CN216985613U - 下肢外骨骼装置及其踝关节组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种下肢外骨骼装置及其踝关节组件，该踝关节组件包括第一肢体件、关节座、转轴和第二肢体件，第二肢体件通过转轴可转动地设置于第一肢体件和关节座之间，且第二肢体件的两侧分别设有第一凸台和第二凸台，第一凸台和第一肢体件之间、以及第二凸台与第二肢体件之间均设有扭簧，当第二肢体件相对第一肢体件往复转动时，第一凸台和第二凸台交替地对相应侧的扭簧进行压缩。本实用新型的下肢外骨骼装置及其踝关节组件，利用扭簧使得第二肢体件相对第一肢体件始终具有朝初始位置复位的趋势，使得第二肢体件相对第一肢体件具有一定的弹性支撑效果，以为踝关节的行走锻炼起到保护和助力作用，减少损伤踝关节的几率。

Description

下肢外骨骼装置及其踝关节组件

技术领域

本实用新型涉及用于康复训练器械技术领域，特别是涉及一种下肢外骨骼装置及其踝关节组件。

背景技术

近年来，随着人口老年化的发展，因脑卒中、脊髓神经受伤以及其他各种事故等引起的下肢功能性障碍的患者越来越多。传统的康复治疗方式是通过专业的康复医生专业手法来反复训练，而随着科学技术尤其是机器人技术的发展，下肢外骨骼装置可在很大程度上代替康复医生去完成枯燥无味的重复训练动作。

目前外骨骼处于早期快速发展阶段，踝关节仅仅能够满足随人体的踝关节的转动需要，然而，由于患者踝关节一般无肌力或弱肌力，而踝关节实际行走时又受到很大的负载，因此很容易造成患者踝关节受伤。

实用新型内容

基于此，提供一种下肢外骨骼装置及其踝关节组件，以解决踝关节容易损伤的问题。

一方面，本实用新型提供一种踝关节组件，包括第一肢体件、关节座、转轴和第二肢体件，所述第二肢体件通过所述转轴可转动地设置于所述第一肢体件和所述关节座之间，且所述第二肢体件的两侧分别设有第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和所述第一肢体件之间、以及所述第二凸台与所述第二肢体件之间均设有扭簧，当所述第二肢体件相对所述第一肢体件往复转动时，所述第一凸台和所述第二凸台交替地对相应侧的所述扭簧进行压缩。

上述的踝关节组件，由于扭簧受压缩储存一定的扭力，可以起到缓冲和反向助力的效果，从而使得第二肢体件对应下肢行走过程中踝关节的背屈和趾屈时，第二肢体件相对第一肢体件始终具有朝初始位置复位的趋势，使得第二肢体件相对第一肢体件具有一定的弹性支撑效果，以为踝关节的行走锻炼起到保护和助力作用，减少损伤踝关节的几率。

在其中一个实施例中，所述第一肢体件上设有第一卡槽，所述关节座设有第二卡槽，与所述第一凸台对应设置的所述扭簧的引脚安装于第一卡槽，与所述第二凸台对应设置的扭簧的引脚安装于第二卡槽。

在其中一个实施例中，包括支撑柱，支撑柱的两端分别与所述第一肢体件和所述关节座相连接。

在其中一个实施例中，所述第一肢体件和所述关节座上设有分别设有第一轴孔和第二轴孔，所述转轴的两端分别通过轴承转动连接于所述第一轴孔和所述第二轴孔。

一种下肢外骨骼装置，包括足底组件、长度调节组件以及如上述的踝关节组件，所述长度调节组件连接在所述踝关节组件和所述足底组件之间，并用于调整所述踝关节组件至所述足底组件的距离。

利用该下肢外骨骼装置，可以灵活调整踝关节组件至所述足底组件之间距离，以提高穿戴的舒适度。

在其中一个实施例中，所述长度调节组件包括固定管、活动管和旋钮；所述固定管与所述第二肢体件相连接，所述活动管与所述足底组件相连接，所述活动管可移动地穿设于固定管，所述旋钮与所述活动管螺纹连接，其当所述旋钮旋转运动时，能够螺纹传动所述活动管相对所述固定管移动。

