[发明专利]一种刚度自适应人工关节的假体

说明书

本发明公开了一种刚度自适应人工关节的假体，包括输入部件和输出部件；其特征在于，包括有假肢本体，假肢关节处设有直线式传动装置。包括输入部件，其包括主动轴支架、输入轴及球笼万向节，斜面凸轮的两端分别与两个滑动缓冲套啮合，斜面凸轮两端的推力斜面之间的相位夹角为180度，且方向相反，两个输出轴均套有力矩缓冲弹簧；本发明能够实现人体关节与机器人关节的转动中心匹配，及扭矩柔性传递，避免对人体关节造成伤害。

技术领域

本发明涉及一种刚度自适应人工关节的假体。

背景技术

随着残疾患者和关节扭伤患者运动康复需求的不断增加，康复机器人、外骨骼机器人、关节训练器、步态矫正器等机器人装置不断被研发，取得了一定的康复训练效果。

机器人本体通常模仿人体下肢、关节的生理学结构，机器人关节一般被设计成单轴驱动关节，并将机器人关节与人体关节进行绑定，但是人体关节具有复杂的几何结构，并非简单的单自由度铰链机构；以膝关节为例，其矢状面运动存在滚动、滑动并存的变轴心平面，关节耦合曲面具有非恒定的旋转轴线；如果以传统的单轴电机驱动人体膝关节，会造成两者转动中心的不匹配，反而对人体膝关节造成不匹配伤害；同时，人体关节的运动是柔顺的，不同人体关节的刚度又有差异，直接将刚性机器人关节和人体关节直接绑定容易对人体关节造成刚性驱动伤害。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种刚度自适应人工关节的假体。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种刚度自适应人工关节的假体，包括输入部件和输出部件；

所述输入部件包括主动轴支架、盘形结构的输入轴以及球笼万向节，所述主动轴支架的一端设有用于安装输入轴的槽孔，所述输入轴通过一个轴端盖和两个平面润滑轴承安装在槽孔内、且其可相对平面润滑轴承在径向上移动，所述球笼万向节的一端通过第一联轴器与输入轴的一端传动连接，所述球笼万向节的另一端与输出部件传动连接；

所述输出部件包括呈E字形的从动轴支架、第一输出轴、第一滑动缓冲套、斜面凸轮、第二滑动缓冲套和第二输出轴，所述从动轴支架的两个侧边连接端和中部连接端均固定在主动轴支架的另一端上，所述第一输出轴的一端转动连接在从动轴支架靠近输入轴的侧边连接端上、且其通过第二联轴器与球笼万向节的另一端传动连接，所述第一滑动缓冲套花键连接在第一输出轴的另一端上并可相对第一输出轴滑动，所述斜面凸轮转动连接在从动轴支架的中部连接端上，优选地，斜面凸模通过两个平面轴承转动连接在从动轴支架上，所述第二输出轴的一端转动连接在从动轴支架远离输入轴的侧边连接端上，所述第二滑动缓冲套花键连接在第二输出轴的另一端上并可相对第二输出轴滑动，所述斜面凸轮的两端、第一滑动缓冲套靠近斜面凸轮的一端、第二滑动缓冲套靠近斜面凸轮的一端分别开设有推力斜面以及与推力斜面相对应的且平行于第一输出轴或第二输出轴的轴线方向的刚性传动面，所述斜面凸轮的两端分别与第一滑动缓冲套、第二滑动缓冲套啮合，所述斜面凸轮两端的推力斜面之间的相位夹角为180度，且方向相反，所述第一输出轴和第二输出轴均套设有力矩缓冲弹簧，所述第一输出轴上的力矩缓冲弹簧的一端抵接在第一滑动缓冲套远离斜面凸轮的一端，所述第二输出轴上的力矩缓冲弹簧的一端抵接在第二滑动缓冲套远离斜面凸轮的一端。

其中，所述输入轴的盘面上开设有润滑剂储存孔。

其中，所述第一输出轴的花键部的长度小于第一滑动缓冲套的位移长度，所述第二输出轴的花键部的长度小于第二滑动缓冲套的位移长度。