CN106974750A - 一种动力型膝关节假肢 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种动力型膝关节假肢，它包括：大腿固定装置、动力系统、膝关节、踝关节、液压减震装置，通过大腿固定装置把假肢固定在残疾病人的大腿上，控制电路控制步进减速电机为假肢提供动力，由此带动假肢膝关节的运动，从而让残疾病人实现步行以及跑步，同时位于下端的减震装置在脚掌落地的时候被压缩，里面被压缩的液压油可储存能量并减轻震动，在假肢蹬地的时候伸展释放能量，从而减少运动过程中，尤其是跑步过程中的电量消耗，增加假肢的续航能力；是一种以步进电机为动力以齿轮传动，及以液压减震的智能膝关节假肢。

Description

一种动力型膝关节假肢
技术领域：
本发明涉及智能动力型膝关节假肢领域，具体说是一种以步进电机为动力以齿轮传动，及液压减震的智能膝关节假肢。
背景技术：
目前，假肢的种类繁杂多样，膝关节假肢的动力主要是液压驱动、直线电机驱动，可以为假肢提供较大的动力，液压动力假肢即可提供动力也可给运动中的假肢减震，但却不能精确控制假肢膝关节处转动的角度，直线电机驱动可实现精确地控制，但是直线电机具有自锁功能，在膝关节伸展和弯曲过程都需要电力驱动，浪费能源且没有减震功能。
发明内容：
本发明的目的在于设计一种即可实现精确控制，又可在伸展时吸收能力并减震，在弯曲时释放能量的膝关节假肢。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动力型膝关节假肢，它包括：大腿固定装置、动力系统、膝关节、踝关节、液压减震装置。大腿固定装置由固定圆筒、连接板、主轴轴座组成，固定圆筒内部中空可以套在残疾病人的大腿残肢上，固定圆筒通过连接板和主轴座相连，主轴座两侧分别固定一个大齿轮，并且通过膝关节主轴与左右两侧的两个固定侧板相连接，传动轴的两端固定在两侧板的轴孔里，传动轴上通过键连接两个小齿轮和一个斜齿轮，两个小齿轮分别与两个大齿轮啮合，两侧板之间固定着固定背板，步进减速电机通过螺栓固定在固定背板上，步进减速电机的转轴上通过键连接电机斜齿轮，电机斜齿轮与传动轴上的斜齿轮想啮合，两侧板下端与液压缸缸筒焊接在一起，液压缸活塞通过方向导槽和方向导条嵌套在液压缸缸筒中，液压缸缸筒和液压缸活塞之间装有液压油，液压缸活塞由活塞外壳、活塞杆和踝关节孔座组成，活塞外壳通过活塞杆与踝关节孔座相连，踝关节孔座通过踝关节轴与脚掌相连。
使用时通过大腿固定装置把假肢固定在残疾病人的大腿上，控制电路控制步进减速电机的转动，步进减速电机可以在低转速的情况下提较大扭矩，减速步进电机的动力通过两斜齿轮传动给传动轴，传动轴通过上面的小齿轮传动给大齿轮，由此带动假肢膝关节的运动，从而让残疾病人实现步行以及跑步，同时位于下端的减震装置在脚掌落地的时候被压缩，里面被压缩的液压油可储存能量并减轻震动，在假肢蹬地的时候伸展释放能量，从而减少运动过程中，尤其是跑步过程中的电量消耗，增加假肢的续航能力。
本发明的有益效果是：设计原理简单，制作成本低廉，可以实现灵活精确操控，具有良好的减震效果和续航里程。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图中图1是本发明的主视图，图2是大腿固定装置剖面图，图3是液压减震装置剖面图。
图中，1大腿固定装置，2大齿轮，3膝关节主轴，4斜齿轮，5传动轴，6电机斜齿轮，7固定背板，8液压缸缸筒，9液压缸活塞，10踝关节轴，11脚掌，12固定侧板，13小齿轮，14步进减速电机，15方向导槽，16方向导条，101固定圆筒，102链接板，103主轴孔，104主轴轴座，201活塞外壳，202活塞杆，203踝关节孔座，204液压油。
具体实施方式：
一种动力型膝关节假肢，它包括：大腿固定装置（1）、动力系统、膝关节、踝关节、液压减震装置。如图2所示，大腿固定装置（1）由固定圆筒（101）、连接板（102）、主轴轴座（104）组成；固定圆筒（101）内部中空可以套在残疾病人的大腿残肢上，固定圆筒（101）通过连接板（102）和主轴座（104）相连，主轴座（104）两侧分别固定一个大齿轮（2），并且通过膝关节主轴（3）与左右两侧的两个固定侧板（12）相连接，传动轴（5）的两端固定在两侧板的轴孔里，传动轴（5）上通过键连接两个小齿轮（13）和一个斜齿轮（4），两个小齿轮（13）分别与两个大齿轮（2）啮合，两侧板之间固定着固定背板（7），步进减速电机（14）通过螺栓固定在固定背板（7）上，步进减速电机（14）的转轴上通过键连接电机斜齿轮（6），电机斜齿轮（6）与传动轴上（5）的斜齿轮（4）啮合，两固定侧板（12）下端与液压缸缸筒（8）焊接在一起，液压缸活塞（9）通过方向导槽（15）和方向导条（16）嵌套在液压缸缸筒（8）中，方向导槽（15）和方向导条（16）结构可保证液压缸缸筒（8）和液压缸活塞（9）在液压缸收缩伸展的过程中不发生转动，液压缸缸筒（8）和液压缸活塞（9）之间装有液压油（204），液压缸活塞（9）由活塞外壳（201）、活塞杆（202）和踝关节孔座（203）组成，活塞外壳（201）通过活塞杆（202）与踝关节孔座（203）相连，踝关节孔座（203）通过踝关节轴（10）与脚掌（11）相连。
如图1所示，使用时通过大腿固定装置（1）把假肢固定在残疾病人的大腿上，控制电路控制步进减速电机（14）的转动，步进减速电机（14）可以在低转速的情况下提较大扭矩，步进减速电机（14）的动力通过电机斜齿轮（6）和斜齿轮（4）传动给传动轴（5），传动轴（5）通过上面的小齿轮（13）传动给大齿轮（2），由此带动假肢膝关节的运动，从而让残疾病人实现步行以及跑步，同时位于下端的减震装置在脚掌落地的时候里面的液压油（204）被压缩，里面被压缩的液压油（204）可储存能量并减轻震动，在假肢蹬地的时候液压油（204）里的能量释放能量，推动液压缸活塞（9）往外运动，从而减少运动过程中，尤其是跑步过程中的电量消耗，增加假肢的续航能力。