在其中一个实施例中，所述活动管设有外螺纹，所述旋钮设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹均为梯形螺纹。

在其中一个实施例中，所述旋钮通过旋钮盖板与所述固定管转动连接，所述旋钮盖板固定于固定管内。

在其中一个实施例中，所述固定管的管壁开设有穿孔，所述第二肢体件设有插接部，所述插接部插设于固定管，所述长度调节组件包括锁紧件，所述锁紧件穿设于所述穿孔并将所述插接部限位于所述固定管。

在其中一个实施例中，所述活动管上设有限位槽，锁紧件的末端位于限位槽中。

在其中一个实施例中，所述足底组件包括后足底板、复位扭簧和前足底板，所述前足底板和后足底板通过轴转动连接，所述复位扭簧套设于所述轴并与所述后足底板和所述前足底板相连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实施例的附图。

图1为下肢外骨骼装置的整体结构示意图；

图2为图1示出的下肢外骨骼装置的剖面结构示意图；

图3为下肢外骨骼装置的踝关节组件的整体结构示意图；

图4为图3示出的下肢外骨骼装置的踝关节组件的分解结构示意图；

图5为踝关节组件的第一肢体件的结构示意图；

图6为踝关节组件的关节座的结构示意图；

图7为踝关节组件的转轴及法兰盘的连接结构示意图；

图8为踝关节组件的第一肢体件的结构示意图；

图9为下肢外骨骼装置中，长度调节组件的分解结构示意图；

图10为下肢外骨骼装置的长度调节组件中，活动管的结构示意图；

图11为下肢外骨骼装置的长度调节组件中，旋钮的结构示意图；

图12为下肢外骨骼装置的足底组件的结构示意图。

附图标记说明：

10、踝关节组件；11、第一肢体件；111、第一安装孔；112、第一轴孔；113、第一卡槽；12、支撑柱；13、关节座；131、第二安装孔；132、第二轴孔；133、第二卡槽；14、轴承；15、转轴；151、法兰盘；16、扭簧；17、第二肢体件；17a、轴孔；171、第一凸台；172、法兰安装孔；173、第二凸台；174、插接部；20、长度调节组件；21、固定管；22、活动管；22a、第一销孔；23、锁紧件；24、旋钮盖板；25、旋钮；26、足底板连接件；26a、第二销孔；27、销；21、固定孔；21、固定孔；21、固定孔；30、足底组件；31、后足底板；32、柔性绑带；33、复位扭簧；34、前足底板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”“末端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

参阅图1和图2所示，本实用新型的实施例提供一种下肢外骨骼装置，该下肢外骨骼装置用于穿戴至人体的下肢，以辅助下肢进行锻炼。该下肢外骨骼装置包括踝关节组件10、长度调节组件20和足底组件30，其中，长度调节组件20连接在踝关节组件10和足底组件30之间，并用于调整踝关节组件10至足底组件30的距离，进而提升穿戴舒适度及可靠性。

结合图3和图4所示，踝关节组件10包括第一肢体件11、支撑柱12、关节座13、轴承14、转轴15、扭簧16、第二肢体件17。

第一肢体件11与关节座13之间通过三个支撑柱12保持间隔设置，以腾出第二肢体件17的安装空间。需要说明的是，支撑柱12的数量不限于三个，例如，在一些实施方式中，支撑柱12的数量为2个或2个以上。

结合图5和图6所示，在一些实施方式中，在利用支撑住12连接第一肢体件11和关节座13时，可以在第一肢体件11和关节座13对应位置处分别开设第一安装孔111和第二安装孔131，支撑柱12两端设有螺纹孔，支撑柱12的一端通过螺钉或螺栓等连接件与第一安装孔111相连接，另一端通过螺钉或螺栓等连接件与第二安装孔131相连接。

