CN117959048A - 一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，包括：碳纤维结构支撑；踝关节转轴垂直可转动的设置在碳纤维结构支撑上，且踝关节转轴的两侧对称设置有滑槽，用于改变踝关节假肢刚度特性；可移动框架可滑动的设置在碳纤维结构支撑上；两个连杆的一端对称可转动的设置在可移动框架两侧，另一端分别可滑动的设置在两个滑槽内；回复装置设置在可移动框架和碳纤维结构支撑之间，用于可移动框架的限位或蓄力；踝关节转轴的跖屈运动范围为0~45°，背屈运动范围为0~30°。本发明还公开了一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，在人体步态行走的不同周期，能够通过主动模式或被动模式满足长时间使用需求，提高步态对称性。

Description

一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体的是，本发明涉及一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢及其控制方法。

背景技术

目前大多数下肢截肢者使用被动的踝足假肢，这种假肢功能类似于弹簧，可以在行走过程中储存能量，可以实现基本的日常活动。然而，被动踝足假肢同样给截肢患者带来了很多困难，如自行选择的速度低，步行代谢成本高，上下楼，上下坡困难，容易跌倒等。最有效的被动踝足假肢通常由碳纤维构成，并在步态的支撑阶段储存能量，储存的能量在踝关节蹬地时释放，推动截肢者进行下一步。然而，这些“能量储存和返回型（ESR）踝足假肢”有几个主要的局限性。首先，在步态的支撑阶段，ESR足不能恰当地模拟扭矩-角度曲线的非线性形状，这可能会增加胫骨前进的阻力和延长后脚跟与地面接触时间。其次，ESR踝足假肢的刚度通常在平地行走时得到优化，但在其他移动任务时，例如上下楼梯和坡道，在不平整的地形上行走，安静站立时，ESR踝足的刚度可能不是理想的。例如，较高的踝关节刚度可能有利于站立平衡，而较低的刚度和大的活动范围可能更容易在楼梯和坡道上行走。市面上有一些假肢踝足，它们使用复杂的碳纤维弹簧配置，在平地行走时产生更舒适的刚度和阻尼特性，但在生产后通常不可能修改机械性能。

为了提高在斜坡和楼梯上的性能，半主动踝足假肢最近已经成功商业化，它可以改变假体的机械性能，但不能为步态周期增加任何净正机械能，并且可能在一系列任务中改善人体运动生物力学；可变阻尼型踝足假肢，如美国恩德莱Elan Foot，使用液压单元来调节阻尼，可能有助于适应不平整的地面，并改善上下坡的行走生物力学；另一种策略是针对不同的活动调整平衡角，例如奥索的ProprioFoot，更容易进行上下坡和上下楼，这些踝足假肢突出了准被动设计的潜力，这种设计是动力假肢的一种轻量级、坚固、安静和廉价的替代品，然而，此类踝足假肢在步态周期内不存在能量输入，因此无法完全复制步态行走的生物力学，尽管在变阻尼和平衡角方面取得一定进展，但很少有研究聚焦于可以改变其刚度特性的被动踝足假肢。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，能够实时改变关节刚度特性，并能够在步态周期内提供能量。

本发明还设计开发了一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，通过主动模式结合被动模式，能够在站立期实时调节扭矩，为人体行走提供能量。

