[发明专利]一种主被动混合控制型液压四连杆假肢膝关节

说明书

本发明提供了一种主被动混合控制型液压四连杆假肢膝关节，包括：液压阻尼器，具有缸体、钢套、缸盖、活塞杆、活塞、弹簧推块、助伸弹簧、弹簧壳、调节座、轴型调节阀体、挡块以及步进电机；阻尼器外壳，安装在液压阻尼器外部；小腿承载部，与阻尼器外壳的底部固定连接；大腿承载部，固定安装有一个连接杆固定件，该连接杆固定件上枢接有连接杆，该连接杆的另一端与活塞杆枢接；四连杆机构，具有集成在大腿承载部下端的上连杆、集成在阻尼器外壳上端的下连杆以及用于连接大腿承载部和阻尼器外壳的前连杆和后连杆；以及主动驱动电机组件，具有固定安装在大腿承载部上端直流电机、与直流电机连接的磁粉离合器以及与磁粉离合器连接的齿轮减速箱。

技术领域

本发明属于人体康复辅具技术领域，具体涉及一种主被动混合控制型液压四连杆假肢膝关节。

背景技术

随着下肢截肢患者的增多以及微电子、控制等技术的不断发展，智能下肢假肢逐渐成为康复机器人领域的研究热点。作为下肢假肢系统的核心部件，高性能的膝关节假肢设计仍然是当前假肢设计中的主要技术难点。目前现有的智能假肢膝关节按照关节驱动方式可分为被动型和主动型。被动型假肢膝关节行走时根据外界条件的变化调节膝关节阻尼力矩实现步态调整，但是由于不提供主动力矩，不能辅助患者上楼梯。主动型假肢膝关节能够代替腿部肌肉提供力矩，使佩戴者更好地完成上楼梯等需要主动力矩的行走模式，但存在耗能较大、电池有较大的体积和重量以及续航时间短等缺点。目前在假肢膝关节中调整阻尼的方式主要存在磁流变、气压和液压三种。磁流变智能膝关节是通过改变电流从而改变磁场强度来达到调节阻尼的效果，但是磁流变液黏度变化与磁场密切相关，并且对磁流变液材料要求很高，不易于控制也不易于提升产能。液压和气压都是通过微处理器驱动电机来调节阻尼缸内部阀门开度大小，从而达到调节阻尼的目的，但是气压膝关节支撑性能的稳定性不可靠，容易造成安全事故。

公开号US20110087339A1、公开号CN105769395A、公开号CN106726028A、公开号CN106539633A和公开号CN107035808A均提出了用于智能膝关节假肢的电控液压阻尼缸结构，但是其本质上均为纯阻尼型，不能在上楼梯、上坡时提供主动力矩。公开号CN102065799A，公开了一种半驱动式假肢膝关节设备，通过液压泵和阻尼调节阀门实现驱动和非驱动模式，但是液压阀回路复杂特别复杂，液压泵和电动机使得该结构复杂而又笨重。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种主被动混合控制型液压四连杆假肢膝关节。

本发明提供了一种主被动混合控制型液压四连杆假肢膝关节，具有这样的特征，包括：液压阻尼器，具有设有两个相互平行的液压油通道的缸体、通过密封圈固定在缸体内部的钢套、通过螺纹固定设置在缸体上端的缸盖、设置在缸体内的活塞杆、通过螺纹套设在活塞杆上的活塞、固定连接在活塞杆底端的弹簧推块、设置在弹簧推块下方的助伸弹簧、连接于缸体底端的用于收纳助伸弹簧的弹簧壳、与缸体固定连接的上部设有圆柱形槽口的调节座、通过圆柱形槽口安装在调节座上的轴型调节阀体、设置在调节座上的用于固定轴型调节阀体的挡块以及固定安装在调节座底部的且与轴型调节阀体连接的步进电机；阻尼器外壳，安装在液压阻尼器外部；小腿承载部，与阻尼器外壳的底部固定连接；大腿承载部，固定安装有一个连接杆固定件，该连接杆固定件上枢接有连接杆，该连接杆的一端与连接杆固定件枢接，另一端与活塞杆枢接；四连杆机构，具有集成在大腿承载部下端的上连杆、集成在阻尼器外壳上端的下连杆以及用于连接大腿承载部和阻尼器外壳的前连杆和后连杆；以及主动驱动电机组件，具有固定安装在大腿承载部上端的直流电机、与直流电机连接的磁粉离合器以及与磁粉离合器连接的齿轮减速箱，其中，前连杆一端与大腿承载部的中端枢接，另一端与阻尼器外壳的前端枢接，后连杆一端与大腿承载部后端枢接，另一端与阻尼器外壳后端枢接，调节座与缸体连接一侧设有互成90°的两个调节座液压油通道，两个调节座液压油通道分别与两个液压油通道对应连通形成屈曲液压油通道和伸展液压油通道。