[發明專利]一種基于繩傳動的可穿戴式柔性踝關節助力機構

在審

• 申請號: 202010036200.8
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111150605A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 陳殿生;幸克帆
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于繩傳動的可穿戴式柔性踝關節助力機構，其特征在于，包括了繩傳動機械模塊，彈簧回復模塊，足部穿戴模塊和小腿穿戴模塊四個模塊，通過舵機驅動柔性繩拉動足部穿戴模塊實現足部的背屈運動，再通過彈簧回復模塊拉動回復實現足部的跖屈運動，從而輔助踝關節運動障礙患者行走助力；整體結構緊湊，穿戴方便且舒適。

2.如權利要求1所述的繩傳動機械模塊，其特征在于搭載了驅動舵機和傳動裝置，是所有模塊的動力源，具有很重要的作用。

3.如權利要求2所述的傳動裝置，其特征在于由連接板，繞線盤和卡線滑輪等組成，其中連接板起到連接舵機與繞線盤等的作用，同時在后方設計有縫槽，是為了插入魔術貼帶，再與小腿穿戴模塊相連接。

4.如權利要求1所述的足部穿戴模塊，其特征在于由一體式鞋墊和可穿戴鞋部分組成，是傳動結構，將驅動舵機的拉力傳動到腳部，拉動腳部進行背屈運動，同時也是患者穿戴到腳上的柔性穿戴部分。

5.如權利要求4所述的一體式鞋墊，其特征在于集傳感與穿戴為一體的末端執行機構，起到了輔助腳部運動和實時檢測踝關節信息等作用。

6.如權利要求4所述的一體式鞋墊，其特征在于是一種三層式的一體式鞋墊，該三層結構由上到下分別是上層柔性鞋墊，中間層結構件和下層柔性鞋墊，它們之間通過雙面扣鉚釘進行連接。

7.如權利要求6所述的中間層結構件，其特征在于由中間層前端結構和中間層后端結構組成，另外還要安裝分布式傳感器；中間層前端的是起到繩索的連接作用，繩傳動繩索最終作用點應該位于鞋墊側面兩端，而該中間層前端就是確定了繩索末端作用點，位于該結構的兩側最外側的小孔處，其它的孔是為了雙面扣鉚釘鉚合的作用孔；中間層后端的主要作用是連接彈簧末端，起到連接作用和承受力的作用，其他孔也是為了雙面扣鉚釘鉚合的作用孔；其材料為3D打印PLA材料作為兩個結構件材料。

8.如權利要求1所述的彈簧回復模塊，其特征在于主要由拉力彈簧和連接裝置構成，能在背屈階段儲存彈性勢能，在跖屈階段靠彈力輔助跖屈。彈簧的儲能階段主要是來自于支撐相人身體前傾的過程和擺動相舵機拉動繩索輔助背屈的過程。

9.如權利要求8所述的拉力彈簧，其特征在于長度為500mm，彈性系數為0.38N/mm的不銹鋼材料的拉力彈簧。

10.如權利要求1所述的小腿穿戴模塊，其特征在于采用可自由調節的小腿綁帶與魔術貼帶組成，將繩傳動機械模塊束縛到小腿處，起到連接的作用，同時也搭載了彈簧回復模塊。

11.如權利要求1所述的小腿穿戴模塊，其特征在于小腿綁帶選用透氣性良好的高彈潛水布料，綁帶材質柔軟貼合小腿輪廓，而且強度大不易拉伸變形，可以承受繩傳動機械模塊的力而不會發生顯著變形從而影響精度；小腿綁帶與繩傳動機械模塊采用魔術貼帶進行連接，穿戴方便可調。