本发明提供的技术方案为：

一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，包括：

碳纤维结构支撑；以及

踝关节转轴，其垂直可转动的设置在所述碳纤维结构支撑上，且所述踝关节转轴的两侧对称设置有滑槽，用于改变踝关节假肢刚度特性；

可移动框架，其可滑动的设置在所述碳纤维结构支撑上；

两个连杆，其一端对称可转动的设置在所述可移动框架的两侧，另一端分别可滑动的设置在两个滑槽内；

回复装置，其设置在所述可移动框架和碳纤维结构支撑之间，用于所述可移动框架的限位或蓄力；

其中，所述踝关节转轴的跖屈运动范围为0~45°，所述踝关节转轴的背屈运动范围为0~30°。

优选的是，所述碳纤维结构支撑包括：

底板；

两个支撑架，其分别垂直设置在所述底板的两侧；

滑动支撑架，其间隔设置在所述底板的上部。

优选的是，还包括：

踝关节轴承座，其一端垂直可拆卸的设置在所述底板上，另一端与所述踝关节转轴可转动的相连接；

四棱台适配器，其可拆卸的设置在所述踝关节转轴上部。

优选的是，还包括：

梯形丝杠，其可转动的设置在所述两个支撑架之间，且所述梯形丝杠的一端与动力机构相连接；

丝杠螺母，其套设在所述梯形丝杠上，且所述丝杠螺母与所述梯形丝杠螺纹配合；

丝杠螺母座，其与所述丝杠螺母可拆卸的相连接；

其中，所述可移动框架套设在所述梯形丝杠的外侧，所述丝杠螺母座可移动的设置在所述可移动框架内且可选择的卡合在所述可移动框架一端。

优选的是，所述动力机构包括：

无刷直流电机，其固定在所述支撑架上；

联轴器，其设置在所述无刷直流电机和梯形丝杠之间。

优选的是，还包括：

第一微型直线导轨，其固定在所述底板上；

第二微型直线导轨，其固定在所述滑动支撑架下部，且所述第二微型直线导轨与所述第一微型直线导轨对应设置；

第一导轨滑块，其可滑动的设置在所述第一微型直线导轨上；

第二导轨滑块，其可滑动的设置在所述第二微型直线导轨上；

其中，所述丝杠螺母座与所述第一导轨滑块可拆卸的相连接，所述可移动框架与所述第二导轨滑块可拆卸的相连接。

优选的是，所述回复装置包括：

弹簧，其套设在所述梯形丝杠外侧，且所述弹簧设置在所述丝杠螺母座与可移动框架的另一端之间；

其中，当所述踝关节转轴的中轴线与所述踝关节轴承座的中轴线共线时，所述弹簧处于原始状态；当所述踝关节转轴与所述踝关节轴承座之间产生角度的偏移时，所述可移动框架压缩所述弹簧使所述弹簧处于压缩状态。

优选的是，还包括：

足底压力传感器，其设置在所述碳纤维结构支撑靠近踝关节转轴的底部一端；

足尖压力传感器，其设置在所述碳纤维结构支撑远离踝关节转轴的底部另一端。

一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，使用所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，包括如下步骤：

步骤一、采集足底压力值和足尖压力值；

步骤二、判断人体的行走步态周期：

若且/>，则为由站立前期进入站立中期；

若且/>，则为由站立中期进入站立后期；

若且/>，则为由站立后期进入预摆动期；

若、/>且/>，则为由预摆动期进入摆动期；

若且/>，则为由摆动期进入站立前期；

其中，为足底压力值，/>为足尖压力值，/>为人体体重的5%，/>为人体体重的55%，/>为人体体重的4%，/>为人体体重的53%，/>为当前踝关节角度，/>为正常人体踝关节背屈最大角度；

步骤三、若踝关节处于被动模式，则根据人体的行走步态周期，踝关节转动带动可移动框架向靠近踝关节方向移动，可移动框架压缩弹簧，弹簧提供跖屈扭矩或背屈扭矩，以使踝关节实现背屈或跖屈；

若踝关节处于主动模式，则在被动模式基础上，实时调节动力机构的输出扭矩，增加跖屈扭矩或背屈扭矩，控制踝关节实现背屈或跖屈。

优选的是，所述动力机构的输出扭矩满足：

；

式中，为踝关节期望扭矩，/>为人体的行走步态周期的刚度系数，/>为踝关节角速度，/>为期望踝关节角度，/>为期望踝关节角速度，/>为人体的行走步态周期的阻尼系数。

本发明所述的有益效果：

（1）、本发明设计开发的一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，不同于被动踝关节之处在于，其可以实时改变踝关节刚度特性，可以在步态周期内提供能量，这使得该踝关节可以适应各种不同日常活动如上下楼，上下坡，不规则路面等，并且在踝关节蹬地过程中可以提供助力，有利于降低穿戴者能耗、提高步态对称性，该踝关节是主被动混合型踝足假肢，即使电机失去动力，仍可作为被动假肢来使用，满足截肢患者长时间使用需求。

