一种智能液压电机混合驱动膝关节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能液压电机混合驱动膝关节装置，包括保护罩、骨架、液压控制单元、顶盖和膝关节控制系统，液压控制单元包括液压机构、传动机构和动力机构，智能液压膝关节控制系统包括控制板、第二惯性测量单元、压力感应装置、角度感应装置和助力装置。本发明专利技术公开的一种智能液压电机混合驱动膝关节装置，采用液压控制单元作为阻尼控制元件，通过压力感应装置、角度感应装置、第二惯性测量单元和第一惯性测量单元采集患者步态及位姿信息，根据这些信息不断调整液压控制单元内阻尼大小，并通过控制助力装置为主轴的膝盖关节提供一定动力，减少用户体力消耗，以满足患者行走、跑步、防摔、交替上下斜坡及楼梯的需求。交替上下斜坡及楼梯的需求。交替上下斜坡及楼梯的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种智能液压电机混合驱动膝关节装置


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种智能液压电机混合驱动膝关节装置。

技术介绍

[0002]随着因交通事故、疾病等原因导致的下肢截肢的患者逐渐增多，各种下肢假肢不断涌入市场，不仅在外观和功能上弥补了肢体缺陷所带来的不足，同时使截肢者可以自由地参与正常的生活和工作，满足了截肢患者回归社会的强烈意愿。膝关节装置作为下肢假肢的核心部件之一，其性能的优劣影响着患者步态及舒适度与否。
[0003]目前国内现有的假肢膝关节多为机械式、气压式以及液压式膝关节，还没有可根据需要自行调节液压阻尼大小的智能液压膝关节产品，现有的这些产品很大程度上限制了患者的运动需求和功能需求，难以满足患者的期望。尤其对于腿脚抬起不便，需要借助外力的假肢膝关节，市场需求量大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种智能液压电机混合驱动膝关节装置，用以解决现有产品限制了患者的运动需求和功能需求、难以满足患者的期望的问题。
[0005]本专利技术提供一种智能液压电机混合驱动膝关节装置，包括保护罩、骨架、液压控制单元、顶盖和膝关节控制系统，所述液压控制单元包括液压机构、传动机构和动力机构，所述动力机构能通过所述传动机构将动力传递至所述液压机构，所述液压机构能通过改变输油管内的流量大小来调节阻尼大小，进而调节膝关节的屈曲速度和复位速度；所述液压控制单元的底部和顶部分别设置有底部连接块和关节轴承；所述顶盖与所述骨架的顶端之间通过主轴枢接，所述顶盖与所述关节轴承之间通过第一轴枢接；所述底部连接块与所述骨架的底端之间通过第二轴枢接；所述膝关节控制系统包括一个控制板、若干电位计、第二惯性测量单元、一个压力感应装置、一个角度感应装置和一个助力装置，所述控制板上集成有第一惯性测量单元和微处理器，所述控制板设置于保护罩上；所述动力机构包括若干伺服电机、若干减速器和若干动力机构输出轴，所述伺服电机的输出轴通过减速器与所述动力机构输出轴相连；若干所述电位计分别设置于所述动力机构输出轴上；所述压力感应装置设置于顶盖上，所述压力感应装置包括压力传感器；所述第二惯性测量单元设置于所述顶盖底部，所述第二惯性测量单元与所述第一惯性测量单元通过有线连接；所述角度感应装置包括设置于所述主轴上的磁铁和角度传感器芯片；所述助力装置包括助力电机，所述助力电机的输出轴与所述主轴关联；所述伺服电机、所述减速器、所述电位计、所述压力传感器、所述第二惯性测量单元、所述角度传感器芯片和所述助力电机均通过有线与所述控制板相连。
[0006]优选地，所述液压机构包括液压缸和活塞杆，所述液压缸底部设置有压缩阻尼调节旋钮和回复阻尼调节旋钮，当活塞杆向下压缩时，调节压缩阻尼调节旋钮，实现活塞杆相
对于液压缸压缩过程的阻尼调节；当活塞杆向上伸长时，调节回复阻尼调节旋钮，实现活塞杆相对于液压缸回复过程的阻尼调节；所述传动机构包括第一从带轮、第二从带轮、安装支架、左导向支架、左主带轮、第一同步带以及右导向支架、右主带轮和第二同步带，所述安装支架固定套设所述液压缸的外壁，所述左导向支架和所述右导向支架分别设置于所述安装支架的两侧，所述左主带轮和所述右主带轮分别设置于所述左导向支架和所述右导向支架内；所述第一从带轮和所述第二从带轮分别设置于所述压缩阻尼调节旋钮和所述回复阻尼调节旋钮上；所述左主带轮通过所述第一同步带与所述第一从带轮连接，所述右主带轮通过所述第二同步带与所述第二从带轮连接。
