[发明专利]一种缓冲控制智能气压膝关节及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于假肢装置，尤其涉及一种缓冲控制智能气压膝关节及控制方法。

背景技术

气压膝关节是为膝部残疾人士安装使用的一种常用假肢装置，帮助残疾人士恢复膝部功能和行走能力。中国实用新型专利（申请号：2013204462852）公开了一种智能气压膝关节。智能气压膝关节中有一个缓冲调节阀，当膝关节伸展到一定角度时，内部活塞移动到距气缸顶端一定范围时，活塞与气缸顶端的气缸上盖形成缓冲腔。缓冲调节阀控制着缓冲腔里的气体流到下腔中的流量，流量越小，缓冲伸展阻尼越大，缓冲效果越好；流量越大，缓冲伸展阻尼越小，缓冲效果越不明显。在没有形成缓冲腔时，上腔的气体是经过一个单向阀流至下腔的，伸展阻尼较小，膝关节在这段范围内可以快速伸展。智能气压膝关节还设有一个屈膝调节阀，它随着步态的改变，通过改变屈膝调节阀的阀位，改变屈膝阻尼，同时获得伸展气压助伸。缓冲结束后，膝关节基本伸直。具有上述结构功能的智能气压膝关节在实际使用中存在的缺陷是：在缓冲调节阀调整好后，慢步行走时，屈膝阻尼较小，缓冲效果较好；当快步行走时，屈膝阻尼较大，且伸展时会产生较大的气压助伸作用，使缓冲效果减小甚至完全消失，会产生较严重的冲击振动，影响使用者的舒适性。

发明内容

本发明的目的是提出一种缓冲控制智能气压膝关节及控制方法的技术方案，改进气压膝关节的缓冲效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种缓冲控制智能气压膝关节，包括气缸、活塞、缓冲调节阀、屈膝调节阀、支撑期传感器和控制器，所述气缸中位于活塞上方的腔体是气缸上腔，所述气缸中位于活塞下方的腔体是气缸下腔，当所述缓冲控制智能气压膝关节做屈膝运动时，所述活塞向下方运动至屈膝位置，当所述缓冲控制智能气压膝关节做伸展运动时，所述活塞向上方运动至支撑位置，所述活塞向上方运动到所述支撑位置之前在所述气缸上腔中形成缓冲腔，所述缓冲腔中的气体通过所述缓冲调节阀流入所述气缸的下腔；所述缓冲控制智能气压膝关节设有缓冲位置识别传感器。

更进一步，所述缓冲位置识别传感器是在所述形成缓冲腔之前探测到活塞的传感器。

更进一步，所述缓冲位置识别传感器是在活塞运动到距离形成缓冲腔位置之前4mm～5mm处探测到活塞的传感器。

更进一步，所述缓冲位置识别传感器是霍尔传感器，所述缓冲位置识别传感器安装在气缸壁上，在所述活塞上设有用于被所述传感器探测的磁片。

更进一步，所述霍尔传感器与所述磁片之间的作用范围包括接近范围和离开范围，所述霍尔传感器与所述磁片之间的接近范围为5mm～8mm，所述霍尔传感器与所述磁片之间的离开范围为6mm～9mm。

更进一步，所述控制器接收所述缓冲位置识别传感器的信号、并控制所述屈膝调节阀的阀位。

一种缓冲控制智能气压膝关节控制方法，所述方法是上述的缓冲控制智能气压膝关节的控制方法，所述方法包括：

a.建立缓冲控制智能气压膝关节的屈伸频率与调屈阀位的对应关系，所述调屈阀位是在进行每次所述屈膝运动时屈膝调节阀的阀位，所述调屈阀位随所述屈伸频率变化；

b.在缓冲控制智能气压膝关节的每个屈伸循环中，控制器根据支撑期传感器的信息计算所述缓冲控制智能气压膝关节的屈伸频率；

c. 当所述缓冲控制智能气压膝关节开始做屈膝运动时，控制器根据所述屈伸频率调整屈膝调节阀的阀位至所述调屈阀位；

其特征在于，所述控制方法还包括：

d.设定所述屈膝调节阀的基本气压平衡阀位，所述基本气压平衡阀位是使所述气缸上腔和气缸下腔内的气压能够在50ms内达到平衡的阀位；

e.当所述活塞向上运动并被所述缓冲位置识别传感器探测到时，使屈膝调节阀的阀位大于或等于所述基本气压平衡阀位；

f.当所述气缸上腔和气缸下腔内的气压内达到平衡后，将所述屈膝调节阀的阀位恢复到所述调屈阀位。

更进一步，在方法e中，当所述活塞向上运动并被所述缓冲位置识别传感器探测到时，如果屈膝调节阀的阀位小于所述基本气压平衡阀位，将屈膝调节阀的阀位开大到所述基本气压平衡阀位。

更进一步，在所述方法f中，当活塞运动到所述支撑位置时，所述屈膝调节阀的阀位恢复到所述调屈阀位。

更进一步，如果基本气压平衡阀位大于当前的调屈阀位，屈膝调节阀的阀位恢复到当前的调屈阀位。