第一肢体件11和关节座13上设有分别设有第一轴孔112和第二轴孔132，转轴15的两端分别通过轴承14转动连接于第一轴孔112和第二轴孔132。第二肢体件17与转轴15相连接，具体地，第二肢体件17开设有轴孔17a，转轴15与轴孔17a相配合，且转轴15相对第二肢体件17的旋转自由度被限制。例如，在一些实施方式中，结合图7和图8所示，转轴15上连接有法兰盘151，第二肢体件17上开设法兰安装孔172，利用穿设于法兰安装孔172的螺钉或螺栓等锁紧件与法兰盘151相连接，使得法兰盘151与第二肢体件17相对固定，这样便可以利用转轴15满足第二肢体件17相对第一肢体件11的转动需要，从而适应踝关节的转动锻炼需要。

需要说明的是，轴承14可以采取深沟球轴承，深沟球轴承具有摩擦阻力小和转速高等特征，深沟球轴承能够用于承受径向负荷或径向和轴向同时作用的联合负荷的机件上，从而能够确保转轴15的转动稳定性，以利于提升踝关节组件10的运动稳定性，从而在适应踝关节锻炼过程中，具有良好的可靠性。在其他实施方式中，轴承14也可以是其他类型的轴承。

在一些实施方式中，轴承14可以省略，例如，转轴15的两端直接转动连接于第一轴孔112和第二轴孔132。再例如，转轴15的两端均套设有套环(图未示出)，并利用套环分别与第一轴孔112和第二轴孔132转动配合。对于转轴15的两端与第一肢体件11和关节座13的转动连接方式，在此不作限定。

第二肢体件17的两侧均安装有扭簧16，第二肢体件17的两侧分别设有第一凸台171和第二凸台173。

当第二肢体件17相对第一肢体件11向第一方向转动时，第一凸台171压缩其中一个扭簧16，以利用扭簧16形变所产生的弹性力使得第二肢体件17相对第一肢体件11具有朝第二方向(与第一方向相反的方向)复位运动的趋势，也即产生阻止第二肢体件17相对第一肢体件11朝第一方向转动的力。

当第二肢体件17相对第一肢体件11向第二方向转动时，第二凸台173压缩另一个扭簧16，以利用扭簧16形变所产生的弹性力使得第二肢体件17相对第一肢体件11具有朝第一方向复位运动趋势，也即产生阻止第二肢体件17相对第一肢体件11朝第二方向转动的力。

可理解地，第一方向和第二方向相反指的是第二肢体17相对第一肢体11朝相反方向转动。例如，第一方向为第二肢体17相对第一肢体11顺时针转动的方向，则第二方向为第二肢体17相对第一肢体11逆时针转动的方向。相应地，第二肢体17相对第一肢体11逆时针转动的方向为第一方向时，第二方向为第二肢体17相对第一肢体11顺时针转动的方向。由此，两个扭簧16在踝关节组件10随用户行走过程中，第二肢体17相对第一肢体11前后转动，会挤压相应侧的扭簧16，这样两个扭簧16便可以起到朝阻尼第二肢体17相对第一肢体11的运动方向进行弹性支撑。具体地，由于第二肢体17相对第一肢体11转动过程中，第一凸台171或第二凸台173会压缩对应的扭簧16，扭簧16受压缩储存一定的扭力，起到缓冲和反向助力的效果。从而使得第二肢体件17对应下肢行走过程中踝关节的背屈和趾屈时，第二肢体件17相对第一肢体件11始终具有朝初始位置复位的趋势，使得第二肢体件17相对第一肢体件11具有一定的弹性支撑效果，以为踝关节的行走锻炼起到保护和助力作用，减少损伤踝关节的几率。

进一步地，在踝关节组件10处于自然状态，即初始状态下，两个扭簧16可以不受到相应结构的挤压。具体地，在第二肢体件17相对第一肢体件11往复转动时，即交替地朝第一方向转动和朝第二方向转动时，第一凸台171和第二凸台173交替地对相应侧的扭簧16进行压缩。该结构中，在第一凸台171对其中一个扭簧16进行挤压时，第二凸台173远离另一个扭簧16以使得该扭簧16不被挤压，继而与第二凸台173相对应的扭簧16不提供扭力。

