CN209662127U - 一种外骨骼踝关节机构及外骨骼系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种外骨骼踝关节机构及外骨骼系统，包括支撑板、平衡块及中心轴，所述平衡块的两侧反向延伸形成第一端和第二端，所述第一端与所述支撑板之间以及所述第二端与所述支撑板之间连接有缓冲组件，所述中心轴穿过所述平衡块与支撑板，所述平衡块能够基于所述中心轴转动，以使所述第一端与第二端相对所述支撑板摆动并压迫所述缓冲组件，外骨骼系统包括上述的外骨骼踝关节机构。本实用新型中的外骨骼踝关节机构中的平衡块可相对于所述支撑板转动，提高踝关节运动的灵活性，并且结构简单，与人体的贴合度高；并通过支撑板与平衡块之间的缓冲组件，在患者行走过程中提供反向作用力，防止患者关节损伤，提高外骨骼踝关节的实用性。

Description

一种外骨骼踝关节机构及外骨骼系统

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种外骨骼踝关节机构及外骨骼系统。

背景技术

对于截瘫或者脊髓损伤的人群，由于神经系统受创，患者对下肢失去控制能力，独立站立及行走是一个难以企及的目标，甚至需要有人长期看护和陪伴，对患者的精神造成极大的损伤。外骨骼作为一种可穿戴的人工智能仿生设备，向患者提供了可供其行走的腿部机构，实现患者的再次行走。

现有的外骨骼中的踝关节结构，只起到固定患者踝部，帮助患者抬步及下压的作用，并且由于外骨骼的结构较为复杂、笨重，患者在移动过程中，容易对关节造成冲击，不利于术后康复，影响外骨骼的使用性能。

实用新型内容

本实用新型的发明目的，在于提供一种外骨骼踝关节机构及外骨骼系统，以克服现有的外骨骼结构复杂，灵活性不高的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种外骨骼踝关节机构，包括支撑板、平衡块及中心轴，所述平衡块的两侧反向延伸形成第一端和第二端，所述第一端与所述支撑板之间以及所述第二端与所述支撑板之间连接有缓冲组件，所述中心轴穿过所述平衡块与支撑板，所述平衡块能够基于所述中心轴转动，以使所述第一端与第二端相对所述支撑板摆动并压迫所述缓冲组件。

在一种优选的实施方式中，所述缓冲组件包括缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述第一端和支撑板抵持或者分别与第二端和支撑板抵持。

在一种优选的实施方式中，所述缓冲组件还包括导向杆，所述缓冲弹簧穿过所述导向杆并能够沿所述导向杆伸缩。

在一种优选的实施方式中，所述缓冲组件还包括导向柱，所述导向柱与所述支撑板连接，所述导向杆与所述平衡块连接，所述导向柱远离所述支撑板的一端与所述导向杆远离所述平衡块的一端之间设有一缓冲间隙。

在一种优选的实施方式中，还包括转动轴承，所述转动轴承的内圈与所述中心轴配合，所述轴承的外圈与所述支撑板和平衡块配合。

在一种优选的实施方式中，还包括鞋板，所述鞋板连接于所述平衡块远离所述支撑板的一端，所述鞋板能够跟随所述平衡块转动。

在一种优选的实施方式中，所述鞋板上设有用于安装绑带的绑带孔。

在一种优选的实施方式中，所述鞋板上设有传感器，所述传感器用于检测所述鞋板的运动状态。

在一种优选的实施方式中，所述平衡块在所述鞋板与支撑板之间设有凹孔。

本实用新型还提供了一种外骨骼系统，包括上述的外骨骼踝关节机构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的外骨骼踝关节机构中的平衡块可相对于所述支撑板转动，提高踝关节运动的灵活性，并且结构简单，与人体的贴合度高；并通过支撑板与平衡块之间的缓冲组件，在患者行走过程中提供反向作用力，防止患者关节损伤，提高外骨骼踝关节的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型外骨骼踝关节机构立体示意图；

