CN103976807B - 一种齿轮五杆机构的假肢膝关节 - Google Patents
一种齿轮五杆机构的假肢膝关节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103976807B CN103976807B CN201410214473.1A CN201410214473A CN103976807B CN 103976807 B CN103976807 B CN 103976807B CN 201410214473 A CN201410214473 A CN 201410214473A CN 103976807 B CN103976807 B CN 103976807B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gear
- link
- control gear
- shank
- artificial limb
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种齿轮五杆机构的假肢膝关节,包括齿轮机构和连杆机构,连杆机构由五个连杆首尾连接,齿轮机构通过转轴与连杆固连,小腿连杆作为机架,小腿连杆下端连接口固连在假肢小腿上,大腿连杆上端连接口与大腿接受腔连接装置连接,大腿连杆与小腿连杆在空间处在同平面内,五个连杆形成闭环结构;齿轮机构位于连杆机构的一侧,中间控制齿轮与上控制齿轮和下控制齿轮啮合,中间控制齿轮固定在转轴上,转轴另一端与微型变速器固连,变速器与电机连接,电机提供动力实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。齿轮五杆机构的假肢膝关节运用齿轮五杆机构运动规律的特点,利用齿轮传动比的调节实现膝关节转动瞬心的调节和阻尼自适应。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于单腿或双腿膝上截肢的假肢膝关节,具体地说,涉及一种齿轮五杆机构的假肢膝关节。
背景技术
对于肢体残疾的人来说,假肢已经成为其必不可少的功能替代装置。原本被截肢的残端通过安装假肢之后,可以实现基本的原本已经丧失的功能。假肢膝关节作为下假肢当中最为核心的部分,其功能的好坏直接影响到下假肢的总体功能。现存于市面上销售的假肢主要以少量的单轴膝关节和大量的四杆机构多轴膝关节为主;单轴膝关节由于缺乏仿生性能而逐渐被淘汰。四杆机构由于其相对较好的仿生性能而得到广泛的应用。传统的四杆机构假肢膝关节在安装实施之后其运动参数即为固定,无法通过改变其自身相关参数实现患者步态的调节。同时由于四杆机构的固定性和其本身运动规律的局限性,其在具体安装之后膝关节的运动参数就是固定的,并不能进行调节来满足不同的需求。并且四杆机构在仿生性能上还存在一些缺陷,并不能完全达到人体膝关节的运动性能。
在中国专利CN201806805中,其机构由上关节体,下关节体,位于外侧的前置杆、以及位于内侧的后连杆组成;但其只能实现基本的支撑、弯曲、摆动功能,并且在安装实施后不能自由调节膝关节参数。
在专利CN202665757中,其结构由连杆头、前连杆、后连杆、主连杆、支撑连杆、连杆体和油缸组成;该结构同样也无法在安装实施后自由调节膝关节参数。
发明内容
为避免现有技术存在的不足,本发明提出一种齿轮五杆机构的假肢膝关节,运用齿轮五杆机构运动规律丰富的特点,通过仿生学设计实现假肢膝关节的仿生性能;同时通过齿轮传动比的调节即可实现膝关节运动参数的调节。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:齿轮五杆机构的假肢膝关节包括齿轮机构、连杆机构,其特点在于,所述连杆机构包括小腿连杆、后控制杆、支撑杆、大腿连杆、前控制杆,小腿连杆作为机架,小腿连杆下端部连接口固连在假肢小腿上,大腿连杆上端连接口与大腿接受腔连接装置连接,大腿连杆与小腿连杆在空间处在同一平面内;前控制杆位于小腿连杆和大腿连杆的右侧,前控制杆下端与小腿连杆上端铰接,大腿连杆下端与前控制杆上端铰接,后控制杆与支撑杆位于小腿连杆和大腿连杆的左侧,后控制杆下端与小腿连杆下端铰接,支撑杆下端与后控制杆上端铰接,大腿连杆上端与支撑杆上端铰接,五个连杆形成闭环连杆结构;
所述齿轮机构包括上控制齿轮、中间控制齿轮、下控制齿轮,上控制齿轮通过轴与前控制杆下端固连,轴绕小腿连杆上端连杆孔自由转动,上控制齿轮的运动由前控制杆控制;下控制齿轮与后控制杆下端通过轴固连,轴绕小腿连杆下端连杆孔自由转动,下控制齿轮的运动由后控制杆控制;中间控制齿轮分别与上控制齿轮和下控制齿轮啮合,中间控制齿轮固定在转轴上,转轴另一端与微型锥齿轮变速器固连,变速器与电机连接,电机提供动力,实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。
