一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼制造技术

本发明专利技术涉及外骨骼技术领域，且公开了一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，包括足托，足托两端竖直部固定安装有棘轮片，棘轮片外壁上均转动连接有离合器片，离合器片外壁上均转动连接有支撑部，两端支撑部上端固定安装有护腿，两端离合器片上固定安装有护踝，护腿和护踝之间固定安装有牵引弹簧，棘轮片上设有用于降低行走能量消耗的调节组件。本发明专利技术通过设计了一种新型的离合装置，使用棘轮棘爪与凸轮机构的组合，解决了传统离合器的噪声和错位卡壳问题，离合器与绑缚结构刚性连接，制动方式由运动角度决定，不再采用滑轮，解决了传统绳索驱动延迟高的问题。绳索驱动延迟高的问题。绳索驱动延迟高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼


[0001]本专利技术涉及外骨骼
，具体为一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼。

技术介绍

[0002]无源外骨骼也即无动力外骨骼，其能量来源于人体自身的代谢能，借助弹性储能机制在下肢运动中的蓄能阶段，将人体在行走产生的部分冗余能量(即部分机械能)化为弹性势能，并在助力阶段将弹性势能转化为机械能反馈给下肢。本专利技术提出的无源外骨骼将运动过程中本该损耗的机械能(即本该转化为热能的部分机械能)进行回收利用，提高了下肢运动能力，并增加了代谢能量的利用率。
[0003]当前外骨骼离合装置如图13所示，图13中13为蓄能弹簧，5和6分别为控制踝和膝关节的棘轮棘爪离合装置，7和8为绳索与离合装置20内的滑轮连接，上述装置在实际使用时，由棘轮棘爪构建的离合装置在运行过程中会出现噪声和错位卡壳等问题，且传统的绳索与滑轮驱动方式与人体匹配方面具有较高的延迟，同时绳索磨损严重，且易被干扰。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，具备降低行走能量消耗和行走效果较优等优点，解决了传统离合装置在运行过程中会出现噪声和错位卡壳等问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，包括足托，所述足托两端竖直部固定安装有棘轮片，所述棘轮片外壁上均转动连接有离合器片，所述离合器片外壁上均转动连接有支撑部，两端所述支撑部上端固定安装有护腿，两端离合器片上固定安装有护踝，所述护腿和护踝之间固定安装有牵引弹簧，所述棘轮片上设有用于降低行走能量消耗的调节组件。
[0008]优选的，所述调节组件包括转动连接在棘轮片外壁上三角拨片，所述离合器片位于支撑部的旋转轴上套设有第一复位弹簧，所述三角拨片位于棘轮片的旋转轴上套设有第二复位弹簧，所述离合器片外壁上转动连接有棘爪，所述棘爪位于离合器片的旋转轴上套设有第三复位弹簧，所述离合器片上固定安装有棘爪限位片，所述棘爪外壁与棘爪限位片内壁相切，所述棘轮片外壁上固定安装有限位凸起。
[0009]优选的，所述护腿内壁固定安装有气垫，所述气垫外壁上固定安装多组固定环，所述固定环内穿插有绳索。
[0010]优选的，所述足托内设有空腔，所述空腔底腔上端面固定安装有滑轨，所述滑轨内固定安装有滑杆，所述滑杆外壁上滑动连接有两组滑块，两组所述滑块之间固定安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在所述滑杆外壁上，所述滑块上端面设有用于降低足托能量消
耗的辅助组件。
[0011]优选的，所述辅助组件包括固定安装在滑块上端面的轴座，所述空腔内固定安装有两组支撑板，所述支撑板外壁上转动连接有连杆，所述连杆的旋转轴上固定安装有连接杆，所述连接杆一端相对应的转动连接在轴座上，所述空腔底端设有两组缺口，所述缺口内固定安装有三组限位块，所述连杆外壁上设有滑槽，所述限位块穿出于滑槽，所述连杆一端固定安装有足力支撑件。
[0012](三)有益效果
[0013]与现有技术相比，本专利技术提供了一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，具备以下有益效果：
[0014]1、本专利技术通过设计了一种新型的离合装置，使用棘轮棘爪与凸轮机构的组合，解决了传统离合器的噪声和错位卡壳问题，离合器与绑缚结构刚性连接，制动方式由运动角度决定，不再采用滑轮，解决了传统绳索驱动延迟高的问题，绳索与绑缚机构不再有摩擦，解决了绳索磨损严重的问题。
[0015]2、本专利技术通过设计了一种新型的离合装置，通过将离合器集成到绑缚机构上，降低了外界干扰，提高使用过程中的隐蔽性，牵引弹簧两端的绳索不再连接到离合器片上，避免了额外的能量损失，同时在目前已有绑缚机构的基础上进行了改进，进行刚柔耦合，外骨骼不再需要摩擦来固定，解决了外骨骼对用户体表肌肤摩擦过大的问题。