图2是本实用新型外骨骼踝关节机构的爆炸示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所

参照图1，本实用新型中的外骨骼踝关节机构包括支撑板410、平衡块420及中心轴430，中心轴430穿过支撑板410及平衡块420，从而使支撑板410和平衡块420可基于中心轴430相互转动。平衡块420的两端向相反方向延伸形成第一端421和第二端422，同样的，支撑板410的两端向相反方向延伸形成第三端411和第四端412，第三端411和第一端421之间以及第二端422与第四端412之间均连接有缓冲组件440。在平衡块420基于中心轴430转动并相对支撑板410摆动时，第一端421或第二端422压迫缓冲组件440，缓冲组件440给予支撑板410及平衡块420反向的作用力，支持平衡块420的摆动，在实现平衡块420相对支撑板410摆动的前提下，在人体运动时对关节进行缓冲，防止损伤。

优选的，还包括一转动轴承431，转动轴承431内圈与中心轴430配合，转动轴承431的外圈与平衡块420或支撑板410配合，从而保证中心轴430与平衡块420、支撑板410之间的有效连接，使平衡块420与支撑板410可相对中心轴430转动，保证运动传递的稳定性。

中心轴430位于支撑板410的中心处，即第一端421与第二端422、第三端411与第四端412均相对于中心轴430的轴心对称，使得支撑板410及平衡块420的摆动更为均衡，提高了人体踝关节运动的稳定性。

平衡块420的下端还连接有鞋板450，鞋板450与平衡块420固定连接并可跟随平衡块420进行摆动。鞋板450上设有用于固定绑带的绑带孔451，使用者可通过绑带将鞋底鞋面与鞋板450固定，便于使用者穿着自己的鞋子与外骨骼踝关节绑定，并进行行走，提高患者与鞋板450的贴合度及行走的舒适性。

使用者在穿戴后，中心轴430与患者的踝部相对应，在患者行走过程中，随着患者脚部的向前迈动，平衡块420跟随鞋板450进行摆动，在平衡块420基于中心轴430相对支撑板410进行摆动时，中心轴430与患者踝关节的运动趋势一致，保证外骨骼踝关节活动的灵敏度。另外，平衡块420在摆动过程中对缓冲组件440进行压迫，缓冲组件440向支撑板410与平衡块420提供反向作用力，防止人体损伤。

优选的，鞋板450上还设有传感器(未示出)，该传感器可对人体脚部及鞋板450的运动状态进行测量和反馈，便于对外骨骼踝关节及脚部运动进行精确控制和调节。鞋板450的具体大小及形状可根据实际需要合理选择，可根据人体仿生学，将鞋板450前后端及中心处设置为弧状，以使鞋板450与人体的脚部或鞋底更为贴合。

优选的，平衡块420在鞋板450的上方和缓冲组件440的下方设有一凹孔423，该凹孔423向远离鞋板450的方向进行凹陷。通过设置凹孔423，在节省材料，降低成本的基础上，减轻了外骨骼踝关节的重量，提高了踝关节运动的灵活性及便捷度。

参照图2并结合体1，本实用新型中设有两个缓冲组件440，该缓冲组件440位于支撑板410和平衡块420之间并相对于中心轴430对称分布。具体的，缓冲组件440包括缓冲弹簧441，两个缓冲弹簧441分别位于第一端421与第三端411之间以及第二端422与第四端412之间，缓冲弹簧441的两端分别与第一端421、第三端411抵持，或者分别与第二端422、第四端412抵持，从而在平衡块420相对支撑板410摆动时，平衡块420、支撑板410压迫缓冲弹簧441，使缓冲弹簧441压缩或总伸长，从而缓冲弹簧441对平衡块420及支撑板410提供相反作用力，避免人体损伤。

