一级连杆套的一端套装在主动轴的动力输出端上并能够随主动轴旋转，一级连杆套的另一端沿着主动轴的径向方向进行延伸，并与二级连杆的一端铰连接，二级连杆的另一端与三级连杆处于行星轮偏心位置的一端铰连接；设一级连杆套两端圆心点之间的距离为l1，二级连杆两端的圆心点之间的距离为l2，三级连杆两端圆心点之间的距离为l3，主动轴的轴心与行星轮中心点间的距离为l4；l1、l2、l3和l4之间存在的关系为：l1+l2＞l3+l4。
6、优选地，所述行星轮的外径小于太阳轮的外径。
7、优选地，所述的盘线筒和主动轴之间设置有柔性复位元件，柔性复位元件的一端连接在主动轴上，柔性复位元件的另一端连接在盘线筒的内壁处，盘线筒在反向旋转后，通过柔性复位元件实现复位。
8、优选地，所述的柔性复位元件为平面涡卷弹簧，平面涡卷弹簧缠绕在主动轴上，且平面涡卷弹簧的内端连接在主动轴上，平面涡卷弹簧的外端连接在盘线筒的内壁处，当盘线筒反转后，通过平面涡卷弹簧的收紧/释放为盘线筒的复位提供驱动力。
9、优选地，所述的弹性驱动器还包括用于驱动主动轴转动的驱动机构，所述的驱动机构包括驱动电机和谐波减速器，驱动电机的动力输出端通过谐波减速器与主动轴的动力输入端连接，以实现主动轴在低速下的正转。
10、优选地，所述的弹性驱动器还包括安装外壳，所述的盘线筒、主动轴、单向传动机构和驱动机构均设置在安装外壳内，且盘线筒和主动轴能够在安装外壳内转动；所述的安装外壳上设有用于矫正线穿梭的穿线孔，矫正线穿过穿线孔并缠绕在盘线筒上。
11、一种具有主动收紧、被动柔性释放的矫形器，包括矫形器本体，所述的矫形器本体通过矫正线的收放实现矫形；所述的矫形器还包括弹性驱动器，矫正线的伸缩端伸入到弹性驱动器内并缠绕在盘线筒上；主动轴通过盘线筒主动收线，实现了弹性驱动器为人体的矫形主动提供矫形力；当人体活动并通过矫正线为盘线筒提供反向旋转的驱动力时，盘线筒能够反向自由旋转，实现了弹性驱动器在无主动力输入的情况下矫正线的释放和人体的自由活动。
12、优选地，所述的矫形器本体为脊柱矫形器。
13、本专利技术与现有技术相比产生的有益效果是：
14、本专利技术提供了一种具有单向传动功能的弹性驱动器，当矫形器上矫正线所提供的矫形力未达到矫形要求时，在主动轴、盘线筒和单向传动机构的配合下可以主动收紧矫正线来实现准确快速的力控制，并提供稳定的矫形力；在佩戴者因日常生活活动需要做出某个动作时，矫正线可以被顺利牵引出，而不会影响佩戴者的日常活动，即实现了弹性驱动器在无主动力输入的情况下矫正线的释放和人体的自由活动，使得人体在日常活动中不受限制，满足了人机交互的需求。同时，本专利技术在主动轴和盘线筒之间设计了柔性复位元件，人体在自由活动中，矫正器也可以在柔性复位元件的弹性下对人体产生矫正作用，同时避免了矫正线在释放后无法收回所导致的与人体活动的干涉。而且由于柔性复位元件具有弹性，所以在收线过程中相比采用电机驱动的收线方式更加柔和，即柔性复位元件的设计为人体的自由活动提供了收放线的柔顺性，提高了人机交互的舒适度。且采用柔性复位元件来实现自动收线，也可以减少采用主动驱动的方式来实现收线的时间和加长弹性驱动器的待机时间。故矫形器采用此弹性驱动器即可以实现采用主动矫正的方法，持续稳定提供合适的矫正力，同时也满足患者日常活动需求，并具有一定舒适度、能够提高患者依从性的矫形器，这将为患者的生活和治疗提供极大的便利。
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1.一种具有单向传动功能的弹性驱动器，包括盘线筒(1)和主动轴(2)，所述的盘线筒(1)套在主动轴(2)上并能够绕主动轴(2)正反转；其特征在于：所述的弹性驱动器还包括具有单向传动功能的单向传动机构(3)，所述的单向传动机构(3)安装在盘线筒(1)与主动轴(2)的端部，主动轴(2)通过单向传动机构(3)带动盘线筒(1)正转，矫正线缠绕在盘线筒(1)上并实现收线；当矫正线为盘线筒(1)提供反向旋转的驱动力时，盘线筒(1)在单向传动机构(3)的作用下不受主动轴(2)的制动，且能够反向自由旋转。
2.根据权利要求1所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述盘线筒(1)的外筒口处设置有连接盘(101)，连接盘(101)上同轴开有一圈环形导轨(102)；所述的单向传动机构(3)包括行星轮(301)、太阳轮(302)和曲柄连杆组件，主动轴(2)的动力输出端与曲柄连杆组件的动力输入端连接，曲柄连杆组件的动力输出端与行星轮(301)连接，所述行星轮(301)的背面中心位置通过一根销轴插在盘线筒(1)的环形导轨(102)内，并在曲柄连杆组件的驱动下能够自转和绕主动轴(2)
3.根据权利要求2所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述的曲柄连杆组件包括一级连杆套(303)、二级连杆(304)和三级连杆(305)；所述的三级连杆(305)沿着行星轮(301)的径向方向固装在行星轮(301)的外表面处，且三级连杆(305)的一端处于行星轮(301)的轴心位置，三级连杆(305)的另一端处于行星轮(301)的偏心位置；所述一级连杆套(303)的一端套装在主动轴(2)的动力输出端上并能够随主动轴(2)旋转，一级连杆套(303)的另一端沿着主动轴(2)的径向方向进行延伸，并与二级连杆(304)的一端铰连接，二级连杆(304)的另一端与三级连杆(305)处于行星轮(301)偏心位置的一端铰连接；