Claims (3)

1.一种动力型膝关节假肢，其特征是:包括：大腿固定装置（1）、动力系统、膝关节、踝关节、液压减震装置；大腿固定装置（1）由固定圆筒（101）、连接板（102）、主轴轴座（104）组成，固定圆筒（101）内部中空可以套在残疾病人的大腿残肢上，固定圆筒（101）通过连接板（102）和主轴座（104）相连，主轴座（104）两侧分别固定一个大齿轮（2），并且通过膝关节主轴（3）与左右两侧的两个固定侧板（12）相连接，传动轴（5）的两端固定在两侧板的轴孔里，传动轴（5）上通过键连接两个小齿轮（13）和一个斜齿轮（4），两个小齿轮（13）分别与两个大齿轮（2）啮合，两侧板之间固定着固定背板（7），步进减速电机（14）通过螺栓固定在固定背板（7）上，步进减速电机（14）的转轴上通过键连接电机斜齿轮（6），电机斜齿轮（6）与传动轴上（5）的斜齿轮（4）啮合，两固定侧板（12）下端与液压缸缸筒（8）焊接在一起，液压缸活塞（9）通过方向导槽（15）和方向导条（16）嵌套在液压缸缸筒（8）中，方向导槽（15）和方向导条（16）结构可保证液压缸缸筒（8）和液压缸活塞（9）在液压缸收缩伸展的过程中不发生转动，液压缸缸筒（8）和液压缸活塞（9）之间装有液压油（204），液压缸活塞（9）由活塞外壳（201）、活塞杆（202）和踝关节孔座（203）组成，活塞外壳（201）通过活塞杆（202）与踝关节孔座（203）相连，踝关节孔座（203）通过踝关节轴（10）与脚掌（11）相连。
2.根据权利要求1所述的一种动力型膝关节假肢，其特征是：固定圆筒（101）内部中空可以套在残疾病人的大腿残肢上，固定圆筒（101）通过连接板（102）和主轴座（104）相连，主轴座（104）两侧分别固定一个大齿轮（2），并且通过膝关节主轴（3）与左右两侧的两个固定侧板（12）相连接，传动轴（5）的两端固定在两侧板的轴孔里，传动轴（5）上通过键连接两个小齿轮（13）和一个斜齿轮（4），两个小齿轮（13）分别与两个大齿轮（2）啮合，两侧板之间固定着固定背板（7），步进减速电机（14）通过螺栓固定在固定背板（7）上，步进减速电机（14）的转轴上通过键连接电机斜齿轮（6），电机斜齿轮（6）与传动轴上（5）的斜齿轮（4）啮合。
3.根据权利要求1所述的一种动力型膝关节假肢，其特征是：两固定侧板（12）下端与液压缸缸筒（8）焊接在一起，液压缸活塞（9）通过方向导槽（15）和方向导条（16）嵌套在液压缸缸筒（8）中，方向导槽（15）和方向导条（16）结构可保证液压缸缸筒（8）和液压缸活塞（9）在液压缸收缩伸展的过程中不发生转动，液压缸缸筒（8）和液压缸活塞（9）之间装有液压油（204），液压缸活塞（9）由活塞外壳（201）、活塞杆（202）和踝关节孔座（203）组成，活塞外壳（201）通过活塞杆（202）与踝关节孔座（203）相连，踝关节孔座（203）通过踝关节轴（10）与脚掌（11）相连。
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