The invention discloses an ankle and foot mechanism for passive storage of lower extremity exoskeleton, including ankle unit, foot side panel unit and foot unit; ankle joint unit includes a leg rod and rod is arranged under the lower leg and ankle in the compression spring guide rod; foot side panel unit includes a side panel and a foot the Ottomans and the wave spring body, the foot side panel comprises a side plate and a bottom plate, the Ottomans and the wave spring body is arranged at the lower end of the bottom plate, the side is arranged on the curved surface; the leg rod is hinged with the lower end of the side plate, lower end of the guide rod of the ankle joint in the compression spring under the action of the curved surface contact and along the curved top mobile. The invention makes full use of the human foot structure, human body and exoskeleton quality and inertia effect, achieve in the process of walking ankle passive energy storage, the bow shaped bottom foot storage, wearing comfortable, low energy consumption, strong practicability.
【技术实现步骤摘要】
一种用于下肢助力外骨骼的被动储能踝关节及足部机构
本专利技术涉及一种用于下肢助力外骨骼的被动储能踝关节及足部机构,属于机器人应用领域。
技术介绍
外骨骼康复助力机器人将机器人技术、自动化技术和临床康复医学技术相结合而产生的一种辅助或替代康复理疗师完成关节康复训练的机器人自动化装置。人体有众多的关节,如髋关节、膝关节、踝关节和腕关节等,其中踝关节是人与地面距离最近的关节,承担着几乎整个人的身体重量,尤其是当人在跳跃、奔跑和身体负重的时候,踝关节承受着巨大的冲击和载荷,人体踝关节运动主要依据韧带、跟腱等实现及限制踝关节运动;依据足部构造,人体足弓结构对身体重力下传和地面反弹力起着重要的缓冲震荡的作用;依据足部功能,人体足部在站立或活动时均起支持作用,且在活动时不同的姿势可以构成不同形式的杠杆作用。下肢助力外骨骼踝关节及足部机构由可支撑穿戴者整个脚部的刚性板结合自由度为1、2或3的机械踝关节组成,机械踝关节各个自由度通常采用电机、液压缸、气缸等进行驱动,该类足部机构灵活性差、控制难度大、对控制系统要求极高、成本相对较高;一些新型踝关节机构前后布置一对弹簧用于减少穿戴者在矢状面踝关节受力,但弹簧固定端始终固定在足部基座上,在运动过程中拉伸弹簧或压缩弹簧的性能不明确,且有双向弹簧阻力,助力效果未能达到最优。
技术实现思路
技术问题:本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种用于下肢助力外骨骼的被动储能踝关节及足部机构,该踝关节机构利用一个压缩弹簧实现实现踝关节被动储能及支撑能力,其足部机构利用人体弓形足部构造、运动性能、人体及外骨骼重量及惯性作用结合波浪弹簧的使用,实现行 ...
【技术保护点】
一种用于下肢助力外骨骼的被动储能踝关节及足部机构,其特征在于,该机构包括踝关节单元(1)、足侧面板单元(2)以及脚垫单元(3);所述踝关节单元(1)包括小腿杆(11)以及设置在小腿杆(11)内的压缩弹簧(14)和踝关节导杆(15);所述足侧面板单元(2)包括足侧面板(204)、脚垫以及波浪弹簧体(210),所述足侧面板(204)包括侧板(2046)及底板(2047),所述脚垫和波浪弹簧体(210)设置在所述底板下端,在所述侧板上设置有弧形面;所述小腿杆(11)下端铰接在所述侧板上,所述踝关节导杆(15)的下端在所述压缩弹簧的作用下与所述弧形面接触并沿所述弧形顶面移动;所述脚垫单元(3)包括鞋底,所述底板设置在所述鞋底内,在所述鞋底还设置有用于放置所述波浪弹簧体(210)的腔体(322);趾屈运动时,踝关节导杆(15)下端在侧板的弧形面(2014)最低点向一侧运动,踝关节导杆(15)上端在小腿杆(11)内孔内向上运动而压缩压缩弹簧(14),从而完成趾屈被动储能;背屈运动时,踝关节导杆(15)上端在侧板的弧形面(2014)最低点向另一侧运动,踝关节导杆(15)的上端在小腿杆(11)内孔内向 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于下肢助力外骨骼的被动储能踝关节及足部机构,其特征在于,该机构包括踝关节单元(1)、足侧面板单元(2)以及脚垫单元(3);所述踝关节单元(1)包括小腿杆(11)以及设置在小腿杆(11)内的压缩弹簧(14)和踝关节导杆(15);所述足侧面板单元(2)包括足侧面板(204)、脚垫以及波浪弹簧体(210),所述足侧面板(204)包括侧板(2046)及底板(2047),所述脚垫和波浪弹簧体(210)设置在所述底板下端,在所述侧板上设置有弧形面;所述小腿杆(11)下端铰接在所述侧板上,所述踝关节导杆(15)的下端在所述压缩弹簧的作用下与所述弧形面接触并沿所述弧形顶面移动;所述脚垫单元(3)包括鞋底,所述底板设置在所述鞋底内,在所述鞋底还设置有用于放置所述波浪弹簧体(210)的腔体(322);趾屈运动时,踝关节导杆(15)下端在侧板的弧形面(2014)最低点向一侧运动,踝关节导杆(15)上端在小腿杆(11)内孔内向上运动而压缩压缩弹簧(14),从而完成趾屈被动储能;背屈运动时,踝关节导杆(15)上端在侧板的弧形面(2014)最低点向另一侧运动,踝关节导杆(15)的上端在小腿杆(11)内孔内向上运动而压缩压缩弹簧(14),从而完成背屈被动储能。2.根据权利要求1所述的被动储能踝关节及足部机构,其特征在于,在所述踝关节导杆(15)的下端设置有一导杆滑轮(16),该导杆滑轮(16)与所述弧形面接触。3.根据权利要求2所述的被动储能踝关节及足部机构,其特征在于,所述踝关节单元(1)还包括踝关节止推固定杆(...
【专利技术属性】
技术研发人员:王兴松,朱智勇,甘振波,李伟强,张毅,
申请(专利权)人:东南大学,江苏鹤林智能机械有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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