[发明专利]一种二自由度外骨骼踝关节机构有效
申请号: | 201210564248.1 | 申请日: | 2012-12-24 |
公开(公告)号: | CN103099691A | 公开(公告)日: | 2013-05-15 |
发明(设计)人: | 王兴松;贾山;路新亮;杜峰坡 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | A61F2/66 | 分类号: | A61F2/66;A61F2/68;A61H3/00 |
代理公司: | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 | 代理人: | 柏尚春 |
地址: | 211189 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 自由 度外 骨骼 踝关节 机构 | ||
1.一种二自由度外骨骼踝关节机构,其特征在于,该关节机构包括从上至下依次连接设置的小腿杆装置(1)、二自由度装置(2)和足底装置(3),所述二自由度装置(2)的跖屈/背伸自由度与内翻/外翻自由度在空间上正交;
所述小腿杆装置(1)包括小腿杆(11)、设置在所述小腿杆(11)下端后侧的驱动器安装座(14)、设置在所述驱动器安装座(14)后端的驱动器安装座轴(13)和设置在所述驱动器安装座轴(13)两端的驱动器安装座轴套(12);
所述二自由度装置(2)包括从上至下依次连接设置的小腿连接件(21)、足部上连接件(22)和足部下连接件(23),所述小腿连接件(21)的下端两侧分别设置有轴承(211),所述足部上连接件(22)上端设置有空心轴(228)和位于空心轴(228)后侧的驱动器执行端座,所述空心轴(228)通过空心轴键(226)和空心轴挡圈(222)与足部上连接件(22)固定安装,空心轴(228)内部设置有同轴固定连接的电位器(223),空心轴(228)通过轴承(211)与小腿连接件(21)安装连接,使小腿连接件(21)与足部上连接件(22)构成一个跖屈/背伸自由度的旋转副,所述驱动器执行端座上设置有驱动器执行端轴(229)和设置在所述驱动器执行端轴(229)两端的驱动器执行端轴套(221),所述足部上连接件(22)下端设置有与空心轴(228)轴心呈空间正交关系的足部连接件轴(225),所述足部下连接件(23)上端设置有足部连接件轴套(231),所述足部连接件轴套(231)与足部连接件轴(225)安装连接,使足部上连接件(22)与足部下连接件(23)构成一个内翻/外翻自由度的旋转副;
所述的足底装置(3)包括从下至上依次连接设置的足底橡胶垫(33)、足底片弹簧组(32)和足底板(34),所述足底片弹簧组(32)上表面的足尖和足跟位置还分别设置有足尖橡胶垫(31)和足跟橡胶垫(35);
所述小腿连接件(21)的上端与小腿杆(11)的下端固定连接,所述足部下连接件(23)的下端与足底板(34)固定连接,使得小腿杆装置(1)、二自由度装置(2)和足底装置(3)构成一个整体机构。
2.根据权利要求1所述的一种二自由度外骨骼踝关节机构,其特征在于,所述足部上连接件(22)的下部两侧对称设置有与足部连接件轴(225)平行的片弹簧组(224),所述足部下连接件(23)的两侧分别设置有片弹簧组盖板(232),所述片弹簧组(224)的下端设置在足部下连接件(23)与片弹簧组盖板(232)之间的缝隙中并可在其中滑动。
3.根据权利要求1所述的一种二自由度外骨骼踝关节机构,其特征在于,所述足部上连接件(22)与小腿连接件(21)间的跖屈/背伸自由度的运动范围受到限制,具体为小腿连接件(21)相对足部上连接件(22)的运动角度范围是从背伸15°至跖屈25°。
4.根据权利要求3所述的一种二自由度外骨骼踝关节机构,其特征在于,所述足部上连接件(22)与小腿连接件(21)间的跖屈/背伸自由度限制,是用如下方式实现:所述足部上连接件(22)顶部设置有分别位于前后半侧的第一限位面(2201)和第二限位面(2202),所述小腿连接件(21)底端设置有与足部上连接件(22)顶部相对的下限位面(2101),当跖屈/背伸自由度的旋转副处于背伸15°时,所述的第一限位面(2201)与下限位面(2101)重合接触,使小腿连接件(21)与足部上连接件(22)的相对背伸运动被限位;当跖屈/背伸自由度的旋转副处于跖屈25°时,所述的第二限位面(2202)与下限位面(2101)重合接触,使小腿连接件(21)与足部上连接件(22)的相对跖屈运动被限位。
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