[發明專利]半主動型機械關節

有效

• 申請號: 201780038897.9
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN109328046B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 胡馬云·卡澤歐尼;米內爾娃·V·皮萊;韋恩·奕維·董
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: A61F5/00
• 分類號: A61F5/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;李平

1.一種機械關節，其包括：

第一連桿；

中間連桿，其包括第一端部和第二端部，其中中間連桿的第一端部在第一關節處旋轉地連接于第一連桿；

力矩產生器，其僅連接至第一連桿和中間連桿并且構造為在第一連桿和中間連桿之間產生力矩；

第二連桿，其在第二關節處旋轉地連接于中間連桿的第二端部；以及

鎖定機構，其連接至第二連桿和中間連桿，其中鎖定機構可獨立于力矩產生器的力矩之外在鎖定狀態和解鎖狀態之間切換，其中，當鎖定機構處于解鎖狀態并且不阻礙第二連桿相對于中間連接的旋轉時，鎖定機構允許第二連桿相對于第一連桿在第一旋轉方向和第二旋轉方向上圍繞第二關節自由旋轉，并且其中，當鎖定機構處于鎖定狀態并且阻礙第二連桿相對于中間連桿在第一方向上的旋轉時，力矩產生器阻礙第二連桿相對于第一連桿在第一旋轉方向上圍繞第一關節的旋轉。

2.根據權利要求1所述的機械關節，其中，第一連桿相對于中間連桿旋轉的軸線與第二連桿相對于中間連桿旋轉的軸線實質彼此平行。

3.根據權利要求1所述的機械關節，其中，第一連桿相對于中間連桿旋轉的軸線與第二連桿相對于中間連桿旋轉的軸線彼此重合。

4.根據權利要求1所述的機械關節，其中，當鎖定機構處于鎖定狀態時，鎖定機構構造為在第一旋轉方向上相對于中間連桿鎖定第二連桿，并允許第二連桿相對于中間連桿在與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向上旋轉。

5.根據權利要求1所述的機械關節，其還包括致動器，其中鎖定機構通過致動器將中間連桿鎖定至第二連桿。

6.根據權利要求5所述的機械關節，其中，致動器包括從電動馬達、具有傳動裝置的電動馬達、螺線管、液壓致動器和氣動致動器組成的組中選擇的元件或元件的組合。

7.根據權利要求1所述的機械關節，其中，力矩產生器從氣動缸體、液壓缸體、具有液壓部件的缸體、具有氣動部件的缸體、氣彈簧、氣墊、液壓阻尼器、可鎖定的氣彈簧、可鎖定的阻尼器、壓縮彈簧、拉伸彈簧和螺旋彈簧組成的組中選擇。

8.根據權利要求1所述的機械關節，其中，機械關節是矯形腿的一部分并且可操作為矯形腿的膝關節，其中第一連桿和第二連桿中的一個可構造為連接于人的大腿，并且其中第一連桿和第二連桿中的另一個可構造為連接于人的小腿。

9.根據權利要求1所述的機械關節，其中，機械關節是矯形腿的一部分并且可操作為矯形腿的膝關節，其中第一連桿和第二連桿中的一個可構造為與人的大腿一致地移動，并且其中第一連桿和第二連桿中的另一個可構造為與人的小腿一致地移動。

10.根據權利要求1所述的機械關節，其中，鎖定機構構造為使用第一摩擦表面與第二摩擦表面之間的摩擦力來阻礙第二連桿相對于中間連桿在第一旋轉方向上的自由旋轉。

11.根據權利要求10所述的機械關節，其還包括電致動器，其中第一摩擦表面是連接于中間連桿的心軸的外表面，其中第二摩擦表面是從卷簧的第一端部處連接于第二連桿的、卷簧的內表面，并且其中通過移動卷簧的第二端部，電致動器在心軸的外表面與卷簧的內表面之間施加壓力。

12.根據權利要求1所述的機械關節，其還包括可操作為從機械關節接收至少一個腿部信號的至少一個控制器，其中控制器構造為基于至少一個腿部信號使機械關節移動到鎖定狀態。

13.根據權利要求12所述的機械關節，其中，至少一個信號表示第一連桿或第二連桿中的、連接于人的大腿的連桿相對于從垂直重力線和與人的軀干實質平行的線組成的組中選擇的線的絕對角度。

14.根據權利要求12所述的機械關節，其中，至少一個信號表示人的大腿相對于從垂直重力線和與人的軀干實質平行的線組成的組中選擇的線的絕對角度。