4.根据权利要求2所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述行星轮(301)的外径小于太阳轮(302)的外径。
5.根据权利要求1所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述的盘线筒(1)和主动轴(2)之间设置有柔性复位元件(4)，柔性复位元件(4)的一端连接在主动轴(2)上，柔性复位元件(4)的另一端连接在盘线筒(1)的内壁处，盘线筒(1)在反向旋转后，通过柔性复位元件(4)实现复位。
6.根据权利要求5所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述的柔性复位元件(4)为平面涡卷弹簧，平面涡卷弹簧缠绕在主动轴(2)上，且平面涡卷弹簧的内端连接在主动轴(2)上，平面涡卷弹簧的外端连接在盘线筒(1)的内壁处，当盘线筒(1)反转后，通过平面涡卷弹簧的收紧/释放为盘线筒(1)的复位提供驱动力。
7.根据权利要求1所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述的弹性驱动器还包括用于驱动主动轴(2)转动的驱动机构(5)，所述的驱动机构(5)包括驱动电机(501)和谐波减速器(502)，驱动电机(501)的动力输出端通过谐波减速器(502)与主动轴(2)的动力输入端连接，以实现主动轴(2)在低速下的正转。
8.根据权利要求7所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述的弹性驱动器还包括安装外壳(6)，所述的盘线筒(1)、主动轴(2)、单向传动机构(3)和驱动机构(5)均设置在安装外壳(6)内，且盘线筒(1)和主动轴(2)能够在安装外壳(6)内转动；所述的安装外壳(6)上设有用于矫正线穿梭的穿线孔(601)，矫正线穿过穿线孔(601)并缠绕在盘线筒(1)上。
9.一种具有主动收紧、被动柔性释放的矫形器，包括矫形器本体(7)，所述的矫形器本体(7)通过矫正线的收放实现矫形；其特征在于：所述的矫形器还包括如权利要求1至8任一项所述的弹性驱动器，矫正线的伸缩端伸入到弹性驱动器内并缠绕在盘...
【技术特征摘要】
1.一种具有单向传动功能的弹性驱动器，包括盘线筒(1)和主动轴(2)，所述的盘线筒(1)套在主动轴(2)上并能够绕主动轴(2)正反转；其特征在于：所述的弹性驱动器还包括具有单向传动功能的单向传动机构(3)，所述的单向传动机构(3)安装在盘线筒(1)与主动轴(2)的端部，主动轴(2)通过单向传动机构(3)带动盘线筒(1)正转，矫正线缠绕在盘线筒(1)上并实现收线；当矫正线为盘线筒(1)提供反向旋转的驱动力时，盘线筒(1)在单向传动机构(3)的作用下不受主动轴(2)的制动，且能够反向自由旋转。
2.根据权利要求1所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述盘线筒(1)的外筒口处设置有连接盘(101)，连接盘(101)上同轴开有一圈环形导轨(102)；所述的单向传动机构(3)包括行星轮(301)、太阳轮(302)和曲柄连杆组件，主动轴(2)的动力输出端与曲柄连杆组件的动力输入端连接，曲柄连杆组件的动力输出端与行星轮(301)连接，所述行星轮(301)的背面中心位置通过一根销轴插在盘线筒(1)的环形导轨(102)内，并在曲柄连杆组件的驱动下能够自转和绕主动轴(2)公转；所述的太阳轮(302)套在主动轴(2)上并能够绕主动轴(2)自由旋转，且太阳轮(302)的齿轮面与盘线筒(1)的连接盘(101)固定连接，以实现扭矩的传递；所述的行星轮(301)与太阳轮(302)相啮合；在主动轴(2)正转并通过曲柄连杆组件将扭矩依次传递给行星轮(301)和太阳轮(302)时，太阳轮(302)带动盘线筒(1)正转，矫正线缠绕在盘线筒(1)上并实现收线；当盘线筒(1)在矫正线的带动下反转时，盘线筒(1)将反向旋转的扭矩依次传递给太阳轮(302)和行星轮(301)，行星轮(301)在曲柄连杆组件的作用下沿着环形导轨(102)往复移动，使得太阳轮(302)和盘线筒(1)的自由旋转不受主动轴(2)的限制。
3.根据权利要求2所述的一种具有单向传动功能的弹性驱动器，其特征在于：所述的曲柄连杆组件包括一级连杆套(303)、二级连杆(304)和三级连杆(305)；所述的三级连杆(305)沿着行星轮(301)的径向方向固装在行星轮(301)的外表面处，且三级连杆(305)的一端处于行星轮(301)的轴心位置，三级连杆(305)的另一端处于行星轮(301)的偏心位置；所述一级连杆套(303)的一端套装在主动轴(2)的动力输出端上并能够随主动轴(2)旋转，一级连杆套(303)的另一端沿着主动轴(2)的径向方向进行延伸，并与二级连杆(304)的一端铰连接，二级连杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：关鑫宇，蒯声政，时雨晴，盛震明，马晨晓，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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