CN206534834U - 一种可穿戴式下肢外骨骼机器人的足部装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于穿戴式下肢外骨骼机器人的足部装置，包括控制踝关节外展/内收铰链连接机构、弹簧阻尼缓冲机构，旋内/旋外旋转滑块机构，趾屈/背屈电机控制旋转机构，本实用新型实现了踝关节三个自由度的转动，其中外展/内收和旋内/旋外运动时幅度比较小，采用被动运动，有一定幅度的限位和弹簧阻尼缓冲；而趾屈/背屈运动，属于幅度比较大的运动，采用电机控制，谐波减速器实现了对关节转动速度的有效调节，提高了人机藕合性，实现了对不同运动状态的主动性控制;本实用新型实现了外骨骼机器人足部的三个转动中心与人体踝关节转动中心位置上的一致，使穿戴更加舒适，活动更加灵活方便。
Description
技术领域
本实用新型属于穿戴式下肢外骨骼机器人技术领域，涉及一种用于可穿戴式下肢外骨骼机器人的足部装置，具体涉及一种具有沿三个方向转动共三个自由度的踝关节的足部装置。
背景技术
依据运动学的原理，人体踝关节具有三个方向的自由度，分别是围绕运动关节的趾屈/背屈运动、外展/内收运动和旋内/旋外运动，目前市场上广泛存在的踝关节的康复设备、矫形器或外骨骼的三个转动中心与人体踝关节本身转动中心的位置上存在偏差，而这种偏差，不仅康复训练的功能较为狭隘，极易造成踝关节的再次损伤，而且舒适性、安全性、适应性及康复效果都不太理想。
下肢外骨骼机器人无论是提高穿戴的机动能力、负重能力，还是辅助老年人行走或辅助医疗康复训练功能，均要求脚部的踝关节装置具有一定的辅助支撑作用，类似人体骨骼的自由度，更需要活动的灵活方便。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于穿戴式下肢外骨骼机器人的具有三个自由度的踝关节足部装置，解决目前穿戴式下肢外骨骼机器人踝关节装置普遍存在的与人体藕合性较差，适应性及康复效果不太理想等问题。
本实用新型所采用的技术方案是:一种用于穿戴式下肢外骨骼机器人的足部装置，其特征在于:包括控制踝关节旋内/旋外旋转滑块机构、弹簧阻尼缓冲机构，控制踝关节外展/内收铰链连接机构、弹簧阻尼缓冲机构，控制踝关节趾屈/背屈电机控制旋转机构；所述踝部旋转上端盖内部为空腔，其上与小腿支撑通过铰链连接，其中在连接槽孔处设置有弹簧阻尼器（小），踝部旋转上端盖下于踝部旋转下端盖通过螺栓连接；所述的推力轴承位于踝部旋转上端盖和踝部旋转下端盖之间的空腔内部；所述的旋转滑块也位于踝部旋转上端盖和踝部旋转下端盖之间的空腔内部，其上面为推力轴承，其下面设置两个半圆形凸起，在半圆形凸起两侧，连接有弹簧阻尼器（大）；所述的足履两侧与旋转滑块连接处安装有深沟球轴承，一侧固定有所述的电机座；所述的电机谐波减速器组合体，固定在所述的电机座上，其输出轴设置有凹槽，可与所述的旋转滑块半圆形凸起内部的孔配合;所述的电机座一端固定在足履上，一端固定电机谐波减速器组合体。
附图说明
图1：为本实用新型实施例的结构示意图。
图2：为本实用新型实施例的控制踝关节外展/内收铰链连接机构、弹簧阻尼缓冲机构示意图。
图3-4：为本实用新型实施例的控制踝关节旋内/旋外旋转滑块机构、弹簧阻尼缓冲机构外观及分解示意图。
图5：为本实用新型实施例的控制踝关节趾屈/背屈电机控制旋转机构外观示意图。
图中1-踝部旋转上端盖，2-推力轴承，3-踝部旋转下端盖，4-旋转滑块，5-足履，6-小腿支撑，7-电机谐波减速器组合体，8-深沟球轴承，9-弹簧阻尼器（小），10-弹簧阻尼器（大），11-电机座。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对
