一种屈膝运动辅助装置和仿生腿制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种屈膝运动辅助装置及仿生腿，包括动力总成模块、大腿固定支架、膝关节传动件、第一连接件、第二连接件、小腿固定支架。通过结构的设计，利用四连杆机构的运动轨迹与人体的屈膝运动轨迹不完全相同所产生的干涉关系，使动力总成模块可根据小腿的摆动速度做出反应动作，控制屈膝运动的速度，避免过快过急的屈膝运动对膝盖造成的损害；另一方面，将过快过急的屈膝运动所产生的力分别作用在人体的小腿和大腿上，避免作用在膝盖上，对人体膝盖的康复治疗具有良好的实用性。

A Kind of Kick-bending Assistant Device and Bionic Leg

The utility model provides a knee bending motion assistant device and a bionic leg, which comprises a power assembly module, a thigh fixing bracket, a knee joint transmission component, a first connecting member, a second connecting member and a leg fixing bracket. Through the structure design, the interference relationship between the motion track of four-bar linkage and the motion track of human knee flexion is not exactly the same, so that the power assembly module can react according to the swing speed of the leg, control the speed of knee flexion, and avoid the damage of knee caused by too fast knee flexion. On the one hand, the force produced by excessive and rapid knee bending exercise is applied to the human leg and thigh respectively to avoid the effect on the knee, which has good practicability for the rehabilitation treatment of the human knee.

【技术实现步骤摘要】
一种屈膝运动辅助装置和仿生腿
本技术涉及到医疗器械领域，具体涉及到一种屈膝运动辅助装置和仿生腿。
技术介绍
膝盖是人体中最容易受伤的关节之一，在膝盖的恢复治疗过程中，通常需要进行屈膝运动进行健康恢复治疗；在日常的运动中，也需要保护膝盖，避免膝盖在屈膝的过程中发生损伤。为了避免患者在做屈膝运动时，膝关节提供的支撑力不足，造成跌倒危险。需要一种辅助设备给患者提供了一个缓冲作用力，防止患者跌倒；同时，需要对膝关节做屈膝运动的速度进行调节，以更好的进行恢复。另一方面，国内假肢行业技术较为薄弱，假肢功能简单，与正常人体腿部动作具有很大差异，使假肢使用者与正常人的动作表现差异较大，因此需要一种与人体腿部动作较为吻合的仿生腿，以避免影响伤残人士的正常生活和工作。
技术实现思路
为了克服现有的困难，避免膝盖受伤的患者在进行屈膝运动时因屈膝过快或膝盖无力发生摔倒，帮助患者更好的进行膝盖恢复，本技术提供了一种屈膝运动辅助装置，该屈膝运动辅助装置可辅助患者进行屈膝运动，并可限制屈膝运动的最大运动速度，避免膝盖受伤的患者在进行屈膝运动时因屈膝过快或膝盖无力发生摔倒，具有良好的实用性。相应的，本技术提供的屈膝运动辅助装置包括动力总成模块、大腿固定支架、膝关节传动件、第一连接件、第二连接件、小腿固定支架；动力总成模块一端铰接在大腿固定支架上方，另一端为输出端，能沿动力总成模块的轴向运动；大腿固定支架在动力总成模块输出端的一端上，设置有第一铰接点，在第一铰接点下方，设置有第二铰接点，所述第二铰接点与所述第二连接件的一端铰接；膝关节传动件在yz平面的投影为三角形，在所述三角形的顶角位置上分别设置有连接铰接点；所述连接铰接点分别与所述动力总成模块的输出端、所述第一铰接点和所述第一连接件的一端铰接；所述第二连接件相对于所述第二铰接点的另一端和所述第一连接件相对于所述膝关节传动件的另一端分别与所述小腿固定支架铰接。