[发明专利]用于双足行走的下肢关节

说明书

本发明涉及一种用于双足行走的下肢关节(1)，包括第一元件(2)、第二元件(3)和用于将第一元件和第二元件相对于彼此关节连接的装置(4、5、7、8)，该关节装置包括：关节机构，该关节机构包括串联安装的第一连接装置(7)和第二连接装置(8)：以及用于在下肢抵靠在表面上时引导和阻挡第一元件和第二元件中的一个相对于第一元件和第二元件中的另一个定位的装置(4、5)，用于阻挡定位的装置包括势阱。

本发明涉及用于双足行走的下肢关节，具体地，用于机器人，或者用作用于患者的矫形器。

目前，特别由人形机器人进行的双足行走限于几乎不会阻碍移动的几乎水平的表面。这具体是由于以下事实：这种机器人的下肢的膝关节和踝关节被设计成围绕单个枢轴连接部。例如，“ASIMO”和“HRP-4”机器人结合谐波减速器，以便最小化操作间隙。此外，这意味着这些关节不可逆并且只能以间接的方式通过重力进行运动。

这种机器人的运动没有阻挡阶段，例如不阻挡膝关节，尤其是考虑到排除所有奇点使用的马达基元的性质。因此，结果是支撑腿不断地弯曲，在关节的机械化中具有非常高的马达扭矩。

关于随动和半随动类型的机器人，这些机器人包括设计成围绕单个枢轴连接部的膝关节和踝关节。然而，这些机器人在其行走的原始阶段包括一个“阻挡的膝盖”阶段。但是，纯粹的随动机器人只能在没有任何不规则性的倾斜平面上移动。就他们的部分而言，半随动机器人基于机械化来实现支撑的变化，并且事实上对于环境中的不规则性非常敏感。

在矫形器的应用中，外骨骼是庞大的设备，并且在能量自主性和地形方面受到限制，所述外骨骼允许补偿一些患者肌肉无力，并且其关节基于单个可枢转连接部的前述原理。此外，这些外骨骼是昂贵的。

本发明的一个目的是提供一种用于双足行走的下肢关节，不管行走表面如何，该下肢关节均简单、紧凑和高效。

为此，根据本发明，提供了一种用于双足行走的下肢关节，该下肢关节具有第一元件、第二元件和用于将第一元件和第二元件相对于彼此关节连接的关节装置，关节装置包括：关节机构，该关节机构具有串联安装的第一连接装置和第二连接装置；以及另外的用于在下肢支承在表面上时引导和阻挡第一元件和第二元件中的一个相对于第一元件和第二元件中的另一个定位的装置，用于阻挡定位的该装置具有势阱。

有利地，但是任选地，根据本发明的关节具有以下附加的技术特征中的至少一个：

-第一连接装置和第二连接装置是可枢转连接装置，该可枢转连接装置具有与下肢的矢状平面正交的枢转轴线，并且第一连接装置和第二连接装置安装成彼此间隔一定距离；

-第一连接装置是具有与下肢的矢状平面正交的枢转轴线的可枢转连接装置，并且第二连接装置是在平行于下肢的矢状平面的方向上滑动的连接装置；

-第一关节装置和第二关节装置中的一个具有行程限制系统；

-第一连接装置和第二连接装置中的另一个具有行程限制系统；

-引导和阻挡装置包括支架装置，该支架装置固定到第一元件和第二元件中的一个，并且被布置成与第一元件和第二元件中的另一个的自由端协作；

-引导和阻挡装置具有凸轮，该凸轮位于第一元件和第二元件中的另一个的自由端上，并且被布置成支承抵靠支架的表面；

-凸轮包括在第一元件和第二元件中的另一个的自由端上自由旋转地安装的滚子；

-支架装置具有开口，该开口在下肢的矢状平面中具有整体V形或U形；

-关节是膝关节或踝关节。

根据本发明还提供了一种具有至少一个下肢关节的下肢矫形器，所述下肢关节具有至少一个上述特征部。

从以下对根据本发明的优选实施例的描述中，本发明的其他特征和优点将变得清楚。在附图中：