[發明專利]阻尼可調式動力型假肢

在審

• 申請號: 201811196763.2
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109223262A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 陳照波;程明;張勛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61F2/60
• 分類號: A61F2/60;A61F2/64;A61F2/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種阻尼可調式動力型假肢，包括接受腔、支桿、直流伺服電機、減速器、四連桿機構、磁流變阻尼器、小腿結構。接受腔安裝在使用者的大腿殘肢上，行走時殘肢帶動假肢擺動，與此同時，在單片機的控制下，直流伺服電機和磁流變阻尼器同時作用于四連桿機構的搖桿上，模擬正常人的步行運動。四連桿機構能夠較好模擬正常人體的膝關節，使假肢的踝關節的軌跡盡可能接近理想軌跡。行走過程中，直流伺服電機的扭矩以及磁流變阻尼器的阻尼力，根據使用者的步態進行動態調整。該阻尼可調式動力型假肢，能夠幫助使用者很好地完成步行過程，并使他們的行走步態盡可能接近正常步態。

技術領域

本發明涉及一種步行輔助裝置，尤其涉及一種阻尼可調式動力型假肢。

背景技術

每年由于交通事故、地震等自然災害以及生理疾病等，都會造成一部分人因截肢而失去正常步行的能力。因此，設計一款智能化步行輔助裝置，幫助這部分人進行正常行走顯得尤為重要。

檢索發現，中國專利號為ZL200810118210.5，授權公告日為2010年06月02日，發明創造名稱為一種氣缸固定式四桿機構智能假肢膝關節，該申請案涉及一種假肢膝關節，包括大腿假肢部件，膝關節前臂，膝關節后臂，小腿假肢部件，氣缸部件以及用于提供智能驅動輸出的直線電機和針閥。該發明，膝關節在運動過程中只隨小腿假肢運動，而無自身擺動，避免了缸體的相對擺動帶來的占用空間較大且會產生較大附加回轉慣量，影響步態控制的不足和缺陷。然而，該裝置主要是通過直線電機的驅動來控制針閥孔的開合，從而來動態調節阻尼，而不能為小腿結構提供擺動的主動力；另外，該發明通過直線電機、針閥、氣缸部件、擺桿等來完成阻尼大小的調控，結構過于復雜。

正常人在行走時，小腿是在肌力的作用下邁出的。然而，現有的大部分智能假肢的申請案并不包括幫助小腿擺動的動力裝置，其小腿結構通常是在慣性的作用下甩出。這樣使用者行走時會比較費力，另外，會造成使用者的步態難以接近正常步態，使用者會感到很不舒服。

膝關節的運動同時需要阻尼作用，在小腿結構邁出時，阻尼力大小相對較小，起到緩沖減振的作用而不至于影響正常的邁出運動；在小腿結構支撐時，阻尼力大小相對較大，起到支撐助力的作用，從而避免因膝關節彎曲而導致使用者摔倒。磁流變阻尼器，作為一種性能優良的智能器件，具有結構簡單、反應快速、功耗低、阻尼力可控等優異性能，可以在電子控制和機械系統之間提供簡單和快速反應的接口。

發明內容

為了克服背景技術中提到的問題，并且結合步行輔助裝置的實際使用要求，本發明提出一種結構簡單、功能完善的阻尼可調式動力型假肢，其通過四連桿機構巧妙地模擬人體膝關節，使行走時假肢的踝關節軌跡盡可能接近理想軌跡。另外，通過直線伺服電機和磁流變阻尼器的同時作用，幫助使用者輕松自如地行走。

為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案。

一種阻尼可調式動力型假肢，包括：接受腔、支桿、直流伺服電機、減速器、四連桿機構、磁流變阻尼器、小腿結構；所述的四連桿機構由支架、擺桿、搖桿和連桿組成，支架、擺桿、搖桿和連桿之間相互鉸接；支桿將接受腔和支架連在一起，直流伺服電機安裝在支架上，小腿結構與連桿固定在一起。

所述的阻尼可調式動力型假肢，磁流變阻尼器的一端與搖桿鉸接，另一端與小腿結構鉸接。

所述的阻尼可調式動力型假肢，減速器連接在直流伺服電機與搖桿之間。

由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性。

四連桿機構能夠巧妙地模擬人體膝關節，使行走時假肢的踝關節軌跡盡可能接近理想軌跡，以至于在邁步時腳底不容易觸及到地面。

直線伺服電機和磁流變阻尼器在控制器的控制下，同時作用于四連桿機構的搖桿，使用者可以更加輕松地邁步、支撐和減振，從而具有輕松自如的行走步態。