[發明專利]一種緩沖控制智能氣壓膝關節及控制方法

有效

• 申請號: 201610813643.7
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106361469B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 薛偉
• 申請（專利權）人: 北京東方瑞盛假肢矯形器技術發展有限公司
• 主分類號: A61F2/38
• 分類號: A61F2/38
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司11001
• 代理人: 李桂玲,孫福春

技術領域

本發明屬于假肢裝置，尤其涉及一種緩沖控制智能氣壓膝關節及控制方法。

背景技術

氣壓膝關節是為膝部殘疾人士安裝使用的一種常用假肢裝置，幫助殘疾人士恢復膝部功能和行走能力。中國實用新型專利（申請號：2013204462852）公開了一種智能氣壓膝關節。智能氣壓膝關節中有一個緩沖調節閥，當膝關節伸展到一定角度時，內部活塞移動到距氣缸頂端一定范圍時，活塞與氣缸頂端的氣缸上蓋形成緩沖腔。緩沖調節閥控制著緩沖腔里的氣體流到下腔中的流量，流量越小，緩沖伸展阻尼越大，緩沖效果越好；流量越大，緩沖伸展阻尼越小，緩沖效果越不明顯。在沒有形成緩沖腔時，上腔的氣體是經過一個單向閥流至下腔的，伸展阻尼較小，膝關節在這段范圍內可以快速伸展。智能氣壓膝關節還設有一個屈膝調節閥，它隨著步態的改變，通過改變屈膝調節閥的閥位，改變屈膝阻尼，同時獲得伸展氣壓助伸。緩沖結束后，膝關節基本伸直。具有上述結構功能的智能氣壓膝關節在實際使用中存在的缺陷是：在緩沖調節閥調整好后，慢步行走時，屈膝阻尼較小，緩沖效果較好；當快步行走時，屈膝阻尼較大，且伸展時會產生較大的氣壓助伸作用，使緩沖效果減小甚至完全消失，會產生較嚴重的沖擊振動，影響使用者的舒適性。

發明內容

本發明的目的是提出一種緩沖控制智能氣壓膝關節及控制方法的技術方案，改進氣壓膝關節的緩沖效果。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種緩沖控制智能氣壓膝關節，包括氣缸、活塞、緩沖調節閥、屈膝調節閥、支撐期傳感器和控制器，所述氣缸中位于活塞上方的腔體是氣缸上腔，所述氣缸中位于活塞下方的腔體是氣缸下腔，當所述緩沖控制智能氣壓膝關節做屈膝運動時，所述活塞向下方運動至屈膝位置，當所述緩沖控制智能氣壓膝關節做伸展運動時，所述活塞向上方運動至支撐位置，所述活塞向上方運動到所述支撐位置之前在所述氣缸上腔中形成緩沖腔，所述緩沖腔中的氣體通過所述緩沖調節閥流入所述氣缸的下腔；所述緩沖控制智能氣壓膝關節設有緩沖位置識別傳感器。

更進一步，所述緩沖位置識別傳感器是在所述形成緩沖腔之前探測到活塞的傳感器。

更進一步，所述緩沖位置識別傳感器是在活塞運動到距離形成緩沖腔位置之前4mm～5mm處探測到活塞的傳感器。

更進一步，所述緩沖位置識別傳感器是霍爾傳感器，所述緩沖位置識別傳感器安裝在氣缸壁上，在所述活塞上設有用于被所述傳感器探測的磁片。

更進一步，所述霍爾傳感器與所述磁片之間的作用范圍包括接近范圍和離開范圍，所述霍爾傳感器與所述磁片之間的接近范圍為5mm～8mm，所述霍爾傳感器與所述磁片之間的離開范圍為6mm～9mm。

更進一步，所述控制器接收所述緩沖位置識別傳感器的信號、并控制所述屈膝調節閥的閥位。

一種緩沖控制智能氣壓膝關節控制方法，所述方法是上述的緩沖控制智能氣壓膝關節的控制方法，所述方法包括：

a.建立緩沖控制智能氣壓膝關節的屈伸頻率與調屈閥位的對應關系，所述調屈閥位是在進行每次所述屈膝運動時屈膝調節閥的閥位，所述調屈閥位隨所述屈伸頻率變化；

b.在緩沖控制智能氣壓膝關節的每個屈伸循環中，控制器根據支撐期傳感器的信息計算所述緩沖控制智能氣壓膝關節的屈伸頻率；

c. 當所述緩沖控制智能氣壓膝關節開始做屈膝運動時，控制器根據所述屈伸頻率調整屈膝調節閥的閥位至所述調屈閥位；

其特征在于，所述控制方法還包括：

d.設定所述屈膝調節閥的基本氣壓平衡閥位，所述基本氣壓平衡閥位是使所述氣缸上腔和氣缸下腔內的氣壓能夠在50ms內達到平衡的閥位；

e.當所述活塞向上運動并被所述緩沖位置識別傳感器探測到時，使屈膝調節閥的閥位大于或等于所述基本氣壓平衡閥位；

f.當所述氣缸上腔和氣缸下腔內的氣壓內達到平衡后，將所述屈膝調節閥的閥位恢復到所述調屈閥位。

更進一步，在方法e中，當所述活塞向上運動并被所述緩沖位置識別傳感器探測到時，如果屈膝調節閥的閥位小于所述基本氣壓平衡閥位，將屈膝調節閥的閥位開大到所述基本氣壓平衡閥位。

更進一步，在所述方法f中，當活塞運動到所述支撐位置時，所述屈膝調節閥的閥位恢復到所述調屈閥位。

更進一步，如果基本氣壓平衡閥位大于當前的調屈閥位，屈膝調節閥的閥位恢復到當前的調屈閥位。