本发明专利技术公开了一种具有膝踝联动功能的仿生假肢，包括：膝踝连杆机构，其包括：第一连杆、第二连杆和第三连杆；第一连杆的一端与膝关节致动机构铰接，并且第一连杆沿轴向开设有第一容纳腔；第二连杆的一端设置同轴在第一容纳腔内，并且能够选择性的沿第一容纳腔的轴向移动，或与第一连杆接合；第二连杆的另一端内同轴开设有第二容纳腔；第三连杆的一端同轴设置在第二容纳腔内，并且能够选择性的沿第二容纳腔的轴向移动，或与第二连杆接合，另一端延伸至第二容纳腔外部并且与假肢脚板的脚前掌铰接；其中，第二容纳腔内设置有膝踝连杆弹簧，膝踝连杆弹簧的一端抵靠在第二容纳腔的端板上，另一端抵靠在第三连杆的一端。另一端抵靠在第三连杆的一端。另一端抵靠在第三连杆的一端。
【技术实现步骤摘要】
一种具有膝踝联动功能的仿生假肢
[0001]本专利技术属于用于主动式假肢
，特别涉及一种具有膝踝联动功能的仿生假肢。
技术介绍
[0002]在正常行走过程中，可以将人体步态划分成循环的周期。而在每个步态内，当脚尖即将离地时，人体的踝关节具有蹬地促进下肢向前迈步的作用；当下肢向前迈进的过程中，人体的踝关节具有主动背屈的功能，使得脚尖上扬，可以提高人体跨域障碍能力，避免摔倒。对于截肢者而言，由于失去了踝关节，甚至是膝关节，为了能够恢复接近正常人的步态，需要穿戴的假肢在膝关节和踝关节处均有动力输出，这就要求所穿戴的假肢要有足够的能量储备，以满足穿戴者的正常生活需要，同时，所穿戴的假肢重量不能太大，尽可能小于人体下肢组织的重量，这样可以减轻穿戴者的能量消耗，提高穿戴舒适性。
[0003]而当前由于电池功率密度和电机性能的限制，如果要同时满足膝踝行走能量的需求，则电池的体积和重量会很大，电机的重量会很高。因此，对于膝上截肢者而言，无法同时穿戴具有动力的膝关节和踝关节下肢假肢，主动下肢假肢多数是采取膝关节具有动力输出，踝关节为被动形式。由于被动踝关节无法像人体踝关节一样向外输出能量，使得截肢者步态不对称，为了正常行走，需要人体髋关节做更多的功，消耗更多的体能。
[0004]目前已有实现膝踝之间能量传递的装置，但多是采用多个弹性原件与绳索等结构组合，整体方案较复杂，且可靠性差，无法长期持续使用。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种具有膝踝联动功能的仿生假肢，踝关节为被动式，通过在膝关节和踝关节之间设置具有能量传递功能的三杆组合膝踝连杆机构，将膝关节的动力传输到假肢脚板的脚前掌处，可以实现向前迈步时踝关节的蹬地动作，并且有效节约能量。
[0006]本专利技术提供的技术方案为：
[0007]一种具有膝踝联动功能的仿生假肢，包括：
[0008]假肢机架，其一端与假肢脚板的脚踝处转动连接；
[0009]假肢接受腔连接体，其与所述假肢机架的另一端铰接；
[0010]驱动电机，其固定设置在所述假肢机架上；
[0011]膝关节致动机构，其与所述驱动电机连接，并且能够在所述驱动电机的驱动下沿所述假肢机架的轴向移动；
[0012]膝关节转动连杆，其一端与所述假肢接受腔连接体铰接，另一端与膝关节致动机构铰接；
[0013]膝踝连杆机构，其包括：第一连杆、第二连杆和第三连杆；
[0014]所述第一连杆的一端与所述膝关节致动机构铰接，并且所述第一连杆沿轴向开设
有第一容纳腔；
[0015]所述第二连杆的一端设置同轴在所述第一容纳腔内，并且能够选择性的沿所述第一容纳腔的轴向移动，或与所述第一连杆接合；所述第二连杆的另一端内同轴开设有第二容纳腔；