当第二肢体件17反向转动时，情况与上述情况刚好向反。具体地，第二凸台173对其中一个扭簧16进行挤压时，第一凸台171远离另一个扭簧16以使得该扭簧16不被挤压，继而与第一凸台171相对应的扭簧16不提供扭力。当第二肢体件17相对第一肢体件11处于初始位置，比如自然状态下，两个扭簧16都处于初始状态，都不提供扭力，只有在踝关节组件10进行康复训练时，相应的扭簧16能够提供复位运动的弹性力，从而对于踝关节无肌力或弱肌力的患者而言，这种踝关节组件10可以利用扭簧16提供的扭力来分担行走时作用于踝关节的负载，以减少患者踝关节受伤的几率。

扭簧16的设置方式具有多种可能，只要能够满足，在第二肢体件17相对第一肢体件11往复转动时，第一凸台171和第二凸台173交替地对相应侧的扭簧16进行压缩即可。

在一些实施方式中，结合图5和图6所示，第一肢体件11上设有第一卡槽113，关节座13设有第二卡槽133。与第一凸台171对应设置的扭簧16的引脚安装于第一卡槽113，这样，扭簧16的一个引脚通过第一卡槽113相对第一肢体件11固定，另一个引脚可以保持与第一凸台171相接触，在第一肢体11相对第二肢体17转动而迫使第一凸台171挤压扭簧16时，则可以利用该扭簧16在第一凸台171和第一肢体件11之间提供弹性回复力。相应地，与第二凸台173对应设置的扭簧16的引脚安装于第二卡槽133，这样，该扭簧16的一个引脚通过第二卡槽133相对关节座13固定，另一个引脚可以保持与第二凸台173相接触。由于关节座13相对第一肢体11固定，从而在第一肢体11相对第二肢体17转动而迫使第二凸台173挤压相应的扭簧16时，则可以利用该扭簧16在第二凸台173和第一肢体件11之间提供弹性回复力。

结合图9所示，长度调节组件20包括固定管21、活动管22、锁紧件23、旋钮盖板24、旋钮25、足底板连接件26。

第二肢体件17与固定管21通过锁紧件23连接，锁紧件23可以是销钉，也可以是螺钉或螺栓，在此不作限定。在一些实施方式中，固定管21的管壁开设有穿孔21a，第二肢体件17设有插接部174，该插接部174插设于固定管21，锁紧件23穿过穿孔21a并将插接部174限位于固定管21，使得插接部174不能从固定管21移出，继而实现第二肢体件17与固定管21的稳定连接。

旋钮25通过旋钮盖板24与固定管21转动连接。旋钮25能够相对旋钮盖板24转动，旋钮盖板24通过螺丝、螺栓等锁紧件固定在固定管21内，从而使得旋钮25能够相对固定管21旋转运动。旋钮盖板24与固定管21的固定方式在此不作限定。

结合图2、图10和图11所示，活动管22可移动地穿设于固定管21。且活动管22上设有限位槽221，上述锁紧件23锁紧后，锁紧件23的末端处于限位槽221中，起到上下长度调节限位作用。活动管22上设有外螺纹222，旋钮25上设有内螺纹251，外螺纹222与内螺纹251相互配合，当旋转旋钮25时，活动管22可实现上下长度调节功能。活动管22和旋钮25彼此相配合的螺纹可以采用梯形螺纹时，以实现自锁功能，即只有在旋钮25的旋转时才能沿活动管22移动，而再释放对旋钮25的旋转力时，旋钮25在梯形螺纹的自锁作用下无法沿活动管22移动。

进一步的，可在活动管22上设有刻度标识，更加便于患者观看当前位置。

再次参阅图9所示，足底板连接件26通过销27连接在活动管22上。具体地，活动管22设有第一销孔22a，足底板连接件26设有第二销孔26a，销27穿设于第一销孔22a和第二销孔26a，以将足底板连接件26与活动管22相连接。

