[實用新型]一種智能仿生膝關節

有效

• 申請號: 201721294560.8
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN208447856U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 蔡大偉;李鋒
• 申請（專利權）人: 北京精博現代假肢矯形器技術有限公司
• 主分類號: A61F2/38
• 分類號: A61F2/38;A61F2/46
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 曹曉斐

一種智能仿生膝關節，該智能仿生膝關節用于連接在大腿假肢和小腿假肢之間，其包括與大腿假肢固定連接的連接件、固定設置在連接件下方用于模擬人體假肢的膝關節模擬裝置、與膝關節模擬裝置配合工作的氣壓阻尼裝置、用于檢測當前移動狀態的檢測裝置以及響應于檢測裝置用于調節氣壓阻尼的氣壓阻尼裝置，從而實現根據人體行走步速來實時調節膝關節運動狀態的效果。

技術領域

本實用新型涉及仿生裝置，特別涉及一種智能仿生膝關節。

背景技術

當今社會，由于各種原因喪失了人類基本的功能之一——不能直立行走的群體時刻發生著，無疑給他們的生活帶來了極大的不便。然而，人工腿（假肢）的問世從心靈上解決了他們的痛楚。隨著科技的發展，人工腿的結構和功能也得到了進一步的完善。但這始終是一種機械裝置的概念，并且大部分屬于隨動型產品，缺乏了人類肌肉所特有的功能，人腿的步行是由：主動力-慣性力-阻尼力聯合運動所產生的結果，這是現代人工腿機構所不具備的。

膝關節是人體最大且構造最復雜、損傷機會亦較多的關節，傳統的假肢，由于正常的膝關節運動功能被忽略，很多大腿截肢患者裝上假肢后的走路邁步完全是靠僅有的力量將腿甩出去，而不是正常的走路狀態。目前，市場上的假肢關節的屈伸都是由殘肢帶動的，只能通過調節假肢關節的阻尼力矩，使得假肢側步態接近健肢側步態。

現有的大部分假肢上的膝關節，大都通過人調節液體或氣體的阻尼來實現調節步速，但是調節完的步速在行走時是處于同一步速的，需要人體適應假肢的步速，當想要變速時，需要人為實時調節，極為困難。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種智能仿生膝關節，具有根據人的步態調節假肢行走步速。

本實用新型的上述目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種智能仿生膝關節，用于連接在大腿假肢和小腿假肢之間，包括，

連接件，與大腿假肢固定；

膝關節模擬裝置，設置在連接件下方且與連接件固定連接，用于模擬人體膝關節移動；

氣壓阻尼裝置，設置在膝關節模擬裝置下方且與膝關節模擬裝置固定，所述氣壓阻尼裝置包括氣腔室、與膝關節模擬裝置連接的連桿組件、與連桿組件固定且與氣腔室滑移連接的活塞、設置在活塞背離連桿一側且位于氣腔室內的彈簧以及氣體回路，所述活塞將氣腔室分為上腔室和下腔室，所述上腔室和下腔室分別設置有連通孔，氣體回路通過連通孔連通上腔室和下腔室，所述連通孔設置有節流閥；

調節裝置，用于調節節流閥對空氣的阻尼大小；

檢測裝置，包括固定設置在活塞上的檢測元件、用于感應檢測元件當前位置的感應元件以及電性連接感應元件并輸出控制信號控制調節裝置的控制器。

通過采用上述技術方案，通過連接件與大腿假肢固定連接，當人行走時，由膝關節模擬裝置模擬人體膝關節行走的動作過程，并且將力傳遞給氣壓阻尼裝置，氣壓阻尼裝置上設置有活塞，并且在活塞上設置有檢測人體當前步速的檢測元件；人體在行走時活塞會隨著膝關節的受力做往復運動，因為可以通過感應元件感應檢測元件的當前位置或者往復的頻率來感應當前的步速，在將控制信號輸出至控制器，由控制器控制調節裝置實現調節節流閥對空氣的阻尼。

進一步的，所述膝關節模擬裝置為四連桿機構。

通過采用上述技術方案，采用四連桿機構來模擬人體膝關節的動作，在支撐期，瞬心偏向后上方，保證膝關節的穩定性，在擺動期，瞬心偏前下方，保證膝關節的靈活性。

進一步的，所述連桿組件包括與四連桿機構轉動連接的連接活塞連桿和與所述活塞連桿轉動連接的活塞直桿，所述活塞直桿與所述活塞固定連接，位于所述氣腔室部分的活塞直桿周圈設置有密封件。