假脚制造技术

本申请的实施例提供一种假脚，包括支架(1)；凸轮(5)，安装在支架(1)中并包括周向布置的凸轮槽(501)，凸轮槽(51)沿凸轮(5)的轴向方向的轮廓呈曲线；电机(2)，驱动凸轮(5)转动；脚板(13)，通过脚板连接件(12)连接于支架(1)的踝关节中心处的脚板回转轴(101)，并绕脚板回转轴(101)转动；推杆(8)，推杆(8)的一端连接有滚轮(9)，滚轮(9)容纳在凸轮槽(501)中，推杆(8)的另一端与脚板(13)的后部连接，凸轮(5)的转动带动推杆(8)在轴向上运动，以使得脚板(13)绕脚板回转轴(101)转动，其中，轮廓的曲线的高度变化与推杆(8)的另一端与脚板(13)的连接处的轴向位移一致，凸轮槽(501)的轮廓的曲线和轴向位移对应于踝关节角度曲线。本申请的目的在于提供一种个性化定制的主动型假脚。

【技术实现步骤摘要】
假脚
本专利技术涉及人工假体领域，具体地，涉及一种假脚。
技术介绍
假肢是为截肢者弥补肢体缺损和代偿其失去的肢体功能而制造、装配的人工肢体。踝足假肢(即假脚)，不论是大腿还是小腿截肢，安装假脚，帮助截肢的假肢穿戴者恢复行走功能都是必要的选择。目前，市场中现用的假脚分为被动性和主动型，虽然能够满足穿戴者的行走需求，但对于穿戴者更接近自身的自然步态尚有距离。现有技术中关于假脚的技术方案中，有的方案是通过利用弹性材料以及形状的设计来使得假脚具有可调的弹性，以适应截肢者。有的方案是通过调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置，并通过这种方法改善了大腿假肢结构尤其是可测定和调节对于行走的站立阶段有利的假肢结构。有的方案是通过传感系统和控制系统管理假体或矫正系统运动以便于残疾人或截肢者的运动。有的方案是两个或更多个关节之间设置一个或多个柔性构件并且在使用期间允许可变的刚度的假足和其他假体装置。现有技术中的假脚设计都没有考虑到步态和个性化定制。
技术实现思路
针对相关技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种至少能通过凸轮实现个人步姿曲线个性化定制的主动型假脚。为实现上述目的，本专利技术提供了一种假脚，包括：支架；凸轮，安装在支架中并包括周向布置的凸轮槽，凸轮槽沿凸轮的轴向方向的轮廓呈曲线；电机，驱动凸轮转动；脚板，通过脚板连接件连接于支架的踝关节中心处的脚板回转轴，并绕脚板回转轴转动；推杆，推杆的一端连接有滚轮，滚轮容纳在凸轮槽中，推杆的另一端与脚板的后部连接，凸轮的转动带动推杆在轴向上运动，以使得脚板绕脚板回转轴转动，其中，轮廓的曲线的高度变化与推杆的另一端与脚板的连接处的轴向位移一致，凸轮槽的轮廓的曲线和轴向位移对应于踝关节角度曲线。在一个实施例中，减震器，推杆的另一端通过减震器连接至脚板的后部。在一个实施例中，凸轮为内部中空的圆柱凸轮，凸轮槽的开口朝向圆柱凸轮的轴心，圆柱凸轮的上端具有连接于电机的凸轮轴。在一个实施例中，支架还包括：推杆导向轴承安装支架，包括容纳推杆的推杆导向轴承以引导推杆在轴向上的运动。在一个实施例中，还包括复位扭簧，复位扭簧的一端连接至脚板连接件，另一端连接至支架上的扭簧固定支架，复位扭簧的一端和另一端之间的螺旋段环绕脚板回转轴。在一个实施例中，复位扭簧呈自由状态时，脚板的后部高于脚板的前部。在一个实施例中，推杆沿轴向的运动的位移为X，沿脚板的前后方向，连接件距推杆的距离为L，脚板与水平面之间的夹角为a，当支架的轴向垂直于水平面并且脚板的前部位于水平面以上时，夹角为正，脚板的前部位于水平面以下时，夹角为负，其中，X＝L*tan(a)。在一个实施例中，脚板的后部包括从脚板的前部分支的两个支部，两个支部的上支部连接至支架，两个支部之间的距离弹性可变。在一个实施例中，还包括连接电机和凸轮的同步带传动机构，同步带传动机构包括：驱动轮，驱动轮与电机同轴连接并由电机驱动，从动轮，从动轮与凸轮轴连接，同步带，同步带分别与驱动轮、从动轮啮合。在一个实施例中，支架还包括：电机轴孔，电机轴孔位于电机与驱动轮之间并且用于容纳电机转轴；从动轮孔，从动轮孔位于从动轮与凸轮之间，从动轮孔容纳凸轮轴。本专利技术的有益技术效果在于：方便个性化定制假脚，凸轮可根据不同人的步姿曲线定制，在使用时重现个性化步姿曲线，减轻假肢穿戴者的不适。