CN108210132A - 一种单源仿生动力膝关节及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单源仿生动力膝关节及其实现方法。本发明采用两个转动方向相反的传动同步齿轮以及三个锥齿轮实现运动反向，在屈膝过程中，大腿传动同步齿轮传递力而小退传动同步齿轮只转动不传递力，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节屈膝动作模式，同样在伸膝过程中，小腿传动同步齿轮传递力而大退传动同步齿轮只转动不传递力，实现了从小腿传动运动给大腿的膝关节伸膝动作模式；在使用者行走过程中，能够充分考虑膝关节周围肌肉群的力学传递过程，符合仿生学要求，促进膝关节健康恢复；本发明在实现仿生模式需求的基础上，仅采用一个电机提供动力源实现了伸膝动作与屈膝动作，此外还实现了伸膝和屈膝动作切换控制的连续性。

Description

一种单源仿生动力膝关节及其实现方法

技术领域

本发明涉及康复及智能仿生机器人领域，具体涉及一种单源仿生动力膝关节及其实现方法。

背景技术

由于年龄增长、肌肉损伤、神经损伤、残障等原因，有很大一部分人的膝关节存在运动功能障碍。为了恢复他们的运动能力，促进膝关节的健康恢复，可以使用动力膝关节装置(也称为外骨骼膝关节机器人、膝关节助力机器人等)，从而为受损膝关节提供动力支持。

人体的膝关节周围的多块肌肉，可以促使膝关节完成伸/屈等动作，其中伸膝肌的肌肉运动群主要是股四头肌(大腿正面)，屈膝肌主要包括了腘绳肌(大腿背面)、腓肠肌(小腿背面)。对于腓肠肌来说，近固定(靠近膝关节)时，足跖屈，屈小腿；远固定(靠近踝关节)时，拉大腿向后，协助伸膝。对于健康人群来说，其行走过程中膝关节的伸/屈主要是依赖于大腿的股四头肌及腘绳肌，腓肠肌是一个辅助作用，及膝关节的动力主要依赖于大腿；而对于膝关节受损人群来说，在膝关节伸的过程中较依靠小腿腓肠肌往上传递动力。

现在的动力膝关节设计中大多数采用一个电机，其动力旋转关节的输出轴中心穿过膝关节中心，较少考虑膝关节动力是从大腿往小腿传递，或者小腿往大腿传递，即使用者力学发生仿生学机制；亦或采用两个电机，进行分别切换工作，分别实现大腿往小腿传递动力及小腿往大腿传递动力，但是此时需要采用两个动力源。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，设计动力膝关节能够更符合使用者使用的仿生学需求，进一步促进动力膝关节对患者的动力支持和康复恢复作用，同时实现更简化的结构配置，本发明提出一种单源仿生动力膝关节及其实现方法。

本发明的一个目的在于提出一种单源仿生动力膝关节。

本发明的单源仿生动力膝关节包括：电机输出轴、小腿传动同步齿轮、同步带、小腿传动单向轴承、小腿连接轴、小腿膝关节啮合齿轮、大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮、电机、大腿连接架、小腿连接架、轴承组件以及膝关节支架；其中，电机连接电机输出轴；电机输出轴与大腿传动同步齿轮的内圈过盈配合；大腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，大腿传动单向轴承的外圈与大腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；第二大腿连接轴的顶端与大腿传动单向轴承的内圈过盈配合；第二大腿连接轴的底端与第三锥齿轮过盈配合；第三锥齿轮与第二锥齿轮的顶端90°齿轮啮合；第二锥齿轮的底端与第一锥齿轮90°齿轮啮合；第一锥齿轮与第一大腿连接轴的顶端过盈配合；第一大腿连接轴的底端与大腿膝关节啮合齿轮的内圈过盈配合；大腿膝关节啮合齿轮与小腿膝关节啮合齿轮通过齿轮啮合；小腿膝关节啮合齿轮的内圈与小腿连接轴的底端过盈配合；小腿连接轴的顶端与小腿传动单向轴承的内圈过盈配合；小腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，小腿传动单向轴承的外圈与小腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；小腿传动同步齿轮与大腿传动同步齿轮的外圈与同步带啮合；大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一和三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮以及电机输出轴均共轴，以电机输出轴为大腿中心轴；小腿传动同步齿轮、小腿传动单向轴承、小腿连接轴和小腿膝关节啮合齿轮均共轴，小腿连接轴为小腿中心轴；大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；小腿传动同步齿轮、大腿传动同步齿轮、第一至第三锥齿轮、小腿连接轴的中部分别通过轴承组件安装固定在膝关节支架上；电机安装在膝关节支架上；大腿膝关节啮合齿轮与大腿连接架固定连接；小腿膝关节啮合齿轮与小腿连接架固定连接。

