[發明專利]一種主被動結合的下肢假肢膝關節

在審

• 申請號: 202011364751.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112515824A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張秀峰;張寧;徐建光
• 申請（專利權）人: 國家康復輔具研究中心
• 主分類號: A61F2/60
• 分類號: A61F2/60;A61F2/64;A61F2/70
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種主被動結合的下肢假肢膝關節，屬于康復輔具技術領域。本發明包括接受腔體、轉動關節軸、控制面板、藍牙通訊模塊、動力膝關節、小腿桿及炭纖維儲能腳；接受腔體下端與轉動關節軸上端固定連接，轉動關節軸與動力膝關節固定連接，轉動關節軸驅動動力膝關節轉動，小腿桿上端與動力膝關節下端固定連接，小腿桿下端與炭纖維儲能腳上端固定連接，動力膝關節外壁上固定有控制面板和藍牙通訊模塊，控制面板用于控制轉動關節軸的電機啟停，控制面板的驅動器驅動所述電機調整轉速和轉角。本發明采用主被動結合的方式，在中空關節軸中加入電機驅動，解決了被動阻尼式假肢無法提供主動力矩的問題，同時利用阻尼油缸在無需主動力矩情況下較好的阻尼性能。

技術領域

本發明屬于康復輔具技術領域，具體涉及一種主被動結合的下肢假肢膝關節。

背景技術

下肢假肢的安裝和普及，是當前解決截肢者基本需要的重要手段。安裝假肢不僅可以使患者殘缺肢體基本恢復原有的形態和功能，而且可以避免截肢給患者帶來的不良影響?，F有假肢產品按其控制方式可分為:主動型假肢、被動型假肢和半主動型假肢。主動型假肢主要采用電機、液壓、氣壓控制,體積大,能耗高。被動型假肢采用殘肢控制,步速固定、協調性差、阻尼要求高。半主動型假肢采用步進電機控制,響應慢、力矩不連續、耗能高。

目前市場主流的假肢通常都是無動力型，其屈伸運動都是由大腿殘端帶動的，由于佩戴者自身狀況不一，可能會出現走路或上樓吃力的情況。主流假肢膝關節彎曲程度大約為0～120°，限制了假肢使用者的活動。目前主流假肢的重量較重、尺寸偏大。

在控制方式上，利用肌電、腦電等人體生物信號以及人體動力學、運動學信息對人體步態模式識別和環境信息判斷，結合智能控制技術實現自然、對稱的步態，也將成為未來假肢研究的熱點。

發明內容

本發明的目的在于為彌補被動阻尼式假肢無法提供主動力矩的不足，提供一種主被動結合的下肢假肢膝關節。

本發明利用其在無需主動力矩情況下較好的阻尼性能，將主動驅動與被動驅動相結合，設計主被動混合驅動的智能下肢假肢。

本發明的一種主被動結合的下肢假肢膝關節，采用主被動結合的方式。使用時，接受腔體包裹使用者的大腿根部，當使用者大腿根部用力向前邁步時，假肢下肢被動受力的同時，陀螺儀捕獲動作姿態并且將信號傳遞給控制面板，控制器再根據角度傳感器輸入的信息判斷運動模式和步速識別，并輸出相應的脈沖控制電機的占空比，改變電機的轉速和轉動角度，主動提供驅動力矩，轉動關節軸轉動帶動阻尼油缸伸縮完成假肢預定動作。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種主被動結合的下肢假肢膝關節，包括接受腔體、轉動關節軸、控制面板、藍牙通訊模塊、動力膝關節、小腿桿及炭纖維儲能腳；

所述接受腔體下端與轉動關節軸上端固定連接，所述轉動關節軸與動力膝關節固定連接，轉動關節軸驅動動力膝關節轉動，所述小腿桿上端與動力膝關節下端固定連接，小腿桿下端與炭纖維儲能腳上端固定連接，所述動力膝關節外壁上固定有控制面板和藍牙通訊模塊，所述控制面板用于控制轉動關節軸的電機啟停，所述控制面板的驅動器驅動所述電機調整轉速和轉角。