[發明專利]一種基于遠心機構的下肢外骨骼踝關節

有效

• 申請號: 201811238619.0
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109528440B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 董為;杜志江;陳朝峰;毛薇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

一種基于遠心機構的下肢外骨骼踝關節，它涉及一種下肢外骨骼。本發明解決了現有的下肢外骨骼踝關節的穿戴者在運動時舒適感差以及抬腿和落地的過程中也會造成不適感的問題。碳纖維小腿桿的下端連接有小腿桿連接件，小腿桿連接件的下端與踝關節連接件通過踝關節軸轉動連接，所述下肢外骨骼踝關節還包括遠心機構，遠心機構包括第一連桿組件、第二連桿組件和多個連接軸，第一連桿組件的一端與踝關節連接件通過連接軸轉動連接，第一連桿組件的另一端與第二連桿組件的一端通過連接軸轉動連接，第二連桿組件的另一端與踝關節底座通過連接軸轉動連接，踝關節底座設置在足底壓力鞋上。本發明用于下肢外骨骼機器人助力行走、下肢康復和上下樓梯。

技術領域

本發明涉及一種下肢外骨骼踝關節，具體涉及一種基于遠心機構的下肢外骨骼踝關節。

背景技術

外骨骼機器人是一種融合了傳感技術、控制技術等多種技術的可穿戴設備，特別地，下肢外骨骼機器人是一種與人體下肢結構相類似的的外骨骼機器人，能夠幫助穿戴者實現助力行走、下肢康復、上下樓梯等動作。

下肢外骨骼機器人主要髖關節、膝關節與踝關節構成，其中踝關節作為下肢外骨骼整體與足底壓力鞋的連接，是結構設計中很重要的一部分，踝關節主要包括了三個自由度：矢狀面內的跖屈、背屈，冠狀面內的外翻、內翻，以及橫截面內的外旋、內旋。

目前，現有的下肢外骨骼踝關節只有跖屈/背屈自由度與人體的旋轉中心重合，而冠狀面內的外翻/內翻自由度的旋轉中心是與人體的旋轉中心不重合的，這會造成穿戴者在進行此自由度的運動時極其不舒適。同時在行走過程中，由于壓力鞋存在一定重量，所以在抬腿和落地的過程中會對腳踝有壓迫，時間長后也會造成不適感。

綜上，現有的下肢外骨骼踝關節的穿戴者在運動時舒適感差以及抬腿和落地的過程中會對腳踝有壓迫也會造成不適感。

發明內容

本發明為解決現有的下肢外骨骼踝關節的穿戴者在運動時舒適感差以及抬腿和落地的過程中也會造成不適感的問題，進而提供一種基于遠心機構的下肢外骨骼踝關節。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明的基于遠心機構的下肢外骨骼踝關節包括碳纖維小腿桿1、小腿桿連接件2、踝關節連接件3、踝關節軸4、踝關節底座12和足底壓力鞋，碳纖維小腿桿1的下端連接有小腿桿連接件2，小腿桿連接件2的下端與踝關節連接件3通過踝關節軸4轉動連接，所述下肢外骨骼踝關節還包括遠心機構，遠心機構包括第一連桿組件、第二連桿組件和多個連接軸11，第一連桿組件的一端與踝關節連接件3通過連接軸11轉動連接，第一連桿組件的另一端與第二連桿組件的一端通過連接軸11轉動連接，第二連桿組件的另一端與踝關節底座12通過連接軸11轉動連接，踝關節底座12設置在足底壓力鞋上。

進一步地，第一連桿組件包括第一連桿5、第二連桿6和兩個第一連接片8，第一連桿5與第二連桿6平行且相對設置，第一連桿5的長度小于第二連桿6的長度，第一連桿5和第二連桿6的一端均通過一個連接軸11與踝關節連接件3轉動連接，第一連桿5的另一端與第二連桿6的中部通過兩個第一連接片8和兩個連接軸11連接；第二連桿組件包括第三連桿7、第四連桿10和兩個第二連接片9，第三連桿7和第四連桿10平行且相對設置，第三連桿7的長度小于第四連桿10的長度，第三連桿7和第四連桿10的一端均通過一個連接軸11與踝關節底座12轉動連接，第三連桿7的另一端與第一連桿5所述的另一端通過一個連接軸11轉動連接，第四連桿10的另一端與第二連桿6的另一端通過一個連接軸11轉動連接，第三連桿7所述的另一端通過兩個第二連接片9與第四連桿10連接。