[发明专利]一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢

说明书

技术领域

本发明涉及假肢与矫形器技术领域，更具体地说，涉及一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢。

背景技术

当今社会，由于交通事故、疾病等原因使得膝下截肢的群体逐渐增多，而对于下肢截肢者目前最常见的补偿其行走能力缺陷的方式是轮椅、拐杖和假肢。轮椅占地面积较大，且受限于轮式机器无法到达的地方，如楼梯行走等。拐杖的使用占用了双手的功能，降低了穿戴者的身体功能。穿戴假肢可以达到人体缺失功能的代偿，且在装饰性和行走舒适性等方面具有优势。

目前，踝关节假肢的种类很多，按驱动方式分类，主要有被动和主动踝关节假肢。被动踝关节假肢是采用橡胶、碳纤维等材料制作脚板，或在机构中引入弹簧等储能器件使得脚整体具有一定弹性。被动踝关节假肢具有机构简单、重量轻、能量消耗低等优点，但由于被动踝关节假肢无动力源，存在截肢患者行走与正常肢体运动轨迹不匹配问题。主动踝关节假肢是在假肢机构中引入了电机等主动驱动器件，有单轴踝关节假肢和万向踝关节假肢，单轴踝关节假肢仅具有跖屈与背屈一个自由度，而万向踝关节假肢则能实现与人体相同的跖屈和背屈、内翻与外翻及旋转三个自由度的运动。主动踝关节假肢的主要优点是使得穿戴者的步态较自然，且能适应不同路况，但主动式踝关节假肢则由于引入了驱动单元，存在假肢系统重量大、能耗高等缺点。

如中国专利申请号201010286882.4，申请日为2010年9月19日，发明创造名称为：仿生踝关节，该申请案提供了一种仿生踝关节，它包括脚板、踝关节座、转动轴、仿生距骨、第一杆端关节、第一屈伸杆、第二杆端关节、第二屈伸杆、电机支座、步进电机、丝杆传动机构、屈伸杆定位连接件、非线性压簧机构、齿轮座、齿轮、角度传感器、数据采集机构和数据控制机构，利用步进电机与丝杆连接带动滚子做上下运动实现关节屈伸运动，导引槽保证丝杆带动关节做旋转运动时有足够的水平移动，杆端关节可以提供多自由度的关节运动，非线性压簧机构保证踝关节在做屈伸运动时的稳定性，角度传感器提供角度变化的反馈信号，通过数据采集系统和数据控制系统来实现接近正常人体踝关节角度变化的运动规律。该申请案结构复杂，且非线性压簧机构用于保证踝关节在做屈伸运动时的稳定性，整体能耗高，有待进一步改善。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中被动踝关节假肢与主动踝关节假肢技术存在的不足，提供了一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢，本发明将主动驱动与被动驱动相结合，基于人体运动生物力学研究设计了包含支撑架机构、主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构、并联弹簧机构和弹性脚板机构的踝关节假肢，能满足人体运动要求，且具有低功耗的特点。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种主被动相结合的低功耗踝关节假肢，包括支撑架机构、主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构、并联弹簧机构和弹性脚板机构，所述的支撑架机构与弹性脚板机构相连接，所述的主动驱动机构、踝轴关节机构、串联弹性驱动机构、并联弹簧机构固连于支撑架机构中，其中：