[发明专利]三自由度下肢助力外骨骼踝关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种下肢助力外骨骼技术，尤其是一种下肢助力技术，具体地说是一种三自由度下肢助力外骨骼踝关节。

背景技术

目前，近年来，随着传感、控制以及计算机等技术的逐渐成熟，下肢助力外骨骼技术得到了很好的发展，但大多都采用单腿6自由度（髋关节3个，膝关节1个，踝关节两个）的自由度布置方式。虽然采用这种设计方案的下肢助力外骨骼基本能够仿照人体下肢运动方式进行一些简单的运动，但当路况复杂或运动空间受限时，单腿6自由度的配置方法便不能满足运动要求。而分析人体下肢的运动规律发现，人体踝关节实际可以做3个自由度方向上的运动。因此，如果在下肢助力外骨骼的踝关节布置3个自由度的话，便可解决复杂路况上的运动受限问题，有效提高下肢助力外骨骼的仿人运动性能以及助力效果。

发明内容

本发明的目的是下肢助力外骨骼的踝关节只有两个自由度，不能满足复杂路况需求的问题，设计一种能实现三个自由度的三自由度下肢助力外骨骼踝关节。

本发明的技术方案是：

一种三自由度下肢助力外骨骼踝关节，它包括小腿支撑件1，小腿支撑件1的下端枢装在伸展弯曲轴2上，伸展弯曲轴2支承在伸展弯曲架3上，伸展弯曲架3在液压缸的驱动下带动整个脚踝装置绕伸展弯曲轴2运动，伸展弯曲架3固定在内收外展架5上，内收外展架5枢装在内收外展轴6上，内收外展轴6固定安装在支架7上，支架7通过其下部的销轴可转动地安装在鞋底旋转平板9上，鞋底旋转平板9固定安装在鞋底板11上，鞋底板11上设有脚面固定件10。

在支架7上、内收外展架5的两侧设有防止内收外展架5过度转动的限位挡板8。

所述的鞋底旋转平板9设有供支架7底部的限位销14插入的安全限位导向槽13。

所述的安全限位导向槽13为弧槽结构。

所述的鞋底板11安装有柔性缓冲垫12。

所述的支架7由底板701和两个支耳702组成，底板701的底部设有插入鞋底旋转平板9上的枢轴孔15的旋转枢轴16和限制旋转枢轴转动角度的限位销14；每个支耳702上均设有支承内收外展轴6的支承孔17，内收外展轴6的两端分别支承在对应的支承孔17中。

所述的内收外展架5由枢轴部501和连接耳502组成，枢轴部501设有套装在内收外展轴6上的枢轴孔18，连接耳502通过螺栓固定在伸展弯曲架3上。

所述的伸展弯曲轴2的两端上均套装有滑套4，滑套4安装在伸展弯曲架3的安装孔中。

本发明的有益效果：

1.本发明可以使外骨骼装置完全按照人体下肢运动意图进行相应动作，有效地提高下肢助力外骨骼的仿人运动性能。就下肢外骨骼助力而言，本发明可以有效提高助力效果。

2.根据人体踝关节运动极限，本发明在所布置的3个自由度上都设计了相应的安全限位模块儿，切实保证了人体运动的安全。

3.本发明三自由度联动所实现的功能对行走在复杂路况上时显得尤为重要。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的立体分解结构示意图。

图3是本发明的踝关节局部（小腿支撑件）立体分解示意图。

图4是本发明的内收外展架的结构示意图。

图5是本发明的踝关节支架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-5所示。