（2）、本发明设计开发的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，通过主动模式结合被动模式，可以在站立期实时调节扭矩，为人体行走提供能量，提高对患者的适应度。

附图说明

图1为本发明所述仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的等轴侧结构示意图。

图2为本发明所述仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的左视结构示意图。

图3为本发明所述碳纤维结构支撑的结构示意图。

图4为本发明所述踝关节轴承座的结构示意图。

图5为本发明所述滑动装置的结构示意图。

图6为本发明所述梯形丝杠的装配结构示意图。

图7为本发明所述踝关节转轴的结构示意图。

图8为本发明所述丝杠螺母座的结构示意图。

图9为本发明所述可移动框架的结构示意图。

图10为本发明所述两个连杆的装配结构示意图。

图11为本发明所述踝关节状态的示意图。

图12为本发明所述人体的行走步态周期的示意图。

图13为本发明所述人体的行走步态周期压力变动值示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明提供的一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，由驱动结构和支撑结构构成。

所述支撑结构包括：碳纤维结构支撑110、2个踝关节轴承座121、四棱台适配器123和滑动装置130。

如图3所示，所述碳纤维结构支撑110包括底板111、两个支撑架112、滑动支撑架114和连接板113，所述两个支撑架112分别垂直设置在所述底板111的两侧，所述连接板113垂直设置在所述底板111上，且所述连接板113设置在两个支撑架112之间，所述连接板113与两个支撑架112平行设置，所述滑动支撑架114的一端与所述连接板113连接，另一端悬空设置，且所述滑动支撑架114与所述底板111平行。

如图4所示，所述2个踝关节轴承座121均包括杆端和球端，所述杆端通过螺钉垂直可拆卸的设置在所述底板111上，使得2个踝关节轴承座121对称间隔设置在所述底板111上，球端与所述踝关节转轴122配合形成转动副。

如图5所示，所述滑动装置130包括第一微型直线导轨131、第一导轨滑块132、第二微型直线导轨133和第二导轨滑块134，第一微型直线导轨131通过螺钉固定在所述底板111上，且第一微型直线导轨131设置在踝关节轴承座121和连接板113之间；第二微型直线导轨133通过螺钉固定在所述滑动支撑架114下部，且所述第二微型直线导轨133与所述第一微型直线导轨131对应设置；在所述第一微型直线导轨131上可滑动的设置有第一导轨滑块132；在所述第二微型直线导轨133上可滑动的设置有第二导轨滑块134。

在本实施例中，为了提高稳定性，所述第一微型直线导轨131的数量为2个。

如图6所示，所述驱动结构包括：踝关节转轴122、两个连杆150、可移动框架140、梯形丝杠160、丝杠螺母162、丝杠螺母座163、动力机构和回复装置180。

如图7所示，所述踝关节转轴122为U型结构，且在踝关节转轴122的中部一体设置有平行于两侧的固定板，在所述固定板的两侧固定设置有转轴，所述2个踝关节轴承座121的球端分别与转轴配合，使得踝关节转轴122可在踝关节轴承座121上转动，所述踝关节转轴122的两侧对称设置有滑槽，所述四棱台适配器123通过螺钉固定在踝关节转轴122的顶部。

所述动力机构通过螺钉固定在远离踝关节轴承座121的支撑架112上，所述梯形丝杠160通过丝杠支撑轴承座161可转动的设置在另一个支撑架112和连接板113之间，且所述梯形丝杠160的一端与动力机构相连接；丝杠螺母162套设在所述梯形丝杠160上，且所述丝杠螺母162与所述梯形丝杠160螺纹配合，用于将梯形丝杠160的转动转换为直线移动；如图8所示，丝杠螺母座163套设在梯形丝杠160外侧，且丝杠螺母座163与所述丝杠螺母162通过螺钉可拆卸的相连接，所述丝杠螺母座163通过螺钉可拆卸的固定在第一导轨滑块132上。

在本实施例中，所述动力机构为无刷直流电机171和联轴器172，所述无刷直流电机171通过螺钉固定在远离踝关节轴承座121的支撑架112上，且所述联轴器172固定在所述无刷直流电机171和梯形丝杠160之间，实现动力的传递。