所述输出端基于所述膝关节传动件、第一连接件和第二连接件控制所述小腿固定支架的摆动速度；所述动力总成模块的输出端具有一个预设的最大速度值，对应所述最大速度值，所述小腿固定支架具有一个预设的最大摆动速度值；所述摆动速度小于预设速度值时，所述输出端的速度值与所述小腿固定支架的摆动速度值同步变化，所述摆动速度值小于或等于所述最大摆动速度值。所述大腿固定支架、膝关节传动件和小腿传动件在自身径向平面上的投影为U字型；所述大腿固定支架、膝关节传动件和小腿传动件分别关于所述屈膝运动辅助装置x向中截面对称；所述大腿固定支架具有两个对称布置的第一铰接点和两个对称布置的第二铰接点；所述膝关节传动件具有两个对称布置的与所述第一铰接点连接的连接铰接点、两个对称布置的与所述第一连接件连接的连接铰接点和一个与所述动力总成模块输出端连接的连接铰接点；所述第一连接件的数量为两个，所述第二连接件的数量为两个；所述小腿固定支架具有两个对称布置的与所述第二连接件相对于所述第二铰接点的另一端连接的铰接点、两个对称布置的与第一连接件相对于所述膝关节传动件的另一端连接的铰接点。所述动力总成模块具有盒状的动力支架，所述动力支架一端通过一压力传感器铰接在所述大腿固定支架上，所述压力传感器与所述驱动组件连接；在所述动力支架内，沿轴向固定有一滑轨和安装有一丝杠；所述丝杠上套有丝杆连接块，所述滑轨上安装有滑块，所述丝杆连接块和所述滑块连接一体；所述丝杆一端可转动的卡在所述动力支架上，另一端连接有驱动组件，所述驱动组件带动所述丝杆转动；所述传动臂一端固定在所述丝杆连接块上，另一端沿所述动力支架轴向外伸出所述动力支架并连接有驱动转轴；所述丝杆上，在所述丝杆连接块与所述驱动组件之间，设置有一用于感应丝杠连接块接近的传感底座。所述丝杆上，在所述丝杆连接块背离所述驱动组件的一侧，配合有用于丝杠连接块限位的丝杆螺母。所述驱动组件包括主动轮、从动轮、皮带和驱动电机；所述从动轮与所述丝杆一端连接固定，所述驱动电机固定在所述动力支架外周，转轴与所述主动轮连接；所述皮带紧套在所述主动轮和所述从动轮外周。所述大腿固定支架朝小腿固定支架一侧延伸出第一支板，所述第二铰接点设置在所述第一支板上，所述小腿固定支架朝所述大腿固定支架一侧延伸出第二支板；所述第二连接件分别于所述第一支板和第二支板铰接；所述第一支板和第二支板末端外周开有相互配合的齿并啮合，所述第一支板末端外周和所述第二支板外周的齿啮合角度范围为120度。所述小腿固定支架在背离大腿固定支架一侧，连接有一小腿固定板；所述小腿固定板基于一转轴固定于所述小腿固定支架顶部；所述小腿固定板在所述转轴上的运动转角为20度。相应的，本技术还提供了一种仿生腿，该仿生腿包括假肢、单片机和以上任意一项所述的屈膝运动辅助装置；所述假肢包括大腿假肢和小腿假肢，所述屈膝运动辅助装置安装于所述假肢上，所述单片机与所述屈膝运动辅助装置的动力总成模块连接。本技术提供的屈膝运动辅助装置和仿生腿，通过结构的设计，利用四连杆机构的运动轨迹与人体的屈膝运动轨迹不完全相同所产生的干涉关系，使动力总成模块可根据小腿的摆动速度，控制屈膝运动的速度，避免过快过急的屈膝运动对膝盖造成的损害；另一方面，将屈膝运动所产生的部分作用力分别作用在人体的小腿和大腿上，避免作用在膝盖上，对人体膝盖的康复治疗具有良好的实用性。同时，将该屈膝运动辅助装置逆向运用至仿生腿上，使仿生腿的肢体动作与正常肢体动作较为吻合，有利于使用者维持身体的平衡性，具有良好的实用性。附图说明为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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它的附图。