[0016]所述第三连杆的一端同轴设置在所述第二容纳腔内，并且能够选择性的沿所述第二容纳腔的轴向移动，或与所述第二连杆接合，另一端延伸至所述第二容纳腔外部并且与所述假肢脚板的脚前掌铰接；
[0017]其中，所述第二容纳腔内设置有膝踝连杆弹簧，所述膝踝连杆弹簧的一端抵靠在所述第二容纳腔的端板上，另一端抵靠在所述第三连杆的一端；当所述第二连杆与所述第三连杆接合时，所述膝踝连杆弹簧处于最大压缩状态。
[0018]优选的是，所述第一连杆包括：
[0019]第一连杆连接头，其一端与所述膝关节致动机构铰接；
[0020]第一密封缸盖，其固定连接在所述第一连杆接头的另一端上；
[0021]密封缸筒，其一端同轴固定连接在所述第一密封缸盖上；
[0022]第二密封缸盖，其同轴固定连接在所述密封缸筒的另一端上；
[0023]其中，所述第一密封缸盖、所述密封缸筒和所述第二密封缸盖围合形成所述第一容纳腔。
[0024]优选的是，所述的具有膝踝联动功能的仿生假肢，还包括离合装置，其包括：
[0025]活塞，其同轴设置在所述第一容纳腔中，并且能够沿所述第一容纳腔的轴向移动；所述活塞上开设有多个环形凹槽，所述环形凹槽沿所述活塞的周向开设，并且所述多个环形凹槽沿所述活塞的轴向间隔设置；
[0026]其中，所述第二密封缸盖上设置有缸盖孔，所述第二连杆的一端可移动穿过所述缸盖孔与所述活塞的一端固定连接；
[0027]多匝线圈，其一一对应的设置在所述环形凹槽中；
[0028]其中，所述第一容纳腔为密封腔，所述第一容纳腔内充满磁流变液；通过改变线圈的电流能够改变磁流变液的阻尼力，使所述第一连杆与所述第二连杆接合或分离。
[0029]优选的是，所述的具有膝踝联动功能的仿生假肢，还包括：
[0030]导向杆，其同轴设置在所述第一容纳腔内，并且所述导向杆的一端与所述第一密封缸盖固定连接；
[0031]其中，所述活塞的另一端上同轴开设有行程孔，所述导向杆的另一端匹配设置在所述行程孔中，使所述活塞能够沿所述导向杆移动。
[0032]优选的是，所述第二连杆包括：
[0033]连杆架，其包括连接杆和连接板；所述连接杆的一端同轴固定连接在所述连接板上，另一端与所述活塞固定连接；
[0034]连接套筒，其为圆筒状，所述连接套筒的一端同轴固定连接在所述连接板上；
[0035]套筒端盖，其固定连接在所述连接套筒的另一端上；
[0036]其中，所述连接板、所述连接套筒及所述套筒端盖围合形成所述第二容纳腔。
[0037]优选的是，还包括锁止机构，其包括：
[0038]锁止滑套，其空套在所述第二连杆上；所述锁止滑套的一端固定连接在所述密封
缸筒上，锁止滑套的另一端为自由端；
[0039]多个锁止卡扣，其沿所述连接套筒的周向间隔设置；所述连接套筒上开设有多个矩形通孔，所述通孔与所述锁止卡扣一一对应；
[0040]其中，所述锁止卡扣的一端设置在所述通孔中，另一端通过锁止弹簧连接在所述套筒端盖上；
[0041]锁止卡扣销，其连接在所述锁止卡扣上，并且位于所述锁止卡扣的两端之间；
[0042]其中，所述锁止卡扣通过所述锁止卡扣销铰接在所述连接套筒上；当所述锁止滑套相对于所述第二连杆轴向移动时，能够压紧或释放所述锁止卡扣连接锁止弹簧的一端，使所述锁止卡扣设置在通孔中的一端绕所述锁止卡扣销转动。
[0043]优选的是，所述套筒端盖上开设有多个弹簧安装槽，其与所述锁止弹簧一一对应设置；所述弹簧安装槽为圆柱形凹槽，并且弹簧安装槽沿所述套筒端盖的径向开设；
[0044]其中，所述锁止弹簧安装在所述弹簧安装槽中。