需要说明的是，在其他实施方式中，足底板连接件26与活动管22之间可以采取卡扣连接或插接等方式连接在一起。足底板连接件26与活动管22还可以采取其他方式相连接，例如，足底板连接件26与活动管22两者可以由金属铸造工艺一体成型，也可以是焊接为一体，在此不作限定。

结合图12所示，足底组件30包括后足底板31、柔性绑带32、复位扭簧33和前足底板34。前足底板34和后足底板31通过轴转动连接，轴上套有复位扭簧33，复位扭簧33可以是与后足底板31和前足底板34相连接，以在后足底板31和前足底板34之间提供弹性回复力。该实施方式中，复位扭簧33可起到足底缓冲和助力复位的作用，有效增加了患者步行的安全性和舒适性，有利于患者正确步态的恢复。

柔性绑带32可以方便将足底组件30与用户的足部相固定，由于柔性绑带32柔软，从而穿戴舒适。柔性绑带32的材质可以是布料，也可以是硅胶，在此不作限定。

后足底板31的连接部30a上设有腰型槽30b，可方便调节后足底板31与足底板连接件26的相对位置，以便将足底组件30在水平方向上相对踝关节组件10调整至合适位置，以增加穿戴舒适性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种踝关节组件，其特征在于，包括第一肢体件、关节座、转轴和第二肢体件，所述第二肢体件通过所述转轴可转动地设置于所述第一肢体件和所述关节座之间，且所述第二肢体件的两侧分别设有第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和所述第一肢体件之间、以及所述第二凸台与所述第二肢体件之间均设有扭簧，当所述第二肢体件相对所述第一肢体件往复转动时，所述第一凸台和所述第二凸台交替地对相应侧的所述扭簧进行压缩。

2.根据权利要求1所述的踝关节组件，其特征在于，所述第一肢体件上设有第一卡槽，所述关节座设有第二卡槽，与所述第一凸台对应设置的所述扭簧的引脚安装于第一卡槽，与所述第二凸台对应设置的扭簧的引脚安装于第二卡槽。

3.根据权利要求1所述的踝关节组件，其特征在于，包括支撑柱，支撑柱的两端分别与所述第一肢体件和所述关节座相连接。

4.根据权利要求1所述的踝关节组件，其特征在于，所述第一肢体件和所述关节座上设有分别设有第一轴孔和第二轴孔，所述转轴的两端分别通过轴承转动连接于所述第一轴孔和所述第二轴孔。

5.一种下肢外骨骼装置，其特征在于，包括足底组件、长度调节组件以及如权利要求1-4任一项所述的踝关节组件，所述长度调节组件连接在所述踝关节组件和所述足底组件之间，并用于调整所述踝关节组件至所述足底组件的距离。

6.根据权利要求5所述的下肢外骨骼装置，其特征在于，所述长度调节组件包括固定管、活动管和旋钮；所述固定管与所述第二肢体件相连接，所述活动管与所述足底组件相连接，所述活动管可移动地穿设于固定管，所述旋钮与所述活动管螺纹连接，其当所述旋钮旋转运动时，能够螺纹传动所述活动管相对所述固定管移动。

7.根据权利要求6所述的下肢外骨骼装置，其特征在于，所述活动管设有外螺纹，所述旋钮设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹均为梯形螺纹。

8.根据权利要求7所述的下肢外骨骼装置，其特征在于，所述旋钮通过旋钮盖板与所述固定管转动连接，所述旋钮盖板固定于固定管内。

9.根据权利要求6所述的下肢外骨骼装置，其特征在于，所述固定管的管壁开设有穿孔，所述第二肢体件设有插接部，所述插接部插设于固定管，所述长度调节组件包括锁紧件，所述锁紧件穿设于所述穿孔并将所述插接部限位于所述固定管。

10.根据权利要求9所述的下肢外骨骼装置，其特征在于，所述活动管上设有限位槽，锁紧件的末端位于限位槽中。

11.根据权利要求5所述的下肢外骨骼装置，其特征在于，所述足底组件包括后足底板、复位扭簧和前足底板，所述前足底板和后足底板通过轴转动连接，所述复位扭簧套设于所述轴并与所述后足底板和所述前足底板相连接。

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