优选的，缓冲组件440还包括第一导柱442和第二导柱443，图2中右侧的第一导柱442与第一端421固定连接，第二导柱443与第三端411固定连接，图2中左侧的第一导柱442与第二端422连接，第二导柱443与第四端412连接；缓冲弹簧441的两端分别套设于第一导柱442及第二导柱443上，并与第一导柱442和第二导柱443固定连接，防止在缓冲弹簧441伸缩时，缓冲弹簧441与第一导柱442或第二导柱443脱离，影响运动传递；在平衡块420相对支撑板410转动时，缓冲弹簧441的两端始终与支撑板410或平衡块420抵持，提高外骨骼踝关节连接的牢固性及运动的稳定性。

位于同一缓冲组件440内的第一导柱442与第二导柱443之前设有一缓冲间隙444，为缓冲弹簧441提供伸缩空间。优选的，同一缓冲组件440内的第一导柱442与第二导柱443同轴心，使缓冲弹簧441的运动更为稳定。

作为第一导柱442和第二导柱443的一个优选结构，第一导柱442和/或第二导柱443沿其轴心方向延伸，形成第一导杆和第二导杆(未示出)，第一导杆、第二导杆的长度不小于第一导柱442和第二导柱443的长度。在为缓冲弹簧441留有足够的缓冲间隙444的前提下，使得缓冲弹簧441能够沿第一导杆和第二导杆伸缩，从而进一步提高缓冲弹簧441及平衡板运动的稳定性。

在使用者穿戴完成后行走时，若鞋板450踩踏到不平坦路面，鞋板450基于路面情况向一个方向进行转动，并对该方向上的缓冲组件440进行压迫，缓冲组件440中的缓冲弹簧441压缩蓄力，当使用者再次抬脚时，缓冲弹簧441反弹释放积蓄的弹性力，为患者的脚部及踝部恢复提供助力，便于患者恢复到初始状态并继续行走。在缓冲组件440的作用下，防止患者在踩踏过于用力、路面不平整时对关节处造成损伤，提高外骨骼踝关节的实用性。

本实用新型还提供了一种外骨骼系统，该外骨骼系统包括上述的外骨骼踝关节机构，通过该踝关节机构提高外骨骼系统的使用灵活性及稳定性。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种外骨骼踝关节机构，其特征在于，包括支撑板、平衡块及中心轴，所述平衡块的两侧反向延伸形成第一端和第二端，所述第一端与所述支撑板之间以及所述第二端与所述支撑板之间连接有缓冲组件，所述中心轴穿过所述平衡块与支撑板，所述平衡块能够基于所述中心轴转动，以使所述第一端与第二端相对所述支撑板摆动并压迫所述缓冲组件。

2.根据权利要求1所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，所述缓冲组件包括缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述第一端和支撑板抵持或者分别与第二端和支撑板抵持。

3.根据权利要求2所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，所述缓冲组件还包括导向杆，所述缓冲弹簧穿过所述导向杆并能够沿所述导向杆伸缩。

4.根据权利要求3所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，所述缓冲组件还包括导向柱，所述导向柱与所述支撑板连接，所述导向杆与所述平衡块连接，所述导向柱远离所述支撑板的一端与所述导向杆远离所述平衡块的一端之间设有一缓冲间隙。

5.根据权利要求1至4任一项所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，还包括转动轴承，所述转动轴承的内圈与所述中心轴配合，所述轴承的外圈与所述支撑板和平衡块配合。

6.根据权利要求1所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，还包括鞋板，所述鞋板连接于所述平衡块远离所述支撑板的一端，所述鞋板能够跟随所述平衡块转动。

7.根据权利要求6所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，所述鞋板上设有用于安装绑带的绑带孔。

8.根据权利要求7所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，所述鞋板上设有传感器，所述传感器用于检测所述鞋板的运动状态。

9.根据权利要求6至8任一项所述的外骨骼踝关节机构，其特征在于，所述平衡块在所述鞋板与支撑板之间设有凹孔。

10.一种外骨骼系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的外骨骼踝关节机构。