有益效果
本发明提出的一种齿轮五杆机构的假肢膝关节,包括齿轮机构和连杆机构,连杆机构由五个连杆首尾相连接,齿轮机构通过转轴与连杆机构固连,小腿连杆作为机架,小腿连杆下端连接口固连在假肢小腿上,大腿连杆上端连接口与大腿接受腔连接装置连接,大腿连杆与小腿连杆在空间处在同一平面内,五个连杆形成闭环结构;齿轮机构位于连杆机构的一侧,中间控制齿轮分别与上控制齿轮和下控制齿轮啮合,中间控制齿轮固定在转轴上,转轴另一端与微型锥齿轮变速器固连,变速器与电机输出轴连接,电机提供动力,实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。齿轮五杆机构的假肢膝关节,运用齿轮五杆机构运动规律丰富的特点,通过仿生学设计实现假肢膝关节的仿生性能;利用齿轮传动比的调节实现膝关节转动瞬心的调节和阻尼自适应。齿轮五杆机构的假肢膝关节结构简单紧凑,其站立和弯曲极限位置均由机构本身运动范围所提供。其不仅相对传统四杆机构假肢膝关节仿生性能更好,同时通过调节齿轮机构的传动比,该假肢膝关节的运动参数即可得到调节,相比传统四杆机构假肢膝关节在功能上和易用性上效果更为优异。而且利用电机提供动力,实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制,控制实时性好,效果突出。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种齿轮五杆机构的假肢膝关节作进一步详细说明。
图1为本发明齿轮五杆机构的假肢膝关节结构示意图。
图中:
1.小腿连杆2.后控制杆3.支撑杆4.大腿连杆5.前控制杆6.上控制齿轮7.中间控制齿轮8.下控制齿轮
具体实施方式
本实施例是一种齿轮五杆机构的假肢膝关节。
参阅图1,本实施例齿轮五杆机构的假肢膝关节,由连杆机构和齿轮机构组成,连杆机构由五个连杆首尾相连接,齿轮机构通过转轴与连杆机构固定连接,齿轮机构安装在连杆机构的一侧。
连杆机构包括小腿连杆1、后控制杆2、支撑杆3、大腿连杆4、前控制杆5,小腿连杆1作为机架,小腿连杆1下端部连接口固定连接在假肢小腿上,大腿连杆4上端连接口与大腿接受腔连接装置连接,大腿连杆4与小腿连杆1在空间处在同一平面内。前控制杆5安装在小腿连杆1和大腿连杆4的右侧,前控制杆5下端与小腿连杆1上端铰接,大腿连杆4下端与前控制杆5上端铰接,后控制杆2与支撑杆3安装在小腿连杆1和大腿连杆4的左侧,后控制杆2下端与小腿连杆1下端铰接,支撑杆3下端与后控制杆2上端铰接,大腿连杆4上端与支撑杆3上端铰接,五个连杆形成闭环连杆结构。
齿轮机构由上控制齿轮6、中间控制齿轮7、下控制齿轮8组成,上控制齿轮6通过轴与前控制杆5下端固定连接,轴绕小腿连杆1上端连杆孔自由转动,上控制齿轮6的运动由前控制杆5控制。下控制齿轮8与后控制杆2下端通过轴固定连接,轴绕小腿连杆1下端连杆孔自由转动,下控制齿轮8的运动由后控制杆2控制。中间控制齿轮7分别与上控制齿轮6和下控制齿轮8啮合,且中间控制齿轮7、上控制齿轮6、下控制齿轮8与小腿连杆1平行安装,中间控制齿轮7固定在转轴上,转轴另一端与微型锥齿轮变速器固定连接,变速器与电机输出轴连接,电机提供动力,实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。
Claims (1)
1.一种齿轮五杆机构的假肢膝关节,包括齿轮机构、连杆机构,其特征在于:所述连杆机构包括小腿连杆、后控制杆、支撑杆、大腿连杆、前控制杆,小腿连杆作为机架,小腿连杆下端部连接口固连在假肢小腿上,大腿连杆上端连接口与大腿接受腔连接装置连接,大腿连杆与小腿连杆在空间处在同一平面内;前控制杆位于小腿连杆和大腿连杆的右侧,前控制杆下端与小腿连杆上端铰接,大腿连杆下端与前控制杆上端铰接,后控制杆与支撑杆位于小腿连杆和大腿连杆的左侧,后控制杆下端与小腿连杆下端铰接,支撑杆下端与后控制杆上端铰接,大腿连杆上端与支撑杆上端铰接,五个连杆形成闭环连杆结构;
所述齿轮机构包括上控制齿轮、中间控制齿轮、下控制齿轮,上控制齿轮通过轴与前控制杆下端固连,轴绕小腿连杆上端连杆孔自由转动,上控制齿轮的运动由前控制杆控制;下控制齿轮与后控制杆下端通过轴固连,轴绕小腿连杆下端连杆孔自由转动,下控制齿轮的运动由后控制杆控制;中间控制齿轮分别与上控制齿轮和下控制齿轮啮合,且中间控制齿轮、上控制齿轮、下控制齿轮与小腿连杆平行安装,中间控制齿轮固定在转轴上,转轴另一端与微型锥齿轮变速器固连,变速器与电机连接,电机提供动力,实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410214473.1A CN103976807B (zh) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 一种齿轮五杆机构的假肢膝关节 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410214473.1A CN103976807B (zh) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 一种齿轮五杆机构的假肢膝关节 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103976807A CN103976807A (zh) | 2014-08-13 |
