本发明专利技术提供了一种基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢，包括：假肢模块和助力鞋模块，助力鞋模块包括折纸机构模块、传感模块、助力鞋驱动电机、上底板以及下底板；折纸机构模块固定设置在上底板和下底板之间，共同作为助力鞋模块的鞋底，传感模块设置在下底板上，助力鞋驱动电机的驱动端与上底板连接；还包括控制模块，通过传感模块获取地形信号，控制模块根据地形信号控制助力鞋驱动电机，带动上底板压缩/拉伸折纸机构模块，调节折纸机构模块的刚度。本发明专利技术通过折纸机构实时进行助力鞋鞋底的刚度变换来帮助残疾人感知并适应不同的地形，且折纸机构的存在可以帮助整个助力装置稳定释能，减少残疾人在特殊场景下运动时的损伤。减少残疾人在特殊场景下运动时的损伤。减少残疾人在特殊场景下运动时的损伤。
【技术实现步骤摘要】
基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢
[0001]本专利技术涉及下肢假肢的
，具体地，涉及一种基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢。
技术介绍
[0002]下肢假肢可分为被动假肢与智能动力型假肢两大类，筋肉骨骼损毁或丧失者将其作为一种替代原有肢体的人工装置，它在残疾人的日常生活中扮演着十分重要的角色，假肢的舒适度与安全性对残疾人的日常生活有很大的影响。通过文献调研，目前残疾人穿戴传统的被动型假肢存在能量消耗过多，与健康躯体不对称导致的行动不便及无法感知地形变换等问题。随着科技的发展，智能动力型假肢应运而生，并在近年来取得了一定的发展。智能动力型假肢目前仍无解决残疾人穿戴假肢后对不同地形产生不同的感知体验问题，且穿戴智能动力型假肢后虽然可以降低残疾人的能量损耗，但也极易发生一些安全问题。因此，提供一种可增强残疾人穿戴舒适性与安全性的智能动力型假肢是亟待解决的问题。
[0003]在公开号为CN207532466U的中国专利文献中，公开了一种储能脚，当使用者穿戴该装置上楼梯或者跳跃等做出越野动作时，储能脚在吸收能量后立即释放，会导致使用者受到较大的推力，甚至导致使用者摔倒。上述装置会导致残疾人在日常活动中存在较大的安全隐患，因此需要提供一种安全性更高、可靠性更高、舒适性更高的智能动力型假肢。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢。
[0005]根据本专利技术提供的一种基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢，包括：假肢模块和助力鞋模块，所述假肢模块的末端与助力鞋模块转动连接；
[0006]所述助力鞋模块包括折纸机构模块、传感模块、助力鞋驱动电机、上底板以及下底板；所述折纸机构模块固定设置在上底板和下底板之间，共同作为助力鞋模块的鞋底，所述传感模块设置在下底板上，所述助力鞋驱动电机的驱动端与上底板连接；
[0007]还包括控制模块，通过所述传感模块获取地形信号，所述控制模块根据地形信号控制助力鞋驱动电机，带动上底板压缩/拉伸所述折纸机构模块，调节所述折纸机构模块的刚度。
[0008]优选地，所述假肢模块包括主动膝关节和主动踝关节，所述主动膝关节包括膝关节驱动电机以及与膝关节驱动电机连接的膝关节保护外壳，所述主动膝关节位于假肢模块的上端，所述膝关节保护外壳的上端设置有肢体连接件，所述肢体连接件用于连接真人肢体；
[0009]所述主动踝关节包括踝关节驱动电机以及踝关节保护外壳，所述主动踝关节位于假肢模块的下端，所述踝关节保护外壳上设置有鞋连接件，所述鞋连接件用于连接所述助力鞋模块。
[0010]优选地，所述折纸机构模块由多个扭曲塔排列组成，每个扭曲塔由相同的折纸片段相互连接形成单层扭曲塔，多个所述单层扭曲塔相互堆叠而成。
[0011]优选地，所述传感模块包括力传感器，所述力传感器在下底板上设置有多组，所述控制模块根据力传感器采集的数据判断地形环境，并根据地形环境调节折纸机构模块的刚体，完成鞋底变刚度的调节。
[0012]优选地，所述控制模块位于所述假肢模块的中部，所述控制模块包括微处理器，所述微处理器接收并处理传感装置获取的信息，以及处理膝关节电机、踝关节电机以及助力鞋驱动电机的运动。
[0013]优选地，所述助力鞋驱动电机固定设置在助力鞋模块的中部，所述助力鞋驱动电机的驱动端与上底板固定连接，所述助力鞋驱动电机与所述控制模块电连接。
[0014]优选地，所述助力鞋模块还包括供电模块，所述供电模块与传感模块、助力鞋驱动电机电连接。
[0015]优选地，所述上底板和所述下底板采用合成橡胶材料。
[0016]优选地，所述上底板与下底板之间设置有可拆卸卡扣，通过所述可拆卸卡扣进行上底板与下底板的锁定和解锁，从而安装所述折纸机构模块。
[0017]优选地，所述假肢模块采用铝合金材料制成。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0019]1、本专利技术通过力型假肢及助力鞋主动为残疾人提供助力，通过力传感器感知不同地形信息，然后通过折纸机构实时进行助力鞋鞋底的刚度变换来帮助残疾人感知并适应不同的地形，且折纸机构的存在可以帮助整个助力装置稳定释能，减少残疾人在特殊场景下运动时的损伤。
