[發(fā)明專利]多自由度儲(chǔ)能足部機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810104135.0
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN108186287A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王興松;李偉強(qiáng);丘軍委;甘振波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): A61H1/02
• 分類號(hào): A61H1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發(fā)明公開一種多自由度儲(chǔ)能足部機(jī)構(gòu)，包括足底單元、側(cè)板單元、踝關(guān)節(jié)單元和捆綁單元，踝關(guān)節(jié)單元通過側(cè)板單元與足底單元可拆卸連接，捆綁單元與足底單元和踝關(guān)節(jié)單元均可拆卸連接，踝關(guān)節(jié)單元包括踝關(guān)節(jié)支撐座，踝關(guān)節(jié)支撐座包括一體成型的支撐臺(tái)和掛耳，掛耳上開設(shè)有通孔，通孔內(nèi)安裝踝關(guān)節(jié)趾屈背曲轉(zhuǎn)軸和軸承使踝關(guān)節(jié)支撐座以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式裝配在側(cè)板單元里，支撐臺(tái)可拆卸連接儲(chǔ)能單元。本發(fā)明有效減小能量損耗，具有多方向自由度，結(jié)構(gòu)簡單，穿戴方便，提高穿戴者舒適感，零件制作及安裝方便，可移植性強(qiáng)，可與任意下肢助力外骨骼配合使用，且由于沒有驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)，生產(chǎn)成本可大大降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，具體涉及一種多自由度儲(chǔ)能足部機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

下肢外骨骼機(jī)器人是綜合機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息傳感技術(shù)與一體的可穿戴機(jī)械裝置，可輔助穿戴者完成康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)。下肢外骨骼機(jī)器人一般包含多個(gè)關(guān)節(jié)，包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)，其中踝關(guān)節(jié)及其足部機(jī)構(gòu)承受著由穿戴者運(yùn)動(dòng)所帶來的沖擊，因而該部分機(jī)構(gòu)在下肢外骨骼機(jī)器人具有重要作用。下肢助力外骨骼有些踝關(guān)節(jié)及其足部機(jī)構(gòu)由剛性版組合成自由度為1、2或3的主動(dòng)踝關(guān)節(jié)，通常采用電機(jī)、液壓、氣動(dòng)等方式驅(qū)動(dòng)，該主動(dòng)踝關(guān)節(jié)存在機(jī)構(gòu)笨重、控制難度大、成本高、耗能大等不足；有些踝關(guān)節(jié)及其足部機(jī)構(gòu)采用剛性后腳板連接踝關(guān)節(jié)，整體腳部采用彈性材料連接，或采用分離式足部結(jié)構(gòu)，前后腳掌采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，該類踝關(guān)節(jié)及其足部機(jī)構(gòu)存在自由度單一、實(shí)用性不足等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種多自由度儲(chǔ)能足部機(jī)構(gòu)，解決現(xiàn)有足部機(jī)構(gòu)耗能大，自由度單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穿戴不便的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的多自由度儲(chǔ)能足部機(jī)構(gòu)，包括足底單元、側(cè)板單元、踝關(guān)節(jié)單元和捆綁單元，所述踝關(guān)節(jié)單元通過側(cè)板單元與足底單元可拆卸連接，所述捆綁單元與足底單元和踝關(guān)節(jié)單元均可拆卸連接，所述踝關(guān)節(jié)單元包括踝關(guān)節(jié)支撐座，所述踝關(guān)節(jié)支撐座包括一體成型的支撐臺(tái)和掛耳，所述掛耳上開設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)安裝踝關(guān)節(jié)趾屈背曲轉(zhuǎn)軸和軸承使踝關(guān)節(jié)支撐座以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式裝配在側(cè)板單元里，所述支撐臺(tái)可拆卸連接儲(chǔ)能單元，所述儲(chǔ)能單元包括壓簧管，所述壓簧管內(nèi)安裝有壓簧，所述壓簧內(nèi)穿有鋼索，鋼索一端通過鋼索連接塊固定在壓簧端面上，另一端穿過壓簧管通過鋼索固定塊固定在側(cè)板單元上。

為了方便拆卸及實(shí)現(xiàn)輔助狀態(tài)自動(dòng)恢復(fù)功能，所述足底單元包括前腳掌和后腳掌，所述前腳掌和后腳掌通過板簧可拆卸連接在一起。

為了減震及增加舒適度，所述前腳掌和后腳掌上均設(shè)置有壓力傳感器，所述前腳掌和后腳掌連接在一起后可拆卸覆蓋有兩層足底軟墊。

為了使足底單元帶動(dòng)側(cè)板單元轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)趾屈背曲轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成趾屈背曲運(yùn)動(dòng)自由度，所述側(cè)板單元一端通過螺釘固定在足底單元上，另一端開設(shè)有與踝關(guān)節(jié)趾屈背曲轉(zhuǎn)軸適配的通孔。

為了方便固定小腿綁帶單元，所述踝關(guān)節(jié)單元通過板簧連接有小腿桿連接件。

為了定位軸承和側(cè)板單元，所述踝關(guān)節(jié)趾屈背曲轉(zhuǎn)軸(302)外套有套筒。

為了方便安裝拆卸儲(chǔ)能單元，所述支撐臺(tái)通過螺紋孔與所述壓簧管連接。

為了方便使用者穿戴及穿戴舒適，所述捆綁單元為柔性捆綁單元，且包括前腳捆綁單元、后腳捆綁單元和小腿捆綁單元，所述前腳捆綁單元和后腳捆綁單元捆綁在足部單元上，所述小腿捆綁單元捆綁在小腿桿連接件上。

為了可防止鋼索徑向滑動(dòng)，保證鋼索和壓簧之間的同軸度，所述壓簧通過卡臺(tái)卡在鋼索連接塊上，所述鋼索連接塊與壓簧之間設(shè)置有止壓桿。

為了能實(shí)現(xiàn)背屈運(yùn)動(dòng)和趾屈運(yùn)動(dòng)的儲(chǔ)能，所述儲(chǔ)能單元包括背屈儲(chǔ)能單元和跖屈儲(chǔ)能單元，兩個(gè)儲(chǔ)能單元均與支撐臺(tái)可拆卸連接。