[实用新型]一种基于流体弹簧驱动的仿生膝关节支架

说明书

一种基于流体弹簧驱动的仿生膝关节支架，包括膝关节穿戴装置、连接传动装置和流体弹簧装置三部分，连接传动装置将膝关节穿戴装置与流体弹簧装置有效的链接在一起，实现了膝关节的屈曲/伸展运动与流体弹簧装置活塞往复运动之间的传递与转换，通过驱动凸轮与驱动钢丝之间的接触配合，改变驱动钢丝两端固定点的直线距离，将膝关节的屈曲/伸展运动，转换为流体弹簧装置中活塞的直线往复运动，从而驱动活塞压缩流体储能，并将流体膨胀推动活塞的动能传递到膝关节上使得膝关节支架的力学输出曲线更符合人体的运动。

技术领域

本实用新型属于液压装备和康复医疗器械领域，特别涉及一种基于流体弹簧驱动的仿生膝关节支架。

背景技术

传统的膝关节支架(护膝)只具有固定膝关节的作用，通常在膝关节手术和运动损伤后帮助膝关节恢复，防止二次损伤。但是由于其膝关节连接处通常采用简单的铰链结构，只能为膝关节提供简单的固定和支撑的作用，无法有效降低膝关节的载荷以及在运动中为膝关节提供额外的动力。

为了解决上述问题，需要设计一种弹性单元，在膝关节屈曲时存储能量，在膝关节伸展的时候释放能量。传统的弹簧虽然具有良好的压缩储能/回弹释能的特性，但是传统弹簧的体积过大，不便于设计体积小、方便穿戴的膝关节支架，同时缺少阻尼在运动过程中进行缓冲，容易造成膝关节的损伤，因此传统弹簧在膝关节支架上的应用有着较大的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于流体弹簧驱动的仿生膝关节支架，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于流体弹簧驱动的仿生膝关节支架，股骨单元、胫骨单元、连接传动装置、驱动钢丝和流体弹簧装置；股骨单元和胫骨单元之间通过两组连接传动装置连接，且两组连接传动装置对称设置，流体弹簧装置设置在股骨单元的侧面，驱动钢丝的一端固定在流体弹簧装置上，另一端固定在连接传动装置上；当股骨单元和胫骨单元相对弯曲时，驱动钢丝张紧且流体弹簧装置压缩，当股骨单元和胫骨单元相对伸直时，驱动钢丝恢复原状且流体弹簧装置伸长；股骨单元能够套在股骨上，胫骨单元能够套在股骨上；

连接传动装置包括上连接块、下连接块、驱动凸轮、上盖板和下盖板；驱动凸轮通过轴设置在下连接块上，上盖板和下盖板位于轴的位置设置有孔，轴的两端分别设置在上盖板和下盖板的孔内；上连接块设置有通孔，上盖板和下盖板相对的面上位于通孔的位置设置有凸起，且凸起插在通孔内；上连接块和下连接块相对的侧边上设置有若干齿，上连接块的齿和下连接块的齿相啮合。

进一步的，上连接块通过螺钉固定在股骨单元的侧面，下连接块通过螺钉固定在胫骨单元的侧面；上连接块和下连接块内部均设置有钢丝通道，下连接块上钢丝通道端部还设置有十字槽；驱动钢丝的一端固定在十字槽内，另一端绕过驱动凸轮后穿过上连接块的钢丝通道连接到流体弹簧装置。

进一步的，下连接块上驱动凸轮的侧面还设置有调节凸轮，调节凸轮通过调节旋钮固定在下连接块上，调节凸轮与驱动凸轮一端接触，用于调节驱动凸轮的初始位置。

进一步的，流体弹簧装置包括缸体、活塞、活塞杆和驱动块；驱动钢丝的另一端固定在驱动块上，两个活塞杆的一端分别垂直固定在驱动块的两端，两个活塞杆的另一端均固定有活塞，有活塞的一端插入缸体的一端，缸体的另一端密封固定在上连接块远离下连接块的一端。

进一步的，驱动块和缸体之间设置有连接板和套筒，套筒通过螺栓与驱动块的中部固定连接，驱动钢丝与套筒中心固定连接；连接板上设置有用于穿过套筒和活塞杆的圆孔，活塞杆和圆孔之间设置有密封套；上连接块上设置有密封螺栓孔，缸体通过固定螺钉与上连接块的密封螺栓孔连接。

进一步的，股骨单元和胫骨单元上均设置有用于固定的绑带。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：