[0016]3、本专利技术通过在足托内设置辅助组件，当脚落地时，两组足力支撑件相继受力，被压入足托内，带动连杆上的连接杆在支撑板和轴座上转动，使得滑杆外壁上的滑块做相向运动，此时压缩弹簧开始蓄能，蓄能结束后，小腿肌肉收缩，脚后跟抬起，压缩弹簧开始释放能量，协助小腿发力，产生一定的助力效果。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼结构示意图；
[0018]图2为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中调节组件结构示意图；
[0019]图3为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中调节组件爆炸图；
[0020]图4为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中准备阶段分解图；
[0021]图5为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中准备阶段示意图；
[0022]图6为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中蓄能阶段示意图；
[0023]图7为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中储能完成阶段分解图；
[0024]图8为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中储能完成阶段结构示意图；
[0025]图9为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中能量释放结构
分解图；
[0026]图10为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中能量释放结构示意图；
[0027]图11为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中主视图；
[0028]图12为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中左视图；
[0029]图13为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中后视图；
[0030]图14为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中足托剖视示意图；
[0031]图15为本专利技术提出的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼中a处放大示意图；
[0032]图16为现有技术的外骨骼棘轮棘爪离合装置状态示意图。
[0033]图中：1、足托；2、棘轮片；3、离合器片；4、支撑部；5、护腿；6、护踝；7、牵引弹簧；8、三角拨片；9、第一复位弹簧；10、第二复位弹簧；11、棘爪；12、第三复位弹簧；13、棘爪限位片；14、限位凸起；15、气垫；16、固定环；17、空腔；18、滑轨；19、滑杆；20、滑块；21、压缩弹簧；22、轴座；23、支撑板；24、连杆；25、连接杆；26、缺口；27、限位块；28、滑槽；29、足力支撑件；100、调节组件。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，包括足托(1)，其特征在于：所述足托(1)两端竖直部固定安装有棘轮片(2)，所述棘轮片(2)外壁上均转动连接有离合器片(3)，所述离合器片(3)外壁上均转动连接有支撑部(4)，两端所述支撑部(4)上端固定安装有护腿(5)，两端离合器片(3)上固定安装有护踝(6)，所述护腿(5)和护踝(6)之间固定安装有牵引弹簧(7)，所述棘轮片(2)上设有用于降低行走能量消耗的调节组件(100)。2.根据权利要求1所述的一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，其特征在于：所述调节组件(100)包括转动连接在棘轮片(2)外壁上三角拨片(8)，所述离合器片(3)位于支撑部(4)的旋转轴上套设有第一复位弹簧(9)，所述三角拨片(8)位于棘轮片(2)的旋转轴上套设有第二复位弹簧(10)，所述离合器片(3)外壁上转动连接有棘爪(11)，所述棘爪(11)位于离合器片(3)的旋转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘程林，朱浩冉，刘玉洁，庞磊，霍波，尹俊辉，
申请(专利权)人：首都体育学院，
类型：发明
国别省市：