CN103750926B - 上肢假肢的仿生自由摆动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种上肢假肢的仿生自由摆动机构，是一种可以使假臂在电驱动和自由摆动两种状态自动切换的机构，假臂铰链可以与电动关节转动轴锁定，也可以解锁自由摆动，假臂在电驱动状态下伸直至下垂时，关节箱体上的顶杆将锁定电驱动关节轴和铰链的插销退出电驱动轴上的卡口，关节进入自由摆动状态，当停止自由摆动后，假臂下垂，只要启动电驱动关节，电驱动轴稍转动卡口便对准插销，一个弹簧将插销推入卡口，电驱动轴便与铰链锁定在一起，又成为任意位置自锁的电驱动关。采用了该结构的上肢假肢的仿生自由摆动机构，在两种状态间切换是自动切换的，且切换十分自如，假肢动作看起来自然、美观，适合于大规模推广。

Description

上肢假肢的仿生自由摆动机构

技术领域

本发明涉及假肢技术领域，特别涉及电假肢技术领域，具体是指一种上肢假肢的仿生自由摆动机构。

背景技术

人手臂在走路时会自然地自由摆动，目前国内的大部份电动假臂产品没有自由摆动功能，电动假肢的肘关节或肩关节如果要自由摆动，就要由锁定在电驱动状态切换到解锁自由摆动状态，当需要关节电动伸屈时，又要从自由摆动状态切换回电驱动状态，这种切换使肘关节结构变得更复杂，也增加保持肘关节可靠性的困难，还需要使用者发出肌电控制信号或拨动开关去控制切换机构，或手动操作切换机构，增加了使用的麻烦，使假肢动作迟缓不自然。为了克服国内外现有各种电动关节的上述缺点，需要发明一种非常巧妙的创新结构，不但不必改变和复杂化现有电动肘关节结构，而且能在需要时自动切换到自由摆动状态或电驱动状态，更像人的手臂。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种摆动自然、使用方便、无需使用者控制或手动操作的上肢假肢的仿生自由摆动机构，使上肢假肢更加仿生。

为实现上述的目的，本发明的上肢假肢的仿生自由摆动机构采用以下技术方案：

本发明是一个能自动在电动和自由摆动两种状态间切换的假肢关节铰链，由于将自由摆动机构安装在铰链上，因此不必改变电动关节结构，可以安装在各种电动假肢肘关节或肩关节上。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构，其主要特点是，该摆动机构在电驱动状态与自由摆动状态之间进行自动切换功能，包括电驱动轴和摆动部，所述的摆动部安装于电动关节转动轴上，所述的摆动部与所述的电动关节转动轴进行自动锁定或解锁，电动关节转动到所述的摆动部竖直下垂时，电动关节旋转带动所述的摆动部与所述的电动关节转动轴自动进行解锁，所述的摆动部进入自由摆动状态；所述的摆动部停止摆动后，所述的摆动部下垂，当电动关节启动，所述的电驱动轴转动并带动所述的摆动部与所述的电动关节转动轴自动进行锁定，所述的摆动部进入电驱动状态。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构中的摆动机构还包括卡盘，所述的电动关节转动轴和所述的卡盘固定为一体，所述电动关节转动轴和所述的卡盘同步转动，所述的摆动部设置有插销，所述的卡盘边缘设置有相对应的卡口，所述的插销由弹簧推动，所述的插销的一端对应于所述的卡盘，所述的插销的另一端与所述的弹簧连接；所述的插销进入所述的卡口内时，所述的卡盘和所述的摆动部同步转动，所述的插销与所述的卡口脱离时，所述的摆动部进行自由摆动。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构中的摆动机构的电动关节箱体上设置有顶杆，所述的插销设置有斜面，该斜面与所述的顶杆相对应，所述的电动关节由电驱动状态到摆动部下垂时，所述的顶杆顶动所述的斜面，所述的插销脱离所述的卡口，所述的摆动部相对于所述的电动关节箱体可进行自由摆动。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构中的摆动部停止摆动后，当所述的电动关节启动，所述的卡盘转动至所述的卡口与所述的插销相对，所述的插销由所述的弹簧推入至所述的卡口，所述的摆动部与所述的电动关节转动轴锁定，且所述的摆动部和所述的电动关节转动轴同步转动。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构中的摆动机构设置于所述的电动关节箱体的一侧；或者，所述的电动关节箱体的两侧均设置有该摆动机构。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构中的摆动部为铰链，该铰链与假肢前臂固定。