CN103976807B true CN103976807B (zh) | 2016-03-02 |
Family
ID=51269146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410214473.1A Active CN103976807B (zh) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 一种齿轮五杆机构的假肢膝关节 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103976807B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106344226A (zh) * | 2015-07-17 | 2017-01-25 | 佛山市禾才科技服务有限公司 | 一种灵活调节的电动假腿 |
CN106333830B (zh) * | 2016-09-20 | 2021-01-08 | 合肥工业大学 | 一种下肢康复机器人助行机构 |
CN107323564B (zh) * | 2017-07-04 | 2019-03-29 | 西北工业大学 | 液压驱动跳跃机器人的腿部机构 |
CN108309520B (zh) * | 2018-02-26 | 2019-10-11 | 南京工程学院 | 具有活动膝关节的新型义肢装置 |
CN109223262A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-18 | 哈尔滨工业大学 | 阻尼可调式动力型假肢 |
CN110302036A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-08 | 上海理工大学 | 一种旋转瞬心可变的膝关节运动仿生机构 |
CN111281631B (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-14 | 西北工业大学 | 一种调整人体下肢力线的医疗辅助器械 |
CN112515824B (zh) * | 2020-11-27 | 2024-07-02 | 国家康复辅具研究中心 | 一种主被动结合的下肢假肢膝关节 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2753484A1 (de) * | 1977-12-01 | 1979-06-07 | Michael Dipl Ing Dr Ungethuem | Kniegelenksimulator |
CN1348744A (zh) * | 2001-11-16 | 2002-05-15 | 清华大学 | 带膝力矩控制装置的六杆机构膝关节 |
CN101941477A (zh) * | 2009-07-10 | 2011-01-12 | 西北工业大学 | 储能可调的齿轮-五杆仿生弹跳机构 |
CN201806805U (zh) * | 2010-10-13 | 2011-04-27 | 江苏省伤残人康复中心 | 用于膝离断假肢的膝关节四杆机构 |
CN102050157A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-05-11 | 西北工业大学 | 弹跳机器人的能量存储与释放装置 |
CN102050156A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-05-11 | 西北工业大学 | 两自由度仿生弹跳机器人 |
US8313534B1 (en) * | 2011-07-05 | 2012-11-20 | Chang-Yu Mechanical System Ltd. | Artificial knee joint |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10351916A1 (de) * | 2003-11-07 | 2005-06-09 | Otto Bock Austria Ges.M.B.H. | Prothesenkniegelenk |
