CN215193453U - 一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，涉及外骨骼机器人技术领域。本实用新型包括脚底硬板；脚底硬板一侧固定有固定板；固定板上表面固定有铰座和导套；铰座铰接有小腿关节；小腿关节下端固定有扇形齿轮；导套靠近铰座的一侧壁开设有竖直设置的直槽口；直槽口上端贯穿导套上表面；导套内套设有活动杆；活动杆侧面固定连接有齿条；齿条与直槽口间隙配合，且齿条与扇形齿轮啮合；活动杆下端固定连接有拉伸弹簧；拉伸弹簧的下端与固定板上表面固定连接。本实用新型通过小腿关节利用扇形齿轮带动齿条，通过齿条竖置拉动拉伸弹簧，解决了现有拉簧易产生变形扭曲，影响其使用寿命，以及拉力稳定性和可靠性的问题。

Description

一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构

技术领域

本实用新型属于外骨骼机器人技术领域，特别是涉及一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构。

背景技术

在日常生活中，由于人们中风导致腿部麻痹，或者由于年龄增长导致腿部力量不足，无法长时间行走的情况较为普遍。因此，外骨骼在辅助下肢行走和医学康复领域得到了越来越广泛的应用。

如中国实用新型CN201922334772.X，公开了一种外骨骼脚底结构，包括小腿关节，连接安装卡扣，拉力单元，脚底连接块，足拖，压力传感器和脚底硬板等。其中，小腿关节与脚底连接块相铰接；连接安装卡扣锁紧安装在小腿关节，拉力单元安装于安装卡扣和脚底连接块之间。

通过小腿关节与脚底连接块间相对转动时，拉动拉力单元的拉簧，通过拉簧的反作用力实现阻力的效果，但上述结构，在小腿关节与脚底连接块相对转动时，会带动拉簧产生位置转动，使得拉簧连接位置易出现磨损，影响整体的使用寿命。同时在调节上端位置后，小腿关节与脚底连接块间相对转动，小腿关节下端易与拉簧产生干涉，从而导致拉簧易产生变形扭曲，影响其使用寿命，以及助力时的拉力稳定性和可靠性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本发明的目的在于提供一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，通过小腿关节利用扇形齿轮带动齿条，通过齿条竖置拉动拉伸弹簧，解决了现有拉簧易产生变形扭曲，影响其使用寿命，以及拉力稳定性和可靠性的问题。

本实用新型为一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，包括脚底硬板；所述脚底硬板一侧固定连接有固定板；所述固定板上表面固定连接有铰座和导套；所述铰座铰接有小腿关节；所述小腿关节下端固定连接有扇形齿轮，且扇形齿轮与铰座的铰接轴同心设置；

所述导套为竖置设置，且靠近铰座的一侧壁开设有竖直设置的直槽口；所述直槽口上端贯穿导套上表面；所述导套内套设有活动杆；所述活动杆侧面固定连接有齿条；所述齿条与直槽口间隙配合，且齿条与扇形齿轮啮合；所述活动杆下端固定连接有拉伸弹簧；所述拉伸弹簧的下端与固定板上表面固定连接。

进一步地，所述导套为圆管或矩形管结构。

进一步地，所述活动杆下表面开设置有矩形盲孔；所述活动杆上表面开设有与矩形盲孔连通的连接孔，并通过连接孔转动连接有螺杆；所述矩形盲孔内间隙配合有矩形块；所述矩形块下表面与拉伸弹簧上端连接；所述矩形块开设有与螺杆配合的螺纹孔。

进一步地，所述螺杆的直径小于拉伸弹簧的内径。

进一步地，所述螺杆为手拧螺杆。

进一步地，所述小腿关节为竖置状态时，齿条下端与直槽口内底面相抵。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过在小腿关节下端连接有扇形齿轮，利用扇形齿轮将齿条朝上带动，从而通过活动杆拉动拉伸弹簧，利用活动杆的竖直移动，从而保证拉伸弹簧始终产生竖直方向的拉力，从而有效的保证拉伸弹簧助力时拉力的稳定性和可靠性。

同时，避免了拉伸弹簧与小腿关节产生干涉的情况发生，使得拉伸弹簧不易产生形变等，有效的保证了整体的使用寿命。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构的结构示意图。

图2为图1的结构俯视图。

图3为图2中A-A处的剖视图。

图4为图3中B部的结构放大示意图。

图5为小腿关节、导套和活动杆的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-脚底硬板，2-小腿关节，3-活动杆，4-拉伸弹簧，5-螺杆，101-固定板，102-铰座，103-导套，104-直槽口，201-扇形齿轮，301-齿条，302-矩形盲孔，501-矩形块，502-螺纹孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-2所示，本实用新型为一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，包括脚底硬板1，脚底硬板1一侧焊接或一体成型有固定板101，固定板101上表面焊接或螺钉连接有铰座102和导套103。铰座102铰接有小腿关节2，小腿关节2下端焊接或螺钉连接有扇形齿轮201，扇形齿轮201与小腿关节2和铰座102的铰接轴同心设置。