本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本
实用新型，并不用于限定本实用新型。
请见图1、图2、图3、图4和图5，本实用新型提供的一种用于穿戴式下肢外骨骼机器人的足部装置，控制踝关节外展/内收铰链连接机构、弹簧阻尼缓冲机构，包括踝部旋转上端盖1、小腿支撑6、弹簧阻尼器（小）9，踝部旋转上端盖1内部为空腔，其上与小腿支撑6的下端通过铰链连接，其中在连接槽孔处设置有弹簧阻尼器（小）9；控制踝关节旋内/旋外旋转滑块机构、弹簧阻尼缓冲机构，包括踝部旋转上端盖1、推力轴承2、踝部旋转下端盖3、旋转滑块4、弹簧阻尼器（大）10，推力轴承2位于踝部旋转上端盖1和踝部旋转下端盖3之间的空腔内部，其下面为旋转滑块4，旋转滑块4上面为推力轴承2，其下面设置两个半圆形凸起，在半圆形凸起两侧，连接有弹簧阻尼器（大）10；控制踝关节趾屈/背屈电机控制旋转机构，包括旋转滑块4、足履5、电机谐波减速器组合体7、深沟球轴承8、电机座11，足履5两侧与旋转滑块4连接处安装有深沟球轴承8，一侧固定有电机座11，电机谐波减速器组合体7固定在电机座11上，其输出轴设置有凹槽，可与所述的旋转滑块4半圆形凸起内部的孔配合，电机座11一端固定在足履5上，一端固定电机谐波减速器组合体7。
本实例中，控制踝关节外展/内收铰链连接机构、弹簧阻尼缓冲机构，可以使踝关节有外展/内收运动，通过小腿支撑6的下端插入踝部旋转上端盖1的相对大点的槽孔，可以有一定限位作用，弹簧阻尼器（小）9安装在小腿支撑6的下端，位于踝部旋转上端盖1的槽孔内部，可以使在不受力的情况下小腿支撑6保持在中间位置，并且对旋转运动有一定缓冲作用。
本实例中，控制踝关节旋内/旋外旋转滑块机构、弹簧阻尼缓冲机构，旋转滑块4上面为推力轴承2，可做旋转运动，其下面设置的两个半圆形凸起，位于踝部旋转下端盖3上设置的槽孔中间，使旋转滑块4运动有一定限度，弹簧阻尼器（大）10安装在旋转滑块4的半圆形凸起两侧，位于踝部旋转下端盖3的孔槽内部，可以使在不受力的情况下旋转滑块4保持在中间位置，并且对旋转运动有一定缓冲作用。
本实例中，控制踝关节趾屈/背屈电机控制旋转机构，电机谐波减速器组合体7固定在电机座11上，其输出轴设置有凹槽，可与所述的旋转滑块4半圆形凸起内部的孔配合，使旋转滑块4以半圆形凸起内部孔中心为转动轴转动，实现趾屈/背屈动作。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种可穿戴式下肢外骨骼机器人的足部装置，其特征在于：包括踝部旋转上端盖（1）、推力轴承（2）、踝部旋转下端盖（3）、旋转滑块（4）、足履（5）、小腿支撑（6）、电机谐波减速器组合体（7）、深沟球轴承（8）、小弹簧阻尼器（9）、大弹簧阻尼器、电机座（11）；
所述踝部旋转上端盖（1）内部为空腔，其上与所述的小腿支撑（6）通过铰链连接，其中在连接槽孔处设置有小弹簧阻尼器（9），下于踝部旋转下端盖（3）通过螺栓连接；
所述推力轴承（2）位于踝部旋转上端盖（1）和踝部旋转下端盖（3）之间的空腔内部，其下面为旋转滑块（4）；
所述旋转滑块（4）也位于踝部旋转上端盖（1）和踝部旋转下端盖（3）之间的空腔内部，其上面为推力轴承（2），其下面设置两个半圆形凸起，在半圆形凸起两侧，连接有大弹簧阻尼器（10）；
所述足履（5）两侧与旋转滑块（4）连接处安装有深沟球轴承（8），一侧固定有所述的电机座（11）；
所述电机谐波减速器组合体（7），固定在所述的电机座（11）上，其输出轴设置有凹槽，可与所述的旋转滑块（4）半圆形凸起内部的孔配合；
所述的电机座（11）一端固定在足履（5）上，一端固定电机谐波减速器组合体（7）。
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