如图9所示，所述可移动框架140的两端对应设置有通孔，两侧外部对应设置有轴承，且所述可移动框架140通过导轨连接件141与第二导轨滑块134相连接，如图10所示，所述梯形丝杠160可转动的穿过通孔，使得可移动框架140套设在梯形丝杠160的外侧，所述丝杠螺母座163仅可在可移动框架140内移动，即所述丝杠螺母座163可选择的卡合在所述可移动框架140的一端。

所述两个连杆150的一端分别与所述可移动框架140两侧的轴承对应形成转动副，另一端分别通过连杆销轴可移动的设置在所述滑槽内，使得踝关节转轴122可以通过两个连杆150带动可移动框架140在第二微型直线导轨133上移动。

在丝杠螺母座163和可移动框架140的另一端之间设置有回复装置180，用于可移动框架140的蓄力或回位。

在本实施例中，所述回复装置180为弹簧，所述弹簧套设在梯形丝杠160的外侧。

在本实施例中，所述踝关节转轴122的跖屈运动范围为0~45°，所述踝关节转轴122的背屈运动范围为0~30°。

本发明所述仿生变刚度主被动混合型踝足假肢还包括：足底压力传感器191、足尖压力传感器192和踝关节编码器（图中未示出），所述足底压力传感器191设置在所述碳纤维结构支撑110靠近踝关节转轴122的底部一端；足尖压力传感器192设置在所述碳纤维结构支撑110远离踝关节转轴122的底部另一端，所述踝关节编码器设置在踝关节轴承座121与踝关节转轴122的连接处，用于检测踝关节转动角度。

如图11所示，本发明所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的基本驱动原理为：当所述踝关节转轴122的中轴线与所述踝关节轴承座121的中轴线共线时，所述踝关节角度为0度，所述两个连杆150的另一端设置在滑槽的底部，所述弹簧处于原始状态；当所述踝关节转轴122与所述踝关节轴承座121之间产生角度的偏移时，踝关节跖屈或背屈，所述可移动框架140均会向踝关节转轴122方向移动，由于梯形丝杠160的不可反向驱动性（自锁），丝杠螺母座163位置不变，进而所述可移动框架140压缩所述弹簧使所述弹簧处于压缩状态，从而为踝关节提供跖屈扭矩或背屈扭矩，而无刷直流电机171的作用共有三个：一是在站立期实时调节参数，保证踝关节支撑顺应性；二是在蹬地过程为踝关节提供动力；三是改变踝足假肢刚度。

本发明设计开发的一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，不同于被动踝关节之处在于，其可以实时改变踝关节刚度特性，可以在步态周期内提供能量，这使得该踝关节可以适应各种不同日常活动如上下楼，上下坡，不规则路面等，并且在踝关节蹬地过程中可以提供助力，有利于降低穿戴者能耗、提高步态对称性，该踝关节是主被动混合型踝足假肢，即使电机失去动力，仍可作为被动假肢来使用，满足截肢患者长时间使用需求。

如图12所示，人体的行走步态周期可分为站立期和摆动期，站立期和摆动期因控制方案的不同可分成多个不同的子阶段。其中，站立期分为站立前期、站立中期、站立后期；摆动期可分为摆动屈曲期和摆动伸展期，站立前期是指从足底接触地面到身体重量转移至支撑腿的阶段，此阶段踝关节在脚跟触地后跖屈；站立中期是指胫骨绕固定足并随运动方向移动的过程，此阶段踝关节由跖屈变为背屈；站立后期是指身体重心从足后和足底中部转移到足底前部之间的过程，此阶段踝关节仍保持背屈；预摆动期是指重心转移到对侧腿的过程，此阶段踝关节会有蹬地动作，踝关节迅速由背屈变为跖屈；摆动屈曲期是指脚尖离地后至膝关节屈曲达到最大屈曲角度的过程；摆动伸展期是指膝关节由屈曲最大角度至伸直的过程，在摆动阶段，踝关节迅速背屈至平足，使足尖与地面留出缝隙，随后轻微跖屈，为着地做准备。

本发明还提供了一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤一、通过足底压力传感器和足尖压力传感器采集足底压力值和足尖压力值；