大腿连接架包括大腿固定连杆和大腿固定绷带；其中，大腿固定连杆的一端与大腿膝关节啮合齿轮固定连接，另一端设置大腿固定绷带，通过大腿固定绷带固定在大腿上。

小腿连接架包括小腿固定连杆和小腿固定绷带；其中，小腿固定连杆的一端与小腿膝关节啮合齿轮固定连接，另一端设置小腿固定绷带，通过小腿固定绷带固定在小腿上。

膝关节支架包括：膝关节外壳支架、电机固定端盖、轴承固定端盖和固定梁；其中，电机固定端盖与膝关节外壳支架固定连接；轴承固定端盖与膝关节外壳支架固定连接；固定梁与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合连接；固定梁设置在第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮和第二大腿连接轴与小腿连接轴之间，以固定大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；电机固定在电机固定端盖上。大腿中心轴与小腿中心轴与使用者的大腿和小腿所在平面垂直。

轴承组件包括第一至第六深沟球轴承；其中，小腿传动同步齿轮的外圈与第一深沟球轴承的内圈过盈配合；大腿传动同步齿轮的外圈与第二深沟球轴承的内圈过盈配合；小腿连接轴的中部与第三深沟球轴承的内圈过盈配合；第一至第三锥齿轮的外圈分别与第四至第六深沟球轴承的内圈过盈配合；第一深沟球轴承的外圈与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合，并通过轴承固定端盖压紧；第二深沟球轴承的外圈与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合，并通过电机固定端盖压紧；第三深沟球轴承的外圈与固定梁的安装孔通过过盈配合连接；第四至第六深沟球轴承的外圈分别与固定梁的安装孔过盈配合连接。

小腿传动单向轴承与大腿传动单向轴承均只能在一个方向上转动时传递力，而在相反的方向上转动时不传递力，二者的转动方向相反。大腿传动单向轴承在第一方向转动时传递力而在第二方向转动时不传递力，同时，小腿传动单向轴承在第二方向转动时传递力而在第一方向转动时不传递力。第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向；或者，第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。

本发明的另一个目的在于提供一种单源仿生动力膝关节的实现方法。

本发明的单源仿生动力膝关节的实现方法，包括膝关节屈膝运动和膝关节伸膝运动：

一、膝关节屈膝运动：

1)电机工作带动电机输出轴沿第一方向转动；

2)电机输出轴把运动传递给大腿同步传动齿轮；

3)大腿同步传动齿轮带动大腿传动单向轴承的内圈沿第一方向转动运动；

4)大腿传动单向轴承的第一方向转动通过第二大腿连接轴传递至第三锥齿轮；

5)第一方向转动通过第三至第一锥齿轮，实现换向的第二方向转动的主动运动；

6)第一锥齿轮的第二方向转动的主动运动通过第一大腿连接轴传递至大腿膝关节啮合齿轮；

7)大腿膝关节啮合齿轮带动小腿膝关节啮合齿轮做第一方向的反向转动，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节屈膝动作模式；

8)此时，小腿传动单向轴承的内圈和外圈同时沿第一方向转动且速度相等，传递运动但不传递力；

二、膝关节伸膝运动：

1)电机工作带动电机输出轴沿第二方向转动；

2)电机输出轴把运动传递给大腿同步传动齿轮；

3)大腿同步传动齿轮通过同步带带动小腿传动同步齿轮沿第二方向转动；

4)小腿同步传动齿轮带动小腿传动单向轴承的内圈第二方向转动运动；

5)小腿传动单向轴承的第二方向转动通过小腿连接轴传递至小腿膝关节啮合齿轮；

6)小腿膝关节啮合齿轮带动大腿膝关节啮合齿轮做第一方向的反向转动，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节伸膝动作模式；

7)此时，大腿传动单向轴承的内圈与外圈同时沿第二方向转动且速度相等，传递运动但不传递力。

小腿传动单向轴承与大腿传动单向轴承均只能在一个方向上转动时传递力，而在相反的方向上转动时不传递力，二者的转动方向相反。大腿传动单向轴承在第一方向转动时传递力而在第二方向转动时不传递力，同时，小腿传动单向轴承在第二方向转动时传递力而在第一方向转动时不传递力。第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向；或者，第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。

