一种无动力脚踝外骨骼辅助装置制造方法及图纸

本发明专利技术主要针对的是脚踝受伤群体，希望通过行走来康复，以及脚踝扭伤后想及时活动的病人，是一种无动力脚踝外骨骼辅助装置。通过具有前后触发器的离合器，可以有效的控制能量的存储和释放。双触发器主要负责感知脚底部与地面接触状况，帮助病人减少体力消耗，同时又不影响病人踝关节的自由活动。这种纯机械的外骨骼降低了新陈代谢的损耗，是一种简单，有效的康复辅助装置。康复辅助装置。

【技术实现步骤摘要】
一种无动力脚踝外骨骼辅助装置


[0001]本专利技术属于人体外骨骼领域，具体涉及一种无动力脚踝外骨骼辅助装置。

技术介绍

[0002]踝关节是连接小腿和足的关节，体积较别的关节小，却要承受几乎全身的重量，一旦受力不均衡就容易造成损伤。并且踝关节是所有运动中最容易受伤的关节之一。踝关节兼具稳定性和灵活性，极易受伤，甚至有些人在走路时就会扭伤脚踝，脚踝不仅承担起身体的重量，而且承担起运动关节的重任，踝关节一旦受伤后不能完全康复，很可能会导致踝关节功能障碍。
[0003]外骨骼机器人在康复医疗中的应用越来越广泛，是一种新型的运动神经损伤康复技术。当前市面上的下肢外骨骼机器人大多是由电机、气动、液压驱动的，这种驱动方式增加了下肢外骨骼机器人的重量，同时电机所散发的热量也会影响病人的使用感受，并且下肢外骨骼机器人太过复杂，需要专业人员的帮助，一般人很难掌握。另外下肢外骨骼机器人采用电机、气动、液压作为动力源，通过生物电信号、机械信号传感器等将使用者的动作信息传达到机器人身上，从而实现对使用者的辅助。但是，由于其体积大、结构臃肿、寿命短、使用成本高、使用场景受限、人机协调能力低等问题，限制了其发展。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种无动力脚踝外骨骼辅助装置。主要针对的是脚踝受伤，需要通过行走来康复的需求以及脚踝扭伤后想及时能活动的病人，是一种无动力脚踝外骨骼辅助装置。该装置可以很好的帮助运动中的病人，减轻对脚踝的负担。通过具有前后触发器的离合器，可以有效的控制能量的存储和释放，帮助病人减少体力消耗。同时不影响病人踝关节的自由活动，具有结构简单，轻便的特点。
[0005]为了达到上述目的本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一种无动力脚踝外骨骼辅助装置，包括小腿夹带1，钢丝绳2，恒力弹簧3，离合器5，前端的前触发杆20和后端触发装置24；
[0007]所述的小腿夹带1与钢丝绳2连接，钢丝绳2与恒力弹簧3连接，恒力弹簧3通过钢丝绳2与固定柱4连接，钢丝绳2缠绕钢绳支柱体17最后缠绕在离合器5上的滑轮16上；
[0008]所述的前端的前触发杆20上方与回位弹簧21相连接，回位弹簧21与鞋体6连接，前触发杆20与连接杆19相连，连接杆19与驱动杆15通过销连接，驱动杆15与杆11相连，杆11与控制器10相连接，控制器10与滑轮16之间通过固定在控制器10上的橡胶块25间接接触；后端触发装置24一端穿过鞋底板22，另一端通过联动器8与控制器10触碰，控制器10再次通过橡胶块25与滑轮16接触，离合器触发器装置是由驱动杆15与杆11相连，杆11与控制器10连接，控制器10及其上的橡胶块25与滑轮16，共同组成离合器与触发器相连装置；
[0009]所述的离合器5通过左侧轴座26和右侧轴座7固定在鞋底板22上，离合器5通过轴9连接在左侧轴座26和右侧轴座7上，左侧轴座26与正位弹簧18连接，正位弹簧18连接在控制
器10上的孔12上；
[0010]所述的滑轮16制动方式，橡胶块25和滑轮16接触时会产生摩擦，从而阻碍滑轮16的顺时针旋转，钢丝绳2可以自由地拖入和拉出滑轮16；
[0011]所述的正位弹簧18为了在整个步态周期中保持钢丝绳2的张紧，在弹簧支架上放置正位弹簧18，总是产生一个恒定的逆时针扭矩，当钢丝绳2松弛时，或工作长度减少时，多余的钢丝绳2会立即被拖入滑轮之中；
[0012]所述的后端触发装置24，当后端触发装置24底部被触碰到便会立即往上位移，与前触发杆20在一个完整的步态周期形成紧凑的组合。
[0013]本专利技术的有益效果为：
[0014](1)本专利技术的无动力脚踝外骨骼辅助装置，结构上设计了被动式的驱动方式，使得脚踝康复外骨骼机器人在重量上降低了很多，设计出离合器这一能够合理转换能量的装置，减轻了重量，利于行走。