[0007]优选地，所述液压机构还包括压缩调节旋钮、回复调节旋钮、海绵蓄能器、反向单向阀和正向单向阀，所述活塞杆插设于所述液压缸内将所述液压缸分为位于上部的有活塞杆的有杆腔部和位于下部的无活塞杆的无杆腔部，所述无杆腔部的底部通过输油管连接所述压缩调节旋钮的进油端，所述压缩调节旋钮的出油端通过输油管连接至所述回复调节旋钮的进油端，所述回复调节旋钮的出油端通过输油管连接有杆腔部，且所述压缩调节旋钮的两端并联连接有正向单向阀，所述回复调节旋钮的两端并联连接有反向单向阀；所述海绵蓄能器有多个蓄压海绵组成，压缩调节旋钮的出油端与回复调节旋钮的进油端之间通过输油管与海绵蓄能器连通；所述压缩调节旋钮和所述回复调节旋钮分别与所述压缩阻尼调节旋钮和所述回复阻尼调节旋钮相关联。
[0008]优选地，所述动力机构包括分别设置于所述安装支架两侧的第一动力机构和第二动力机构，所述第一动力机构和所述第二动力机构分别设置于所述左导向支架和所述右导向支架的内部且都固定于所述安装支架的外壁上；所述第一动力机构和所述第二动力机构均包括一个伺服电机、一个减速器和一个动力机构输出轴，所述伺服电机的输出轴通过减速器与所述动力机构输出轴相连；所述第一动力机构的动力机构输出轴与所述左主带轮通过齿轮连接，所述第二动力机构的动力机构输出轴与所述右主带轮通过齿轮连接。
[0009]优选地，所述顶盖包括包括盖板、对接槽和枢接板，所述对接槽和所述枢接板分别固定于所述盖板的上表面和侧面上，所述盖板的底面的两侧分别设置有两个保护罩枢接孔，所述枢接板的底部的两端分别开设有两个液压控制单元枢接孔；所述骨架的顶部两端分别开设有两个顶盖对接孔，所述盖板的两个保护罩枢接孔分别设置有第一轴承和第二轴承，所述主轴的中部穿过所述盖板的两个保护罩枢接孔、两端设置于第一轴承和第二轴承，将骨架和顶盖枢接；所述枢接板的两个液压控制单元枢接孔内分别设有轴承，所述第一轴穿设所述枢接板的两个液压控制单元枢接孔的轴承和关节轴承的轴承孔，将所述顶盖的枢接板与所述关节轴承枢接；所述骨架底端开设有用于插设第二轴的通孔，通孔内内设置有滑动轴承，通过滑动轴承与第二轴枢接。
[0010]优选地，所述第一轴的枢接处配设有螺杆、第一耐磨垫片和第二耐磨垫片，所述第一轴的一端通过螺纹连接有螺杆，所述第一耐磨垫片和所述第二耐磨垫片套设于螺杆上，且所述第一耐磨垫片和所述第二耐磨垫片分别位于第一轴两端与顶盖的接触处。
[0011]优选地，所述膝关节控制系统包括两个电位计，两个所述电位计分别设置于所述第一动力机构和所述第二动力机构的动力机构输出轴上，所述伺服电机、所述电位计均通过有线与所述控制板相连。
[0012]优选地，所述压力感应装置还包括一个四棱台感压盖帽和一个连接螺杆，所述四
棱台感压盖帽与所述压力传感器通过连接螺杆连接；所述压力传感器的底部设有凸起，顶盖顶部设有对接槽，所述顶盖顶部的对接槽与所述压力传感器底部的凸起相匹配，所述顶盖的对接槽对压力传感器形成约束，以确保压力传感器只受竖直方向的力。
[0013]优选地，所述角度感应装置包括角度感应螺杆、磁铁、角度传感器芯片和角感支架，所述主轴的一端通过螺纹连接有角度感应螺杆；所述角度感应螺杆上设有一螺杆凹槽，所述磁铁装入该螺杆凹槽内；所述角度传感器芯片安装在角感支架上，所述角感支架通过螺钉与角度感应螺杆连接；所述角度传感器芯片与所述磁铁构成角度传感器，用于检测出当前膝关节的屈曲角度。
[0014]优选地，所述助力装置包括助力电机、主轴同步带轮、电机同步带轮、助力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能液压电机混合驱动膝关节装置，其特征在于，包括保护罩(100)、骨架(200)、液压控制单元(3)、顶盖(5)和膝关节控制系统，所述液压控制单元(3)包括液压机构(1)、传动机构(2)和动力机构，所述动力机构能通过所述传动机构(2)将动力传递至所述液压机构(1)，所述液压机构(1)能通过改变输油管内的流量大小来调节阻尼大小，进而调节膝关节的屈曲速度和复位速度；所述液压控制单元(3)的底部和顶部分别设置有底部连接块(110)和关节轴承(120)；所述顶盖(5)与所述骨架(200)的顶端之间通过主