步骤二、如图13所示，判断人体的行走步态周期：

若且/>，则由站立前期进入站立中期；

若且/>，则由站立中期进入站立后期；

若且/>，则由站立后期进入预摆动期；

若、/>且/>，则由预摆动期进入摆动期；

若且/>，则由摆动期进入站立前期；

其中，为足底压力值，/>为足尖压力值，/>为人体体重的5%，/>为人体体重的55%，/>为人体体重的4%，/>为人体体重的53%，实际数值因穿戴者体重变化会有所调整，/>为当前踝关节角度，/>为参考正常人体的踝关节背屈最大角度，一般为20°，在实际控制过程中会有所调整。

步骤三、若踝关节处于被动模式，则根据人体的行走步态周期，踝关节转动带动可移动框架向靠近踝关节方向移动，可移动框架压缩弹簧，弹簧提供跖屈扭矩或背屈扭矩，以使踝关节实现背屈或跖屈，具体包括：

在站立阶段，初始位置（踝关节角度为0），两个连杆上端转轴位于滑槽底端；在站立前期，脚跟触地后，踝关节跖屈，通过连杆拉动可移动框架左移，由于梯形丝杠自锁，丝杠螺母座连同丝杠螺母保持初始位置不变，可移动框架的左移会压缩弹簧，为踝关节提供跖屈扭矩；随后进入站立中期，随着人重心前移，踝关节会从跖屈逐渐变为背屈，首先在弹簧回弹作用下，连杆拉动滑槽底端恢复初始位置，随后踝关节开始背屈，通过连杆拉动可移动框架左移，由于梯形丝杠自锁，丝杠螺母座连同丝杠螺母保持初始位置不变，可移动框架的左移会压缩弹簧，为踝关节提供背屈扭矩；在站立后期，踝关节保持背屈；在预摆动期，在弹簧回弹作用下，踝关节有跖屈趋势；在整个摆动阶段，踝关节保持初始位置。

若踝关节处于主动模式，在站立前、中、后期的被动模式基础上，无刷直流电机实时调节扭矩输出，保持踝关节与地面接触的支撑顺应性；在预摆动期，在弹簧回弹作用基础之上，无刷直流电机驱动梯形丝杠旋转，带动丝杠螺母沿弹簧回弹方向迅速移动，提供跖屈扭矩，为踝关节蹬地过程助力；在摆动期，无刷直流电机调节连杆销轴在滑槽中的位置，从而改变踝关节刚度特性，为下个步态做准备，适应不同环境和日常活动。

无刷直流电机在划分的每个步态阶段中，分别对应阻抗控制律：

；

式中，为踝关节期望扭矩，/>为人体的行走步态周期的刚度系数，/>为踝关节角速度，/>为期望踝关节角度，/>为期望踝关节角速度，/>为人体的行走步态周期的阻尼系数；

通过踝关节期望扭矩能够获得无刷直流电机的期望输出扭矩。

通过调节每个步态周期的刚度系数、阻尼系数/>及期望踝关节角度/>，使得踝关节在与地面接触时保持支撑顺应性；同样，通过增加/>、/>参数值，阻抗控制结构保持不变的情况下，用作位置控制，在预摆动期，踝关节背屈准备蹬地时，无刷直流电机迅速恢复至初始位置并提供跖屈力矩；在摆动期，无刷直流电机驱动两个连杆，进而改变连杆销轴在滑槽的位置，改变踝关节刚度特性，适应不同环境和日常活动。

在本实施例中，所述每个步态周期的刚度系数和阻尼系数均通过经验调节。

本发明设计开发的一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，通过主动模式结合被动模式，可以在站立期实时调节扭矩，为人体行走提供能量，提高对患者的适应度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，包括：