[0015](2)本专利技术的无动力脚踝外骨骼辅助装置，采用双触发装置，把脚部对地面的负功储存起来，等到人体脚部对地面做正功时释放出来，降低了能量消耗。
[0016](3)本专利技术的无动力脚踝外骨骼辅助装置，利用纯机械的结构来感知脚踝，利用纯机械的结构来控制滑轮的运动，各个部分连接紧凑，能够使得力的传导更加迅速，从而解决延迟问题。
[0017](4)本专利技术的无动力脚踝外骨骼辅助装置，采用对人体下肢能量转化机理和肌力协调机理，采用非弹性装置将能量转换装置、能量储存装置、固定锚点等与无助力脚踝外骨骼机器人进行适当的结合，使得本专利技术的无动力脚踝外骨骼辅助装置能够有较长的寿命。
附图说明：
[0018]图1为本专利技术所述无动力脚踝外骨骼辅助装置的总体结构示意图；
[0019]图2为脚踝结构部分主视图；
[0020]图3为脚踝结构部分三维空间示意图；
[0021]图4为脚踝结构部分俯视图；
[0022]图5为离合器部分结构示意图；
[0023]图中，1、小腿夹带；2、钢丝绳；3、恒力弹簧；4、固定柱；5、离合器；6、鞋体；7、右侧轴座；8、联动器；9、轴；10、控制器；11、杆；
[0024]12、孔；15、驱动杆；16、滑轮；17、钢绳支柱体；18、正位弹簧；19、连接杆；20、前触发杆；21、回位弹簧；22、鞋底板；24、后端触发装置；25、橡胶块；26、左侧轴座；
具体实施方式：
[0025]本专利技术方法的具体实施过程，结合附图的进一步说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0026]请参阅图1、图2、图3，本专利技术所提供的无动力脚踝外骨骼辅助装置，包括小腿夹带1，钢丝绳2，恒力弹簧3，离合器5，前触发杆20和后端触发装置24，所述的小腿夹带1与钢丝绳2连接，钢丝绳2与恒力弹簧3连接，恒力弹簧3通过钢丝绳2与固定柱4连接，钢丝绳2缠绕
钢绳支柱体17最后缠绕在离合器5上的滑轮16上；所述的小腿夹带主要负责恒力弹簧的拉伸与收缩，离合器主要负责转换能量，双触发器主要负责感知脚底部与地面接触状况，恒力弹簧主要负责把钢丝绳收缩起来，弹簧的拉伸、收缩与离合器的位置有关，它可以有效地控制能量的存储和释放，同时又不影响踝关节的自由移动。机械外骨骼旨在降低身体新陈代谢的损耗；
[0027]请参阅图2、图5，所述的前端的前触发杆20上方与回位弹簧21相连接，回位弹簧21与鞋体6连接，前触发杆20与连接杆19相连，连接杆19与驱动杆15通过销连接，驱动杆15与杆11相连，杆11与控制器10相连接，控制器10与滑轮16之间通过固定在控制器10上的橡胶块25间接接触；后端触发装置24一端穿过鞋底板22，另一端通过联动器8与控制器10触碰，控制器10再次通过橡胶块25与滑轮16接触；离合器触发器装置是由驱动杆15与杆11相连，杆11与控制器10连接，控制器10及其上的橡胶块25与滑轮16，共同组成离合器与触发器相连装置，所述的当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无动力脚踝外骨骼辅助装置，其特征在于包括小腿夹带(1)，钢丝绳(2)，恒力弹簧(3)，离合器(5)，前触发杆(20)和后端触发装置(24)；所述的小腿夹带(1)与钢丝绳(2)连接，钢丝绳(2)与恒力弹簧(3)连接，恒力弹簧(3)通过钢丝绳(2)与固定柱(4)连接，钢丝绳(2)缠绕钢绳支柱体(17)最后缠绕在离合器(5)上的滑轮(16)上；所述的前触发杆(20)上方与回位弹簧(21)相连接，回位弹簧(21)与鞋体(6)连接，前触发器杆(20)与连接杆(19)相连，连接杆(19)与驱动杆(15)通过销连接，驱动杆(15)与杆(11)相连，杆(11)与控制器(10)相连接，控制器(10)与滑轮(16)之间通过固定在控制器(10)上的橡胶块(25)间接接触，后端触发装置(24)一端穿过鞋底板(22)，另一端通过联动器(8)与控制器(10)触碰，控制器(10)再次通过橡胶块(25)与滑轮(16)接触，离合器触发器装置是由驱动杆(15)与杆(11)相连，杆(11)与控制器(10)连接，控制器(10)及其上的橡胶块(25)与滑轮(16...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏程，栗超祥，李志昊，王紫键，王沫楠，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：