如图3-5所示，导套103为竖置设置，导套103为圆管或矩形管结构，且靠近铰座102的一侧开设有竖直设置的直槽口104，直槽口104上端贯穿导套103上表面。

导套103内套设有活动杆3，活动杆3与导套103内壁形状适配，活动杆3侧面焊接或螺钉连接有齿条301，齿条301与直槽口104间隙配合，并且齿条301与扇形齿轮201啮合。活动杆3下端面连接有拉伸弹簧4，拉伸弹簧4下端与固定板101上表面固定连接。当小腿关节2与固定板101垂直时，拉伸弹簧4为最短时的起始状态，并且小腿关节2为竖置状态时，齿条301下端与直槽口104内底面相抵。从而通过直槽口104对齿条301的位置限定，使得小腿关节2与固定板101间夹角保持成小于或等于90°的角。

当小腿关节2与铰座102间产生相对转动时，如逆时针转动时，通过扇形齿轮201将齿条301朝上带动，从而使得活动杆3沿导套103竖直朝上移动，并开始拉动拉伸弹簧4，随着小腿关节2转动的角度增大，活动杆3始终为竖直移动，从而保证拉伸弹簧4始终产生竖直方向的拉力，从而有效的保证拉伸弹簧4助力时拉力的稳定性和可靠性。

同时，避免了拉伸弹簧4与小腿关节2产生干涉的情况发生，使得拉伸弹簧4不易产生形变等，有效的保证了整体的使用寿命，以及可靠性和稳定性。

作为优选方案，活动杆3下表面开设置有矩形盲孔302，活动杆3上表面开设有与矩形盲孔302连通的通孔，并通过通孔转动连接有螺杆5，螺杆5为手拧螺杆，便于通过手动直接转动螺杆5。

矩形盲孔302内间隙配合有矩形块501，矩形块501下表面连接有连接块，连接块开设有连接孔，通过连接孔与拉伸弹簧4连接。矩形块501开设有与螺杆5配合的螺纹孔502。通过转动螺杆5，带动矩形块501上下移动，从而实现对拉伸弹簧4拉力的调节。同时，螺杆5的直径小于拉伸弹簧4的内径，避免当矩形块501朝上拉动拉伸弹簧4时，拉伸弹簧4与螺杆5产生干涉的情况发生。

本实用新型的工作原理为：当人的腿和脚通过骨骼脚底结构动作时，小腿关节2与铰座102间产生逆时针转动，且小腿关节2与固定板101间的夹角逐渐减小。

扇形齿轮201将齿条301朝上带动，从而使得活动杆3沿导套103竖直朝上移动，并开始竖直朝上拉动拉伸弹簧4。

当人的腿和脚动作复位时，小腿关节2与铰座102间产生顺时针转动时，在拉伸弹簧4拉力的作用下，通过齿条301拉动扇形齿轮201，从而使得小腿关节2与固定板101间可自动恢复成原位置，即小腿关节2与固定板101间夹角保持成小于或等于90°的角。

并且，扇形齿轮201、齿条301、活动杆3和矩形块501均可为塑料或尼龙材质，可有利于降低整体的重量，以及降低加工难度和生产成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，包括脚底硬板(1)；所述脚底硬板(1)一侧固定连接有固定板(101)；其特征在于：

所述固定板(101)上表面固定连接有铰座(102)和导套(103)；所述铰座(102)铰接有小腿关节(2)；所述小腿关节(2)下端固定连接有扇形齿轮(201)，且扇形齿轮(201)与铰座(102)的铰接轴同心设置；

所述导套(103)为竖置设置，且靠近铰座(102)的一侧壁开设有竖直设置的直槽口(104)；所述直槽口(104)上端贯穿导套(103)上表面；所述导套(103)内套设有活动杆(3)；

所述活动杆(3)侧面固定连接有齿条(301)；所述齿条(301)与直槽口(104)间隙配合，且齿条(301)与扇形齿轮(201)啮合；所述活动杆(3)下端固定连接有拉伸弹簧(4)；所述拉伸弹簧(4)的下端与固定板(101)上表面固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，其特征在于，所述导套(103)为圆管或矩形管结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，其特征在于，所述活动杆(3)下表面开设置有矩形盲孔(302)；所述活动杆(3)上表面开设有与矩形盲孔302连通的连接孔，并通过连接孔转动连接有螺杆(5)；

所述矩形盲孔(302)内间隙配合有矩形块(501)；所述矩形块(501)下表面与拉伸弹簧(4)上端连接；所述矩形块(501)开设有与螺杆(5)配合的螺纹孔(502)。

4.根据权利要求3所述的一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，其特征在于，所述螺杆(5)的直径小于拉伸弹簧(4)的内径。

5.根据权利要求4所述的一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，其特征在于，所述螺杆(5)为手拧螺杆。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种用于外骨骼脚底结构的阻力机构，其特征在于，所述小腿关节(2)为竖置状态时，齿条(301)下端与直槽口(104)内底面相抵。

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