-
2014
- 2014-05-20 CN CN201410214473.1A patent/CN103976807B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2753484A1 (de) * | 1977-12-01 | 1979-06-07 | Michael Dipl Ing Dr Ungethuem | Kniegelenksimulator |
CN1348744A (zh) * | 2001-11-16 | 2002-05-15 | 清华大学 | 带膝力矩控制装置的六杆机构膝关节 |
CN101941477A (zh) * | 2009-07-10 | 2011-01-12 | 西北工业大学 | 储能可调的齿轮-五杆仿生弹跳机构 |
CN102050157A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-05-11 | 西北工业大学 | 弹跳机器人的能量存储与释放装置 |
CN102050156A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-05-11 | 西北工业大学 | 两自由度仿生弹跳机器人 |
CN201806805U (zh) * | 2010-10-13 | 2011-04-27 | 江苏省伤残人康复中心 | 用于膝离断假肢的膝关节四杆机构 |
US8313534B1 (en) * | 2011-07-05 | 2012-11-20 | Chang-Yu Mechanical System Ltd. | Artificial knee joint |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
基于可边传动比齿轮-五杆机构的仿袋鼠跳跃机器人特性研究;刘亦洋 等;《机械科学与技术》;20110531;第30卷(第5期);第722-726页 * |
齿轮-五杆机构连杆曲线形状的全参数特性研究;葛文杰 等;《机械设计与研究》;20040331;第20卷(第3期);第61-64页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103976807A (zh) | 2014-08-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103976807B (zh) | 一种齿轮五杆机构的假肢膝关节 | |
CN103271783B (zh) | 一种具有助力功能的假肢膝关节 | |
CN105997436B (zh) | 一种四自由度多姿态下肢康复机器人 | |
CN110465924A (zh) | 一种四连杆膝关节的下肢外骨骼机器人 | |
CN209253236U (zh) | 一种踝关节假肢 | |
CN102198664B (zh) | 具有中心球面副的两自由度球面并联的机器人仿生踝关节 | |
CN108407912A (zh) | 一种复合式爬壁机器人行走机构 | |
CN109199799A (zh) | 一种基于连杆驱动的膝关节外骨骼机构 | |
CN201370655Y (zh) | 阻尼自动可调单轴假肢膝关节 | |
CN109223262A (zh) | 阻尼可调式动力型假肢 | |
CN208710183U (zh) | 一种新型肌电静音上肢假手结构 | |
CN102697621A (zh) | 下肢康复器 | |
CN108438090A (zh) | 一种基于人工肌肉驱动的仿生机械腿 | |
CN201356682Y (zh) | 主动式人腿假肢 | |
CN103222905B (zh) | 一种运动瞬心可调式假肢多轴关节 | |
CN110393609A (zh) | 一种3d打印人工关节 | |
CN210784862U (zh) | 一体智能假肢 | |
CN208053481U (zh) | 一种复合式爬壁机器人行走机构 | |
CN208893083U (zh) | 一种神经内科下肢训练床 | |
CN209202502U (zh) | 一种多功能电动床 | |
CN209286071U (zh) | 传动装置、下肢康复外骨骼和外骨骼机器人 | |
CN208447856U (zh) | 一种智能仿生膝关节 | |
CN205515262U (zh) | 一种轮椅插齿式踏板角度调节机构 | |
CN208864748U (zh) | 一种助行机器人膝关节驱动装置 | |
CN209458824U (zh) | 一种太阳能楼体亮化灯 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |