CN200994838Y - 膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸，包括活塞缸套，活塞盘，活塞杆，固定活塞，单向阀，数字针阀，固定活塞设置在活塞缸套的中间，将活塞缸套分成上、下二个腔室，每个腔室中设有一个活塞盘，活塞杆一端穿过固定活塞后与下腔室中的活塞盘固定连接，活塞杆另一端与上腔室中的活塞盘固定连接后穿出活塞端盖，固定活塞上开有二个连通上、下腔室的液压油通道，位于上、下腔室中的液压油通道口内交叉设有一个单向阀，固定活塞二侧分别设有穿入液压油通道的数字针阀并与固定活塞上的两个液压油通道相连接，用于直接控制上下两个液压腔的流量。该阻尼缸积小，双活塞结构能保证上下两液压腔的容积变化相同，从而实现活塞杆运动的稳定性。

Description

膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸

技术领域

本实用新型涉及一种电控液压阻尼缸，尤其是一种用于膝上下肢假肢的电控液压阻尼缸。

背景技术

传统带锁定器或可承重自锁膝关节假腿，其运动状态不易改变，特别是在摆动过程中不能控制膝关节的阻尼来控制摆动速度变化，因此无法模拟人体正常步态，且不能很好地适应下坡、下楼梯、绊倒等复杂环境。随着计算机技术的进步，膝上假肢在近年来不断改进。智能膝上假肢由于采用微处理器控制，能够自动调节膝关节阻尼，从而近似模拟人腿步态。如何使假腿能够自动地、全时相地模拟任何步态，完成人腿的所有功能，并与残疾人有机集成，是当今高级智能假腿的研究方向。为了解决传统人工腿不行速度不能自然、随意跟随步行者不行速度的变化而变化的问题，日本学者中川昭夫在1986年首先构想了一种基于微处理器的膝关节。这种膝关节可通过微处理器控制电机调节气缸回路针阀开度来调节气缸阻尼，从而控制摆动相步态。最近冰岛OSSUR公司研制了一种应用电磁流变技术控制关节阻尼的新型智能膝上假肢(见国际专利W001/54630)，这种假肢主要是在高速微电脑和阻尼器上进行了改进。因而能实现更多的步速控制。目前，世界上假肢的阻尼控制主要采用机械摩擦、液压、气压和磁流变技术，其中现今绝大部分使用液压与气压缸作为阻尼元件。由于液压缸具有步态的摆动相与支撑相同时控制功能，且控制步态稳定性好，因而在智能假肢中大量使用。专利CN2614648Y设计了一种安全自动控制膝关节，液压缸，CN1074109A发明了一种智能下肢假肢采用的圆筒形中空活塞式液压缸，上述几种液压缸有的不能使用微机进行控制，有些结构复杂，成本高且使用不便。若能发明一种实现结构简单、尺寸紧凑且能实现双向阻尼控制的电控液压缸，将对提高智能下肢假肢的性能具有重要作用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种体积小，能双向阻尼控制液压膝关节的膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸，包括活塞缸套，活塞盘，活塞杆，固定活塞，单向阀，两个与步进电机相连的数字针阀，固定活塞设置在活塞缸套的中间，将活塞缸套分成上、下二个腔室，每个腔室中各设有一个活塞盘，活塞杆一端穿过固定活塞后与下腔室中的活塞盘固定连接，活塞杆另一端与上腔室中的活塞盘固定连接后穿出活塞端盖，双移动活塞盘(1)用于保证上下两液压腔的容积变化相同，固定活塞上开有二个连通上、下腔室的液压油通道，位于上、下腔室中的液压油通道口内交叉设有一个单向阀，固定活塞二侧分别设有穿入液压油通道的数字针阀并与固定活塞上的两个液压油通道相连接，用于直接控制上下两个液压腔的流量。

伸出活塞端盖的活塞杆外部套装有一个带调整螺母的助伸弹簧。

本实用新型把双向阻尼控制液压膝关节的控制执行机构设计成一体化结构，可减少体积。由于液压油是一种不可压缩的介质，这里采用了一种中间活塞固定，活塞杆两端各采用一个活动活塞的结构，这样在活塞杆随膝关节屈曲而上下运动时，两个液压腔相互流动的液压油不会像一般单活塞液压缸那样因为两腔活塞杆的体积差而差生产生行程干扰。此外，在液压缸活塞杆的缸外段增加一根弹簧，弹簧上部用一螺母旋转压缩弹簧，通过调整弹簧的助伸力，产生假肢伸展时的助力。

附图说明

图1是电控液压阻尼缸结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，固定活塞3安装在活塞缸套5的中间，两个步进电机数字针阀2装在活塞缸套5的中部凸台上，两个节流阀的阀杆分别与固定活塞3上的两个液压油通道10相连，直接控制上下两个液压腔的流量，两个液压通道10中均装有单向阀4。固定活塞3与活塞缸套5用螺钉固定连接，而液压缸活塞杆6两端分别连接了一个活塞盘1，活塞盘1能与活塞杆6一同滑动，活塞缸套5通过螺丝与活塞端盖7连接，在活塞杆6外部套装有一个助伸弹簧9。此液压缸的两个步进电机数字节流阀分别控制液压缸的屈曲和伸展阻尼。由于膝关节的速度控制主要是摆动屈曲速度，而伸展期主要是产生一个缓冲阻尼，以减弱关节在接近完全伸直时的碰撞。为简化控制，也可把步进数字节流阀改成一个电磁阀结构，用于直接控制屈曲时的快速锁定。

由于液压油是一种不可压缩的介质，采用中间活塞3固定，活塞杆6两端各采用一个活动活塞1的结构，这样在活塞杆6随膝关节屈曲而上下运动时，两个液压腔相互流动的液压油不会像一般单活塞液压缸那样因为两腔活塞杆的体积差而差生产生行程干扰。此外，为了产生假肢伸展时的助力，在液压缸活塞杆的缸外段增加一根弹簧9，弹簧9上部用一螺母旋转压缩弹簧，以调整弹簧的助伸力。

Claims (2)

1.一种膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸，包括活塞缸套(5)，活塞盘(1)，活塞杆(6)，固定活塞(3)，单向阀(4)，活塞端盖(7)，两个与步进电机相连的数字针阀(2)，其特征在于，所述固定活塞(3)设置在活塞缸套(5)的中间，将活塞缸套(5)分成上、下二个腔室，每个腔室中各设有一个活塞盘(1)，活塞杆(6)一端穿过固定活塞(3)后与下腔室中的活塞盘(1)固定连接，活塞杆(6)另一端与上腔室中的活塞盘(1)固定连接后穿出活塞端盖(7)，双移动活塞盘(1)用于保证上下两液压腔的容积变化相同；固定活塞(3)上开有二个连通上、下腔室的液压油通道(10)，位于上、下腔室中的液压油通道(10)口内交叉设有一个单向阀(4)，固定活塞(3)二侧分别设有穿入液压油通道(10)的数字流量控制针阀(2)并与固定活塞(3)上的两个液压油通道(10)相连接，用于直接控制上下两个液压腔的流量。

2.根据权利要求1所述的膝上下肢假肢用电控液压阻尼缸，其特征在于，所述伸出活塞端盖的活塞杆外部套装有一个带调整螺母的助伸弹簧(9)。

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