[發明專利]一種主動控制假肢膝踝關節運動的液壓回路

有效

• 申請號: 201910053385.0
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109764011B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 王興堅;張卿;張益鑫;王少萍;楊佳偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F15B11/08
• 分類號: F15B11/08;F15B13/02;F15B1/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發明公開了一種主動控制假肢膝踝關節運動的液壓回路，屬于假肢與矯形器技術領域。所述液壓回路具體包括電動機、液壓泵、第三單向閥、第四單向閥、第一單向閥、第二單向閥、第三蓄能器、第四蓄能器、第一蓄能器、第二蓄能器、第二三位四通閥、第一三位四通閥、第一常閉開關閥、第一阻尼閥、第二阻尼閥、第二常閉開關閥、旁路阻尼閥、單出桿液壓缸、雙出桿液壓缸、膝關節進油管路、膝關節出油管路、踝關節進油管路、踝關節出油管路、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路。本發明所提供的液壓回路具有功率密度大，輸出能量大，利用蓄能器可以有效儲存能量，利用阻尼閥可以靈活控制緩沖能力等特點，可以顯著提高假肢的性能。

技術領域

本發明屬于液壓控制技術領域，涉及一種假肢與矯形器的液壓控制技術，具體地說，是指一種主動控制假肢膝踝關節運動的液壓回路。

背景技術

現今，由于交通事故、疾病等原因使得下肢截肢的群體數量逐漸增多，而對于下肢截肢者而言，目前常見的補償其行走能力缺陷的方式是輪椅、拐杖和假肢。然而，輪椅占地面積較大，并且行走范圍有限，無法進行樓梯行走等，需要人輔助。拐杖的使用占用了人雙手的功能，并且對使用者的身體有很大的壓迫感。相較而言，穿戴假肢可以達到人體缺失功能的代償，且在裝飾性和行走舒適性等方面具有優勢。

目前，市面上有各種不同的關節假肢，按照人體的彌補部位來看，主要包括：踝關節假肢和膝關節假肢。而按是否有主動驅動力分類，主要有被動假肢和主動假肢。在踝關節假肢中，被動踝關節假肢利用橡膠、碳纖維等彈性材料制作腳板，或在機構中引入彈簧等儲能器件使得腳的整體具有一定彈性，起到減震和適應道路的作用。但由于被動踝關節假肢無動力源，存在截肢患者行走與正常肢體運動軌跡不匹配問題，主動式踝關節假肢可以有效解決這一問題。在膝關節假肢中，為了適應穿戴者的多種動作，例如屈腿等，使得步態更為自然，多為主動式膝關節假肢，但相應的踝關節部分使用的是被動式踝關節。

發明內容

為了有效提升假肢的功能和性能，使得穿戴者的步態更為自然，假肢的適應能力更強，本發明提供一種主動控制假肢膝踝關節運動的液壓回路，具體為一種結構合理，工作性能好的主動式膝踝關節結合的液壓驅動回路，所述液壓回路需要能輸出足夠的峰值功率以滿足正常行走的需求，同時能有較低的功耗以滿足對續航的要求，具有功率密度大，輸出能量大，利用蓄能器可以有效儲存能量，利用阻尼閥可以靈活控制緩沖能力等特點，可以顯著提高假肢的性能。

本發明提供的一種主動控制假肢膝踝關節運動的液壓回路，所述的液壓回路包括膝關節回路和踝關節回路，具體包括電動機、液壓泵、第三單向閥、第四單向閥、第一單向閥、第二單向閥、第三蓄能器、第四蓄能器、第一蓄能器、第二蓄能器、第二三位四通閥、第一三位四通閥、第一常閉開關閥、第一阻尼閥、第二阻尼閥、第二常閉開關閥、旁路阻尼閥、單出桿液壓缸、雙出桿液壓缸、膝關節進油管路、膝關節出油管路、踝關節進油管路、踝關節出油管路、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路。

所述第一三位四通閥具有P₁口、T₁口、A₁口和B₁口，在第一三位四通閥處于中位時，第一三位四通閥的P₁口和A₁口均截止，第一三位四通閥的T₁口和B₁口連通；在第一三位四通閥處于左位時，第一三位四通閥的P₁口和A₁口連通，第一三位四通閥的T₁口和B₁口連通；在第一三位四通閥處于右位時，第一三位四通閥的P₁口和B₁口連通，第一三位四通閥的T₁口和A₁口連通。