[0045]优选的是，所述第三连杆包括：顶板和假肢脚板连杆；
[0046]其中，所述顶板位于所述第二容纳腔中，所述膝踝连杆弹簧位于所述连接板与所述顶板之间；所述假肢脚板连杆的一端同轴固定连接所述顶板，另一端可移动的穿过所述套筒端盖并与所述假肢脚板铰接。
[0047]优选的是，所述的具有膝踝联动功能的仿生假肢，还包括：...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有膝踝联动功能的仿生假肢，其特征在于，包括：假肢机架，其一端与假肢脚板的脚踝处转动连接；假肢接受腔连接体，其与所述假肢机架的另一端铰接；驱动电机，其固定设置在所述假肢机架上；膝关节致动机构，其与所述驱动电机连接，并且能够在所述驱动电机的驱动下沿所述假肢机架的轴向移动；膝关节转动连杆，其一端与所述假肢接受腔连接体铰接，另一端与膝关节致动机构铰接；膝踝连杆机构，其包括：第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆的一端与所述膝关节致动机构铰接，并且所述第一连杆沿轴向开设有第一容纳腔；所述第二连杆的一端设置同轴在所述第一容纳腔内，并且能够选择性的沿所述第一容纳腔的轴向移动，或与所述第一连杆接合；所述第二连杆的另一端内同轴开设有第二容纳腔；所述第三连杆的一端同轴设置在所述第二容纳腔内，并且能够选择性的沿所述第二容纳腔的轴向移动，或与所述第二连杆接合，另一端延伸至所述第二容纳腔外部并且与所述假肢脚板的脚前掌铰接；其中，所述第二容纳腔内设置有膝踝连杆弹簧，所述膝踝连杆弹簧的一端抵靠在所述第二容纳腔的端板上，另一端抵靠在所述第三连杆的一端；当所述第二连杆与所述第三连杆接合时，所述膝踝连杆弹簧处于最大压缩状态。2.根据权利要求1所述的具有膝踝联动功能的仿生假肢，其特征在于，所述第一连杆包括：第一连杆连接头，其一端与所述膝关节致动机构铰接；第一密封缸盖，其固定连接在所述第一连杆接头的另一端上；密封缸筒，其一端同轴固定连接在所述第一密封缸盖上；第二密封缸盖，其同轴固定连接在所述密封缸筒的另一端上；其中，所述第一密封缸盖、所述密封缸筒和所述第二密封缸盖围合形成所述第一容纳腔。3.根据权利要求2所述的具有膝踝联动功能的仿生假肢，其特征在于，还包括离合装置，其包括：活塞，其同轴设置在所述第一容纳腔中，并且能够沿所述第一容纳腔的轴向移动；所述活塞上开设有多个环形凹槽，所述环形凹槽沿所述活塞的周向开设，并且所述多个环形凹槽沿所述活塞的轴向间隔设置；其中，所述第二密封缸盖上设置有缸盖孔，所述第二连杆的一端可移动穿过所述缸盖孔与所述活塞的一端固定连接；多匝线圈，其一一对应的设置在所述环形凹槽中；其中，所述第一容纳腔为密封腔，所述第一容纳腔内充满磁流变液；通过改变线圈的电流能够改变磁流变液的阻尼力，使所述第一连杆与所述第二连杆接合或分离。4.根据权利要求3所述的具有膝踝联动功能的仿生假肢，其特征在于，还包括：
导向杆，其同轴设置在所述第一容纳腔内，并且所述导向杆的一端与所述第一密封缸盖固定连接；其中，所述活塞的另一...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈魏，任雷，梁威，马永新，钱志辉，曹宇，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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