本发明的优点：

本发明采用两个转动方向相反的传动同步齿轮以及三个锥齿轮实现运动反向，在屈膝过程中，大腿传动同步齿轮传递力而小退传动同步齿轮只转动不传递力，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节屈膝动作模式，同样在伸膝过程中，小腿传动同步齿轮传递力而大退传动同步齿轮只转动不传递力，实现了从小腿传动运动给大腿的膝关节伸膝动作模式；在使用者行走过程中，能够充分考虑膝关节周围肌肉群的力学传递过程，符合仿生学要求，促进膝关节健康恢复；本发明在实现仿生模式需求的基础上，仅采用一个电机提供动力源实现了膝关节的小腿带动大腿的伸膝动作与大腿带动小腿的屈膝动作，此外单电机提供动力的优势还在于实现伸膝和屈膝动作切换控制的连续性。

附图说明

图1为本发明的单源仿生动力膝关节的一个实施例的示意图，其中，(a)为前视图，(b)为后视图，(c)为沿图(a)中A-A’线的剖面图；

图2为本发明的单源仿生动力膝关节的原理图；

图3为本发明的单源仿生动力膝关节的工作原理图，其中，(a)为屈膝运动的原理图，(b)为伸膝运动的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，本实施例的单源仿生动力膝关节包括：电机输出轴1、小腿传动同步齿轮2、同步带3、小腿传动单向轴承5、小腿连接轴6、小腿膝关节啮合齿轮7、大腿膝关节啮合齿轮10、第一大腿连接轴11、第一至第三锥齿轮12～14、第二大腿连接轴15、大腿传动单向轴承16、大腿传动同步齿轮18、电机19、大腿连接架、小腿连接架、轴承组件以及膝关节支架；其中，电机连接电机输出轴1；电机输出轴1与大腿传动同步齿轮18的内圈过盈配合；大腿传动同步齿轮18的底部具有凹陷，大腿传动单向轴承16的外圈与大腿传动同步齿轮18的凹陷的内圈过盈配合；第二大腿连接轴15的顶端与大腿传动单向轴承16的内圈过盈配合；第二大腿连接轴15的底端与第三锥齿轮14过盈配合；第三锥齿轮14与第二锥齿轮13的顶端90°齿轮啮合；第二锥齿轮13的底端与第一锥齿轮90°齿轮啮合；第一锥齿轮12与第一大腿连接轴11的顶端过盈配合；第一大腿连接轴11的底端与大腿膝关节啮合齿轮10的内圈过盈配合；大腿膝关节啮合齿轮10与小腿膝关节啮合齿轮7通过齿轮啮合；小腿膝关节啮合齿轮7的内圈与小腿连接轴6的底端过盈配合；小腿连接轴6的顶端与小腿传动单向轴承5的内圈过盈配合；小腿传动同步齿轮2的底部具有凹陷，小腿传动单向轴承5的外圈与小腿传动同步齿轮2的凹陷的内圈过盈配合；小腿传动同步齿轮2与大腿传动同步齿轮18的外圈与同步带3啮合；大腿膝关节啮合齿轮10、第一大腿连接轴11、第一和三锥齿轮、第二大腿连接轴15、大腿传动单向轴承16、大腿传动同步齿轮18以及电机输出轴1均共轴，以电机输出轴1为大腿中心轴；小腿传动同步齿轮2、小腿传动单向轴承5、小腿连接轴6和小腿膝关节啮合齿轮7均共轴，小腿连接轴6为小腿中心轴；大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；小腿传动同步齿轮2、大腿传动同步齿轮18、第一至第三锥齿轮12～14、小腿连接轴6的中部分别通过轴承组件安装固定在膝关节支架上；电机19安装在膝关节支架上；大腿膝关节啮合齿轮10与大腿连接架固定连接；小腿膝关节啮合齿轮7与小腿连接架固定连接。

大腿连接架包括大腿固定连杆25和大腿固定绷带26；其中，大腿固定连杆的一端与大腿膝关节啮合齿轮10固定连接，另一端设置大腿固定绷带，通过大腿固定绷带固定在大腿上。

小腿连接架包括小腿固定连杆23和小腿固定绷带22；其中，小腿固定连杆的一端与小腿膝关节啮合齿轮7固定连接，另一端设置小腿固定绷带，通过小腿固定绷带固定在大腿上。

膝关节支架包括：膝关节外壳支架24、电机固定端盖20、轴承固定端盖21和固定梁31；其中，电机固定端盖20与膝关节外壳支架固定连接；轴承固定端盖21与膝关节外壳支架24固定连接；固定梁31与膝关节外壳支架24的安装孔过盈配合连接；固定梁31设置在第一大腿连接轴11、第一至第三锥齿轮和第二大腿连接轴15与小腿连接轴6之间，以固定大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；电机19固定在电机固定端盖20上。

