[发明专利]一种刚度可调节的足部假肢装置

说明书

本发明涉及一种刚度可调节的足部假肢装置，包括通过支撑杆连接的假肢本体和膝盖护套，假肢本体对应脚踝的位置安装有刚度调节结构，刚度调节结构包括磁流变弹性体和励磁线圈，膝盖护套内安装有依次连接的加速度传感器、处理器和可控电源，可控电源与励磁线圈连接，加速度传感器用于采集用户残肢的加速度信息，处理器用于控制可控电源输出电流的大小，可控电源输出电流给刚度调节结构，励磁线圈根据电流产生相应的磁场，磁流变弹性体根据磁场变化而产生刚度变化。与现有技术相比，本发明基于磁流变弹性体技术，通过构建刚度调节结构，结合加速度传感器、处理器及可控电源，能够实现刚度随用户运动状况自动调节的目的，从而有效提高使用舒适性。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种刚度可调节的足部假肢装置。

背景技术

目前市场上的足部假肢装置主要分为被动假肢和主动假肢两类，其中，被动假肢由碳纤维制成，并通过弹簧的作用，使整个假肢结构具有一定弹性，具有结构简单、价格适中、穿戴轻便的特点，但是由于被动假肢不能很好地与用户运动状况进行配合，从而会影响用户穿戴的舒适性；主动假肢常通过电机进行驱动，具体是在假肢结构中加入电机及控制部件，使用起来步履自然，但是由于电机和其他控制驱动部件的增加，会使得假肢结构重量增加、结构复杂，且会产生一定的高能耗。

此外，当用户在行走或跑步时，由于假肢与用户残肢之间的冲击程度不同，往往需要依靠假肢提供的刚度，以保证用户的使用舒适性，但无论是依靠弹簧提供弹性的被动假肢，还是依靠电机驱动的主动假肢，均不能及时可靠地根据用户运动状况调节刚度，也就无法保证用户使用假肢时的舒适性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种刚度可调节的足部假肢装置，利用磁流变弹性体技术，以实现根据用户运动状况实时调节刚度的目的，从而提高使用舒适性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种刚度可调节的足部假肢装置，包括通过支撑杆连接的假肢本体和膝盖护套，所述假肢本体对应脚踝的位置安装有刚度调节结构，所述刚度调节结构包括磁流变弹性体和励磁线圈，所述膝盖护套内安装有依次连接的加速度传感器、处理器和可控电源，所述可控电源与励磁线圈连接，所述加速度传感器用于采集用户残肢的加速度信息，所述处理器用于控制可控电源输出电流的大小，所述可控电源输出电流给刚度调节结构，所述励磁线圈根据电流产生相应的磁场，所述磁流变弹性体根据磁场变化而产生刚度变化。

进一步地，所述刚度调节结构还包括磁化上盘和磁化下盘，所述磁流变弹性体、磁化上盘和磁化下盘均套设安装于第一轴上，所述磁流变弹性体位于磁化上盘与磁化下盘之间，所述励磁线圈位于第一轴与磁流变弹性体之间，当用户行走或跑步时，磁化上盘与磁化下盘之间发生相对运动，对磁流变弹性体产生挤压作用，磁流变弹性体通过改变自身刚度，以缓冲所受到的挤压作用。

进一步地，所述磁化上盘和磁化下盘分别与磁流变弹性体固定连接。

进一步地，所述第一轴的圆周外表面开设有凹槽，所述励磁线圈绕设安装在凹槽内。

进一步地，所述第一轴的一端连接有第二轴，所述第二轴的外部依次套设有直线轴承和外壳，所述直线轴承用于引导磁化上盘与磁化下盘产生相对运动以及减少摩擦，所述第二轴的一端设有凸台，所述凸台用于定位外壳。

进一步地，所述外壳为不可磁化外壳，以产生隔绝磁场的作用。

进一步地，所述假肢本体包括足部缓冲外壳，所述逐步缓冲外壳内安装有第一脚板和第二脚板，所述第一脚板用于模拟人体的脚掌和足弓，所述第二脚板用于模拟人体的跟骨，所述第二脚板的一端通过螺栓和螺母与第一脚板相连接，所述第一脚板通过连接器与刚度调节结构连接。

进一步地，所述连接器通过螺栓与刚度调节结构连接。

进一步地，所述加速度传感器具体为ADXL203。