碳纤维结构支撑；以及

踝关节转轴，其垂直可转动的设置在所述碳纤维结构支撑上，且所述踝关节转轴的两侧对称设置有滑槽，用于改变踝关节假肢刚度特性；

可移动框架，其可滑动的设置在所述碳纤维结构支撑上；

两个连杆，其一端对称可转动的设置在所述可移动框架的两侧，另一端分别可滑动的设置在两个滑槽内；

回复装置，其设置在所述可移动框架和碳纤维结构支撑之间，用于所述可移动框架的限位或蓄力；

其中，所述踝关节转轴的跖屈运动范围为0~45°，所述踝关节转轴的背屈运动范围为0~30°。

2.如权利要求1所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，所述碳纤维结构支撑包括：

底板；

两个支撑架，其分别垂直设置在所述底板的两侧；

滑动支撑架，其间隔设置在所述底板的上部。

3.如权利要求2所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，还包括：

踝关节轴承座，其一端垂直可拆卸的设置在所述底板上，另一端与所述踝关节转轴可转动的相连接；

四棱台适配器，其可拆卸的设置在所述踝关节转轴上部。

4.如权利要求3所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于， 还包括：

梯形丝杠，其可转动的设置在所述两个支撑架之间，且所述梯形丝杠的一端与动力机构相连接；

丝杠螺母，其套设在所述梯形丝杠上，且所述丝杠螺母与所述梯形丝杠螺纹配合；

丝杠螺母座，其与所述丝杠螺母可拆卸的相连接；

其中，所述可移动框架套设在所述梯形丝杠的外侧，所述丝杠螺母座可移动的设置在所述可移动框架内且可选择的卡合在所述可移动框架一端。

5.如权利要求4所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，所述动力机构包括：

无刷直流电机，其固定在所述支撑架上；

联轴器，其设置在所述无刷直流电机和梯形丝杠之间。

6.如权利要求5所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，还包括：

第一微型直线导轨，其固定在所述底板上；

第二微型直线导轨，其固定在所述滑动支撑架下部，且所述第二微型直线导轨与所述第一微型直线导轨对应设置；

第一导轨滑块，其可滑动的设置在所述第一微型直线导轨上；

第二导轨滑块，其可滑动的设置在所述第二微型直线导轨上；

其中，所述丝杠螺母座与所述第一导轨滑块可拆卸的相连接，所述可移动框架与所述第二导轨滑块可拆卸的相连接。

7.如权利要求6所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，所述回复装置包括：

弹簧，其套设在所述梯形丝杠外侧，且所述弹簧设置在所述丝杠螺母座与可移动框架的另一端之间；

其中，当所述踝关节转轴的中轴线与所述踝关节轴承座的中轴线共线时，所述弹簧处于原始状态；当所述踝关节转轴与所述踝关节轴承座之间产生角度的偏移时，所述可移动框架压缩所述弹簧使所述弹簧处于压缩状态。

8.如权利要求7所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，还包括：

足底压力传感器，其设置在所述碳纤维结构支撑靠近踝关节转轴的底部一端；

足尖压力传感器，其设置在所述碳纤维结构支撑远离踝关节转轴的底部另一端。

9.一种仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，使用如权利要求1-8任意一项所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、采集足底压力值和足尖压力值；

步骤二、判断人体的行走步态周期：

若且/>，则为由站立前期进入站立中期；

若且/>，则为由站立中期进入站立后期；

若且/>，则为由站立后期进入预摆动期；

若、/>且/>，则为由预摆动期进入摆动期；

若且/>，则为由摆动期进入站立前期；

其中，为足底压力值，/>为足尖压力值，/>为人体体重的5%，/>为人体体重的55%，为人体体重的4%，/>为人体体重的53%，/>为当前踝关节角度，/>为正常人体踝关节背屈最大角度；

步骤三、若踝关节处于被动模式，则根据人体的行走步态周期，踝关节转动带动可移动框架向靠近踝关节方向移动，可移动框架压缩弹簧，弹簧提供跖屈扭矩或背屈扭矩，以使踝关节实现背屈或跖屈；

若踝关节处于主动模式，则在被动模式基础上，实时调节动力机构的输出扭矩，增加跖屈扭矩或背屈扭矩，控制踝关节实现背屈或跖屈。

10.如权利要求9所述的仿生变刚度主被动混合型踝足假肢的控制方法，其特征在于，所述动力机构的输出扭矩满足：

；

式中，为踝关节期望扭矩，/>为人体的行走步态周期的刚度系数，/>为踝关节角速度，/>为期望踝关节角度，/>为期望踝关节角速度，/>为人体的行走步态周期的阻尼系数。