轴承组件包括第一至第六深沟球轴承；其中，小腿传动同步齿轮2的外圈与第一深沟球轴承33的内圈过盈配合；大腿传动同步齿轮18的外圈与第二深沟球轴承27的内圈过盈配合；小腿连接轴6的中部与第三深沟球轴承32的内圈过盈配合；第一锥齿轮12的外圈与第四深沟球轴承29的内圈过盈配合，第二锥齿轮13的外圈与第五深沟球轴承28的内圈过盈配合，第三锥齿14轮的外圈与第六深沟球轴承30的内圈过盈配合；第一深沟球轴承33的外圈与膝关节外壳支架24的安装孔过盈配合，并通过轴承固定端盖21压紧；第二深沟球轴承27的外圈与膝关节外壳支架安装孔过盈配合，并通过电机固定端盖20压紧；第三深沟球轴承32的外圈与固定梁31的安装孔通过过盈配合连接；第四至第六深沟球轴承的外圈分别与固定梁的安装孔过盈配合连接。

本实施例的单源仿生动力膝关节的实现方法，包括膝关节屈膝运动和膝关节伸膝运动：

一、膝关节屈膝运动，如图3(a)所示：

1)电机19工作带动电机输出轴1逆时针转动；

2)电机输出轴1把运动传递给大腿同步传动齿轮；

3)大腿同步传动齿轮带动大腿传动单向轴承16的外圈逆时针转动，并通过中间的咬合机构的啮合带动大腿传动单向轴承16的内圈逆时针转动运动；

4)大腿传动单向轴承16的逆时针转动通过第二大腿连接轴15传递至第三锥齿轮；

5)逆时针转动运动通过第三至第一锥齿轮，实现换向的顺时针的主动运动；

6)第一锥齿轮的顺时针的主动运动通过第一大腿连接轴11传递至大腿膝关节啮合齿轮10；

7)大腿膝关节啮合齿轮10带动小腿膝关节啮合齿轮7做逆时针的反向转动，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节屈膝动作模式；

8)此时，小腿传动单向轴承5的内圈和外圈均为逆时针转动且速度相等，传递运动但不传递力；

二、膝关节伸膝运动，如图3(b)所示：

1)电机19工作带动电机输出轴1顺时针转动；

2)电机输出轴1把运动传递给大腿同步传动齿轮；

3)大腿同步传动齿轮通过同步带3带动小腿传动同步齿轮2顺时针转动；

4)小腿同步传动齿轮带动小腿传动单向轴承5的外圈顺时针转动，并通过中间的咬合机构的啮合带动小腿传动单向轴承5的内圈顺时针转动运动；

5)小腿传动单向轴承5的顺时针转动通过小腿连接轴6传递至小腿膝关节啮合齿轮7；

6)小腿膝关节啮合齿轮7带动大腿膝关节啮合齿轮10做逆时针的反向转动，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节伸膝动作模式；

7)此时，大腿传动单向轴承16的内圈与外圈均为顺时针转动且速度相等，传递运动但不传递力。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述单源仿生动力膝关节包括：电机输出轴、小腿传动同步齿轮、同步带、小腿传动单向轴承、小腿连接轴、小腿膝关节啮合齿轮、大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮、电机、大腿连接架、小腿连接架、轴承组件以及膝关节支架；其中，所述电机连接电机输出轴；所述电机输出轴与大腿传动同步齿轮的内圈过盈配合；所述大腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，大腿传动单向轴承的外圈与大腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；所述第二大腿连接轴的顶端与大腿传动单向轴承的内圈过盈配合；所述第二大腿连接轴的底端与第三锥齿轮过盈配合；所述第三锥齿轮与第二锥齿轮的顶端90°齿轮啮合；所述第二锥齿轮的底端与第一锥齿轮90°齿轮啮合；所述第一锥齿轮与第一大腿连接轴的顶端过盈配合；所述第一大腿连接轴的底端与大腿膝关节啮合齿轮的内圈过盈配合；所述大腿膝关节啮合齿轮与小腿膝关节啮合齿轮通过齿轮啮合；所述小腿膝关节啮合齿轮的内圈与小腿连接轴的底端过盈配合；所述小腿连接轴的顶端与小腿传动单向轴承的内圈过盈配合；所述小腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，小腿传动单向轴承的外圈与小腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；所述小腿传动同步齿轮与大腿传动同步齿轮的外圈与同步带啮合；所述大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一和三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮以及电机输出轴均共轴，以电机输出轴为大腿中心轴；所述小腿传动同步齿轮、小腿传动单向轴承、小腿连接轴和小腿膝关节啮合齿轮均共轴，小腿连接轴为小腿中心轴；大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；所述小腿传动同步齿轮、大腿传动同步齿轮、第一至第三锥齿轮、小腿连接轴的中部分别通过轴承组件安装固定在膝关节支架上；所述电机安装在膝关节支架上；所述大腿膝关节啮合齿轮与大腿连接架固定连接；所述小腿膝关节啮合齿轮与小腿连接架固定连接。