轴(201)枢接，所述顶盖(5)与所述关节轴承(120)之间通过第一轴(202)枢接；所述底部连接块(110)与所述骨架(200)的底端之间通过第二轴(203)枢接；所述膝关节控制系统包括一个控制板(40)、若干电位计(42)、第二惯性测量单元(50)、一个压力感应装置(6)、一个角度感应装置(7)和一个助力装置(8)，所述控制板(40)上集成有第一惯性测量单元和微处理器，所述控制板(40)设置于保护罩(1)上；所述动力机构包括若干伺服电机(41)、若干减速器(43)和若干动力机构输出轴(44)，所述伺服电机(41)的输出轴通过减速器(43)与所述动力机构输出轴(44)相连；若干所述电位计(42)分别设置于所述动力机构输出轴(44)上；所述压力感应装置(6)设置于顶盖(5)上，所述压力感应装置(6)包括压力传感器(62)；所述第二惯性测量单元(50)设置于所述顶盖(5)底部，所述第二惯性测量单元(50)与所述第一惯性测量单元通过有线连接；所述角度感应装置(7)包括设置于所述主轴(201)上的磁铁(72)和角度传感器芯片(73)；所述助力装置(8)包括助力电机(81)，所述助力电机(81)的输出轴与所述主轴(201)关联；所述伺服电机(41)、所述减速器(43)、所述电位计(42)、所述压力传感器(62)、所述第二惯性测量单元(50)、所述角度传感器芯片(73)和所述助力电机(81)均通过有线与所述控制板(40)相连。2.如权利要求1所述的智能液压电机混合驱动膝关节装置，其特征在于，所述液压机构(1)包括液压缸(11)和活塞杆(12)，所述液压缸(11)底部设置有压缩阻尼调节旋钮(13)和回复阻尼调节旋钮(14)，当活塞杆(12)向下压缩时，调节压缩阻尼调节旋钮(13)，实现活塞杆(12)相对于液压缸(11)压缩过程的阻尼调节；当活塞杆(12)向上伸长时，调节回复阻尼调节旋钮(14)，实现活塞杆(12)相对于液压缸(11)回复过程的阻尼调节；所述传动机构(2)包括第一从带轮(151)、第二从带轮(152)、安装支架(21)、左导向支架(221)、左主带轮(231)、第一同步带(241)以及右导向支架(222)、右主带轮(232)和第二同步带(242)，所述安装支架(21)固定套设所述液压缸(11)的外壁，所述左导向支架(221)和所述右导向支架(222)分别设置于所述安装支架(21)的两侧，所述左主带轮(231)和所述右主带轮(232)分别设置于所述左导向支架(221)和所述右导向支架(222)内；所述第一从带轮(151)和所述第二从带轮(152)分别设置于所述压缩阻尼调节旋钮
(13)和所述回复阻尼调节旋钮(14)上；所述左主带轮(231)通过所述第一同步带(241)与所述第一从带轮(151)连接，所述右主带轮(232)通过所述第二同步带(242)与所述第二从带轮(152)连接。3.如权利要求2所述的智能液压电机混合驱动膝关节装置，其特征在于，所述液压机构(1)还包括压缩调节旋钮(130)、回复调节旋钮(140)、海绵蓄能器(10)、反向单向阀(131)和正向单向阀(141)，所述活塞杆(12)插设于所述液压缸(11)内将所述液压缸(11)分为位于上部的有活塞杆(12)的有杆腔部和位于下部的无活塞杆(12)的无杆腔部，所述无杆腔部的底部通过输油管连接所述压缩调节旋钮(130)的进油端，所述压缩调节旋钮(130)的出油端通过输油管连接至所述回复调节旋钮(140)的进油端，所述回复调节旋钮(140)的出油端通过输油管连接有杆腔部，且所述压缩调节旋钮(130)的两端并联连接有正向单向阀(141)，所述回复调节旋钮(140)的两端并联连接有反向单向阀(131)；所述海绵蓄能器(10)有多个蓄压海绵组成，压缩调节旋钮(130)的出油端与回复调节旋钮(140)的进油端之间通过输油管与海绵蓄能器(10)连通；所述压缩调节旋钮(130)和所述回复调节旋钮(140)分别与所述压缩阻尼调节旋钮(13)和所述回复阻尼调节旋钮(14)相关联。4.如权利要求2所述的智能液压电机混合驱动膝关节装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金营，王琛涛，王启宁，屠晓光，
申请(专利权)人：北京工道风行智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：