[0020]2、本专利技术在假肢模块的膝关节和踝关节提供助力的同时，助力鞋亦可提供动力，实现了假肢所有部分完全主动且可控，使假肢更加智能化和可控化。
[0021]本专利技术的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
[0022]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023]图1为实施例中基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢的整体结构示意图；
[0024]图2为实施例中助力鞋模块正面透视示意图；
[0025]图3为实施例中折纸机构模块中单个扭曲塔自然状态示意图；
[0026]图4为实施例中折纸机构模块中单个扭曲塔压缩状态示意图；
[0027]图5为实施例中折纸机构模块中单个折纸片段展开示意图；
[0028]图6为实施例中折纸机构模块中单个折纸片段示意图；
[0029]图7为实施例中假肢模块正面示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]主动膝关节1
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传感模块8
[0032]控制模块2
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供电模块9
[0033]主动踝关节3
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助力鞋模块10
[0034]助力鞋驱动电机4
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假肢模块11
[0035]上底板5
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驱动电机12
[0036]折纸机构模块6
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电机外壳13
[0037]下底板7
具体实施方式
[0038]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0039]本专利技术提供了一种基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢，可直接穿戴在残疾人肢体上，包括：假肢模块11和助力鞋模块10。其中假肢模块11为具有主动膝关节1和主动踝关节3两个主动关节以及控制模块2的动力型假肢，所述主动踝关节3与助力鞋模块10转动连接。
[0040]所述助力鞋模块10包括折纸机构模块6、传感模块8、助力鞋驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢，其特征在于，包括：假肢模块(11)和助力鞋模块(10)，所述假肢模块(11)的末端与助力鞋模块(10)转动连接；所述助力鞋模块(10)包括折纸机构模块(6)、传感模块(8)、助力鞋驱动电机(4)、上底板(5)以及下底板(7)；所述折纸机构模块(6)固定设置在上底板(5)和下底板(7)之间，与上底板(5)、下底板(7)共同作为助力鞋模块(10)的鞋底，所述传感模块(8)设置在下底板(7)上，所述助力鞋驱动电机(4)的驱动端与上底板(5)连接；还包括控制模块(2)，通过所述传感模块(8)获取地形信号，所述控制模块(2)根据地形信号控制助力鞋驱动电机(4)，带动上底板(5)压缩/拉伸所述折纸机构模块(6)，调节所述折纸机构模块(6)的刚度。2.根据权利要求1所述的基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢，其特征在于，所述假肢模块(11)包括主动膝关节(1)和主动踝关节(3)，所述主动膝关节(1)包括膝关节驱动电机以及与膝关节驱动电机连接的膝关节保护外壳，所述主动膝关节(1)位于假肢模块(11)的上端，所述膝关节保护外壳的上端设置有肢体连接件，所述肢体连接件用于连接真人肢体；所述主动踝关节(3)包括踝关节驱动电机以及踝关节保护外壳，所述主动踝关节(3)位于假肢模块(11)的下端，所述踝关节保护外壳上设置有鞋连接件，所述鞋连接件用于连接所述助力鞋模块(10)。3.根据权利要求1所述的基于变刚度折纸机构的动力型下肢假肢，其特征在于，所述折纸机构模块(6)由多个扭曲塔排列组成，每个扭曲塔由多个相同的折纸片段相互连接形成单层扭曲塔，并由多个所述单层扭曲塔相互堆叠而成。4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智军，范冰，李国欣，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心人工智能研究院安徽省人工智能实验室，
类型：发明
国别省市：
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