根据个人步态不同和使用环境不同，本申请的个性化定制假脚将能够更好的满足假肢穿戴者的行走需求。尤其地，这种假脚能够使单侧假肢穿戴者的步态更接近于自身健侧肢体的正常步态。附图说明图1示出了一个步态周期内踝关节角度的变化图2示出了一个步态周期踝关节角度变化曲线图3示出了通过Vicon建模获取健侧踝关节角度数据的模型图图4示出了假脚踝关节角度为0时的侧视剖面图图5示出了图4的假脚的俯视图图6示出了图4的假脚的后视图图7示出了假脚踝关节角度为负值时的侧视剖面图图8示出了图7的假脚的后视图图9示出了示出了假脚的立体分解图图10示出了假脚的支架图图11示出了假脚的侧视分解图图12示出了图11的分解图的后视图具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。现结合附图说明。根据本申请的实施例，提供了一种假脚15，本申请的假脚15体现为主动型假脚，其中，“主动型假脚”是与“被动型假脚”相对应的，它是可以由电机驱动作跎/背屈运动，自带动力源。如图1、图2所示，一个步态周期是指同一只脚从脚跟离地跨出，到再次脚跟着地的行进过程。在此过程中，包括背屈、跖屈以及摆动阶段。背屈是指脚尖上抬，脚尖向小腿的方向转动。跖屈是指脚尖下降，脚尖朝远离小腿的方向转动。在一个步态周期中，包括：可控跖屈、可控背屈、动力跖屈、摆动阶段。在可控跖屈初步阶段，脚跟着地，脚尖离地，小腿和脚之间的角度较小，胫骨前肌所积蓄的能量使得小腿和脚之间角度变大，进入可控背屈阶段初期，此时，脚尖着地，脚板贴地，支撑整个身体的重量，接着，小腿朝着脚尖转动至进入动力跖屈阶段，使得人体向前方移动，最后，小腿向上抬起，脚板离地，进入摆动阶段，在摆动阶段末期，脚跟着地，将进入下一个步态周期。如图7所示，线l1位于推杆8的轴线处，线l2为通过踝关节中心O点的与支架1的轴线同向的直线，线l3为通过踝关节中心O点与线l2垂直的线。注意，在本申请中，所指的“水平面”仅针对图7的与线l3共面的平面，当假脚运动时，线l3会一直与支架1的轴线同向的直线l2垂直，因此本申请所指的“水平面”也会一直与支架1的轴线同向的直线l2垂直。线l1与线l2之间的距离为推杆8与踝关节中心O点之间的偏置距离L，l4为与l5平行，l5与脚板后跟上表面重合，l4与水平线l3之间的夹角a为踝关节角度。结合图2示出的曲线是一个步态周期中，以一个步态周期为横坐标，踝关节角度值a为纵坐标的踝关节角度值的变化曲线。踝关节角度a定义为：以小腿和脚相互垂直时作为踝关节角度零点，背屈(脚尖上抬)为正，跖屈(脚尖下降)为负。根据本申请的一个实施例，踝关节角度曲线根据穿戴者因人而异个性化定制而成，曲线的确定方式是：采集假肢穿戴者的人体基本信息(例如性别、年龄、身高、体重)以及身体特征参数(例如左右膝宽、左右踝宽、左右腿长)；结合图3所示，通过Vicon三维运动捕捉系统中的ViconPlug-Ingait半身模型100建模，获取单侧假肢穿戴者自然步速行走时健侧踝关节角度数据，具体地，图3中健侧与假肢侧互相配合，健侧受到健侧地面反力，假肢侧受到假肢侧地面反力，在健侧设置踝关节标记点，捕捉踝关节标记点在一个运动周期中的变化以形成踝关节运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种假脚，其特征在于，包括：/n支架(1)；/n凸轮(5)，安装在所述支架(1)中并包括周向布置的凸轮槽(501)，所述凸轮槽(501)沿所述凸轮(5)的轴向方向的轮廓呈曲线；/n电机(2)，驱动所述凸轮(5)转动；/n脚板(13)，通过脚板连接件(12)连接于所述支架(1)的踝关节中心处的脚板回转轴(101)，并绕所述脚板回转轴(101)转动；/n推杆(8)，所述推杆(8)的一端连接有滚轮(9)，所述滚轮(9)容纳在所述凸轮槽(501)中，所述推杆(8)的另一端与所述脚板(13)的后部连接，所述凸轮(5)的转动带动所述推杆(8)在所述轴向上运动，以使得所述脚板(13)绕所述脚板回转轴(101)转动，其中，所述轮廓的所述曲线的高度变化与所述推杆(8)的所述另一端与所述脚板(13)的连接处的轴向位移一致，所述凸轮槽(501)的所述轮廓的所述曲线和所述轴向位移对应于踝关节角度曲线。/n