图1示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置的三维结构示意图；图2示出了本技术实施例的动力总成模块的三维结构示意图；图3示出了本技术实施例的动力总成模块的俯视图；图4示出了本技术实施例的驱动组件的三维架构示意图；图5示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置状态一的正视图；图6示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置状态一的局部放大半剖视图；图7示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置状态一的运动结构简图；图8示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置状态二的正视图；图9示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置状态二的局部放大半剖视图；图10示出了本技术实施例的屈膝运动辅助装置状态二的运动结构简图；图11示出了本技术实施例的仿生腿结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。为了更为清晰的对本技术实施例的屈膝运动辅助装置进行介绍，以动力总成模块的推出方向为y负向，竖直方向为z向，建立右手三角螺旋坐标系xyz。本技术实施例提供的屈膝运动辅助装置可辅助患者进行屈膝运动，并可限制屈膝运动的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屈膝运动辅助装置，其特征在于，包括大腿固定支架、膝关节传动件、第一连接件、第二连接件、小腿固定支架和动力总成模块；动力总成模块一端铰接在大腿固定支架上方，另一端为输出端，能沿动力总成模块的轴向运动；大腿固定支架在动力总成模块输出端的一端上，设置有第一铰接点，在第一铰接点下方，设置有第二铰接点，所述第二铰接点与所述第二连接件的一端铰接；膝关节传动件在yz平面的投影为三角形，在所述三角形的顶角位置上分别设置有连接铰接点；所述连接铰接点分别与所述动力总成模块的输出端、所述第一铰接点和所述第一连接件的一端铰接；所述第二连接件相对于所述第二铰接点的另一端和所述第一连接件相对于所述膝关节传动件的另一端分别与所述小腿固定支架铰接。

【技术特征摘要】
1.一种屈膝运动辅助装置，其特征在于，包括大腿固定支架、膝关节传动件、第一连接件、第二连接件、小腿固定支架和动力总成模块；动力总成模块一端铰接在大腿固定支架上方，另一端为输出端，能沿动力总成模块的轴向运动；大腿固定支架在动力总成模块输出端的一端上，设置有第一铰接点，在第一铰接点下方，设置有第二铰接点，所述第二铰接点与所述第二连接件的一端铰接；膝关节传动件在yz平面的投影为三角形，在所述三角形的顶角位置上分别设置有连接铰接点；所述连接铰接点分别与所述动力总成模块的输出端、所述第一铰接点和所述第一连接件的一端铰接；所述第二连接件相对于所述第二铰接点的另一端和所述第一连接件相对于所述膝关节传动件的另一端分别与所述小腿固定支架铰接。2.如权利要求1所述的屈膝运动辅助装置，其特征在于，所述输出端基于所述膝关节传动件、第一连接件和第二连接件控制所述小腿固定支架的摆动速度；所述动力总成模块的输出端具有一个预设的最大速度值，对应所述最大速度值，所述小腿固定支架具有一个预设的最大摆动速度值；所述摆动速度小于所述最大摆动速度值时，所述输出端的速度值与所述小腿固定支架的摆动速度值同步变化，所述摆动速度值小于或等于所述最大摆动速度值。3.如权利要求1所述的屈膝运动辅助装置，其特征在于，所述大腿固定支架、膝关节传动件和小腿传动件在自身径向平面上的投影为U字型；所述大腿固定支架、膝关节传动件和小腿传动件分别关于所述屈膝运动辅助装置x向中截面对称；所述大腿固定支架具有两个对称布置的第一铰接点和两个对称布置的第二铰接点；所述膝关节传动件具有两个对称布置的与所述第一铰接点连接的连接铰接点、两个对称布置的与所述第一连接件连接的连接铰接点和一个与所述动力总成模块输出端连接的连接铰接点；所述第一连接件的数量为两个，所述第二连接件的数量为两个；所述小腿固定支架具有两个对称布置的与所述第二连接件相对于所述第二铰接点的另一端连接的铰接点、两个对称布置的与第一连接件相对于所述膝关节传动件的另一端连接的铰接点。4.如权利要求3所述的屈膝运动辅助装置，其特征在于，所述动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国忠，李林，孙志鹏，章胜，陈州富，
申请(专利权)人：橙象医疗科技广州有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44