2.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述大腿连接架包括大腿固定连杆和大腿固定绷带；其中，所述大腿固定连杆的一端与大腿膝关节啮合齿轮固定连接，另一端设置大腿固定绷带，通过大腿固定绷带固定在大腿上。

3.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述小腿连接架包括小腿固定连杆和小腿固定绷带；其中，所述小腿固定连杆的一端与小腿膝关节啮合齿轮固定连接，另一端设置小腿固定绷带，通过小腿固定绷带固定在小腿上。

4.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述膝关节支架包括：膝关节外壳支架、电机固定端盖、轴承固定端盖和固定梁；其中，所述电机固定端盖与膝关节外壳支架固定连接；轴承固定端盖与膝关节外壳支架固定连接；所述固定梁与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合连接；所述固定梁设置在第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮和第二大腿连接轴与小腿连接轴之间，以固定大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；所述电机固定在电机固定端盖上。

5.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述轴承组件包括第一至第六深沟球轴承；其中，所述小腿传动同步齿轮的外圈与第一深沟球轴承的内圈过盈配合；所述大腿传动同步齿轮的外圈与第二深沟球轴承的内圈过盈配合；所述小腿连接轴的中部与第三深沟球轴承的内圈过盈配合；所述第一至第三锥齿轮的外圈分别与第四至第六深沟球轴承的内圈过盈配合；所述第一深沟球轴承的外圈与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合，并通过轴承固定端盖压紧；所述第二深沟球轴承的外圈与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合，并通过电机固定端盖压紧；所述第三深沟球轴承的外圈与固定梁的安装孔通过过盈配合连接；所述第四至第六深沟球轴承的外圈分别与固定梁的安装孔过盈配合连接。

6.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述小腿传动单向轴承与大腿传动单向轴承均只能在一个方向上转动时传递力，而在相反的方向上转动时不传递力，二者的转动方向相反。

7.如权利要求6所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述大腿传动单向轴承在第一方向转动时传递力而在第二方向转动时不传递力，同时，小腿传动单向轴承在第二方向转动时传递力而在第一方向转动时不传递力。

8.如权利要求6所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向；或者，第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。

9.一种如图权利要求1所述的单源仿生动力膝关节的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤：

一、膝关节屈膝运动：

1)电机工作带动电机输出轴沿第一方向转动；

2)电机输出轴把运动传递给大腿同步传动齿轮；

3)大腿同步传动齿轮带动大腿传动单向轴承的内圈沿第一方向转动运动；

4)大腿传动单向轴承的第一方向转动通过第二大腿连接轴传递至第三锥齿轮；

5)第一方向转动通过第三至第一锥齿轮，实现换向的第二方向转动的主动运动；

6)第一锥齿轮的第二方向转动的主动运动通过第一大腿连接轴传递至大腿膝关节啮合齿轮；

7)大腿膝关节啮合齿轮带动小腿膝关节啮合齿轮做第一方向的反向转动，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节屈膝动作模式；

8)此时，小腿传动单向轴承的内圈和外圈同时沿第一方向转动且速度相等，传递运动但不传递力；

二、膝关节伸膝运动：

1)电机工作带动电机输出轴沿第二方向转动；

2)电机输出轴把运动传递给大腿同步传动齿轮；

3)大腿同步传动齿轮通过同步带带动小腿传动同步齿轮沿第二方向转动；

4)小腿同步传动齿轮带动小腿传动单向轴承的内圈第二方向转动运动；

5)小腿传动单向轴承的第二方向转动通过小腿连接轴传递至小腿膝关节啮合齿轮；

6)小腿膝关节啮合齿轮带动大腿膝关节啮合齿轮做第一方向的反向转动，实现了从大腿传动运动给小腿的膝关节伸膝动作模式；

7)此时，大腿传动单向轴承的内圈与外圈同时沿第二方向转动且速度相等，传递运动但不传递力。