【技术特征摘要】
1.一种假脚，其特征在于，包括：
支架(1)；
凸轮(5)，安装在所述支架(1)中并包括周向布置的凸轮槽(501)，所述凸轮槽(501)沿所述凸轮(5)的轴向方向的轮廓呈曲线；
电机(2)，驱动所述凸轮(5)转动；
脚板(13)，通过脚板连接件(12)连接于所述支架(1)的踝关节中心处的脚板回转轴(101)，并绕所述脚板回转轴(101)转动；
推杆(8)，所述推杆(8)的一端连接有滚轮(9)，所述滚轮(9)容纳在所述凸轮槽(501)中，所述推杆(8)的另一端与所述脚板(13)的后部连接，所述凸轮(5)的转动带动所述推杆(8)在所述轴向上运动，以使得所述脚板(13)绕所述脚板回转轴(101)转动，其中，所述轮廓的所述曲线的高度变化与所述推杆(8)的所述另一端与所述脚板(13)的连接处的轴向位移一致，所述凸轮槽(501)的所述轮廓的所述曲线和所述轴向位移对应于踝关节角度曲线。


2.根据权利要求1所述的假脚，其特征在于，还包括减震器(10)，所述推杆(8)的所述另一端通过所述减震器(10)连接至所述脚板(13)的所述后部。


3.根据权利要求1所述的假脚，其特征在于，所述凸轮(5)为内部中空的圆柱凸轮，所述凸轮槽(501)的开口朝向所述圆柱凸轮的轴心，所述圆柱凸轮的上端具有连接于所述电机(2)的凸轮轴(502)。


4.根据权利要求1所述的假脚，其特征在于，所述支架(1)还包括：
推杆导向轴承安装支架(102)，包括容纳所述推杆(8)的推杆导向轴承(103)以引导所述推杆(8)在所述轴向上的运动。


5.根据权利要求1所述的假脚，其特征在于，还包括复位扭簧(14)，所述复位扭簧(14)的一端连接至所述脚板连接件(12)，另一端连接至所述支架(1)上的扭簧固定支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亮，李国富，张志强，龚思远，云晓，纪婷婷，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11