该上肢假肢的仿生自由摆动机构中的摆动机构设置于关节内部，所述的摆动部为与电驱动轴同心的输出轴，所述的电驱动轴与该输出轴锁定或解锁，所述的输出轴与假肢前臂固定连接。

采用了该结构的假肢的上肢假肢的仿生自由摆动机构，在两种状态间切换是自动切换的，且切换十分自如，假肢动作看起来自然、美观；当肘关节电动伸直前臂下垂时，相当于人臂自然下垂放松状态，便自动切换到自由摆动状态，当停止自由摆动后，只要启动电驱动肘关节，又自动切换到电驱动状态，铰链与电动肘轴会自动锁定，由于电动肘轴任意位置自锁，使安装铰链上的假肢前臂只能随电动肘轴转动伸屈。

附图说明

图1为本发明的仿生自由摆动机构处于电驱动状态的示意图。

图2为本发明的前臂假肢自然下垂、即将进入自由摆动状态的示意图。

图3为本发明的前臂假肢处于自然自由摆动状态的示意图。

图4为本发明的前臂假肢即将恢复电驱动状态的示意图。

图中标号说明如下：

1摆动部

2卡盘

3卡口

4插销

5弹簧

6斜面

7顶杆

8肘关节箱体

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

以下以肘关节为例子，具体说明，请参阅图1至图4，该用于上肢的假肢仿生自由摆动机构，

该机构包括关节的电驱动轴和摆动部1，摆动部1安装于电动关节轴上，还包括卡盘2，电动关节转动轴和卡盘2固定为一体同步转动，摆动部1与电动关节转动轴上的卡盘2进行自动锁定或解锁，电动关节转动到摆动部1竖直下垂时，依靠电动关节自身的旋转，使摆动部1与电动关节转动轴上的卡盘2自动进行解锁，摆动部1进入自由摆动状态；摆动部1停止摆动后，摆动1部下垂，当电动关节启动，依靠电驱动轴旋转，使摆动部1与电动关节转动轴上的卡盘2自动锁定，摆动部1进入电驱动状态。

自由摆动机构摆动部1设置有插销4，卡盘2设置有相对应的卡口3，且卡口3位于卡盘2的边缘处，插销4由弹簧5推动，插销4的一端对应于卡盘2，插销4的另一端与弹簧5连接；插销4进入卡口3内时，卡盘2和摆动部1同步转动，插销4与卡口3脱离时，摆动部1进行自由摆动。

8是肘关节箱体，肘肘关节箱体8设置有顶杆7，插销4设置有斜面6，该斜面6与顶杆7相对应，当电驱动伸肘使摆动部1到达下垂位置，顶杆7顶动斜面6，使插销4脱离卡口3，摆动部1相对于箱体8进行自由摆动。

摆动部1停止摆动后，当电动关节启动屈肘，卡盘2转动至卡口3与插销4对准位置，插销4由弹簧5推入卡口3，摆动部1与电动关节转动轴同步转动。

摆动部1的由摆动机构可只设置于肘关节箱体8的一侧，另一侧肘轴与前臂铰链用轴承形成自由转动连接；或者，肘关节箱体8的两侧均设置由摆动机构。

在本实施例中，摆动部1为铰链，该铰链与假肢前臂固定连接，假肢前臂自然下垂时，假肢前臂和铰链相对于电动关节箱体进行自由摆动；假肢前臂停止摆动后，假肢前臂自然下垂，当电动关节启动屈肘，假肢前臂和铰链与电动关节转动轴自动锁定，电动关节转动轴通过卡盘2带动铰链1和假肢前臂同步转动。

该肘关节在自由摆动与电驱动之间自动切换的全过程包括以下步骤：

（1）铰链1和安装在铰链1上的假肢前臂由电动肘驱动转动至竖直下垂状态；

（2）铰链1与卡盘2解锁，假肢前臂进入自由摆动状态；

（3）假肢前臂停止自由摆动，自然下垂；

（4）电动肘屈方向启动，使卡口3对准插销4，铰链1与卡盘2锁定，假肢前臂进入电驱动状态。

该假肢仿生自由摆动机构的自动切换中，铰链1与卡盘2解锁，假肢前臂进入自由摆动状态的过程如下：

（1）假肢前臂由电动肘驱动伸至竖直下垂状态

（2）顶杆7推动斜面6，带动插销4移动；

（3）插销4脱离卡口3，电动关节转动轴带动卡盘2转动至卡口3与插销4相互错开，进入自由摆动状态；

该假肢仿生自由摆动机构的自动切换中，铰链1与卡盘2锁定，假肢前臂进入电驱动状态的过程如下：

（1）假肢前臂停止自由摆动后自然下垂，电动肘屈方向启动，使卡口3对准插销4；

（2）插销4由弹簧5推入卡口3内，插销4与卡口3锁定；

（3）卡盘2带动铰链1与前臂由电驱动同步转动，进入电驱动状态。

采用了该结构的上肢假肢的仿生自由摆动机构，在两种状态间切换是自动切换的，且切换十分自如，假肢动作看起来自然、美观；当肘关节电动伸直前臂下垂时，相当于人臂自然下垂放松状态，便自动切换到自由摆动状态，当停止自由摆动后，只要启动电驱动肘关节，又自动切换到电驱动状态，铰链与电动肘轴会自动锁定，由于电动肘轴任意位置自锁，使安装铰链上的假肢前臂只能随电动肘轴转动伸屈。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，该摆动机构在电驱动状态与自由摆动状态之间进行自动切换功能，包括电驱动轴和摆动部，所述的摆动部安装于电动关节转动轴上，所述的摆动部与所述的电动关节转动轴进行自动锁定或解锁，电动关节转动到所述的摆动部竖直下垂时，电动关节旋转带动所述的摆动部与所述的电动关节转动轴自动进行解锁，所述的摆动部进入自由摆动状态；所述的摆动部停止摆动后，所述的摆动部下垂，当电动关节启动，所述的电驱动轴转动并带动所述的摆动部与所述的电动关节转动轴自动进行锁定，所述的摆动部进入电驱动状态。

2.根据权利要求1所述的上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，所述的摆动机构还包括卡盘，所述的电动关节转动轴和所述的卡盘固定为一体，所述电动关节转动轴和所述的卡盘同步转动，所述的摆动部设置有插销，所述的卡盘边缘设置有相对应的卡口，所述的插销由弹簧推动，所述的插销的一端对应于所述的卡盘，所述的插销的另一端与所述的弹簧连接；所述的插销进入所述的卡口内时，所述的卡盘和所述的摆动部同步转动，所述的插销与所述的卡口脱离时，所述的摆动部进行自由摆动。

3.根据权利要求2所述的上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，所述的摆动机构的电动关节箱体上设置有顶杆，所述的插销设置有斜面，该斜面与所述的顶杆相对应，所述的电动关节由电驱动状态到摆动部下垂时，所述的顶杆顶动所述的斜面，所述的插销脱离所述的卡口，所述的摆动部相对于所述的电动关节箱体可进行自由摆动。

4.根据权利要求2所述的上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，所述的摆动部停止摆动后，当所述的电动关节启动，所述的卡盘转动至所述的卡口与所述的插销相对，所述的插销由所述的弹簧推入至所述的卡口，所述的摆动部与所述的电动关节转动轴锁定，且所述的摆动部和所述的电动关节转动轴同步转动。

5.根据权利要求3所述的上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，所述的摆动机构设置于所述的电动关节箱体的一侧；或者，所述的电动关节箱体的两侧均设置有该摆动机构。

6.根据权利要求1所述的上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，所述的摆动部为铰链，该铰链与假肢前臂固定。

7.根据权利要求1所述的上肢假肢的仿生自由摆动机构，其特征在于，所述的摆动机构设置于关节内部，所述的摆动部为与电驱动轴同心的输出轴，所述的电驱动轴与该输出轴锁定或解锁，所述的输出轴与假肢前臂固定连接。