一种仿生下肢机构

摘要

本发明公开一种仿生下肢机构，包括，支架；连接件，可转动的设置在支架上，连接件与大腿假肢连接；阻尼装置，设置在连接件下方，阻尼装置包括阻尼件和连接架，其中，阻尼件靠近支架的一端与支架转动连接，阻尼件内设置有可调节直径的活塞，活塞与连接件传动连接，连接架固定在阻尼件外壁，连接架远离阻尼件的一端与小腿假肢连接；控制件，设置在阻尼装置外，控制件用于控制活塞直径。本发明能够实现便于使用者对阻尼装置的刚度阻尼进行自适应智能调节，进而便于使用者调节步速，提高其运动柔顺性和环境适应性。

说明书

技术领域

本发明涉及假肢技术领域，特别是涉及一种仿生下肢机构。

背景技术

膝关节是人体最大且构造最复杂、损伤机会亦较多的关节，传统的假肢，现有技术中，被动膝关节假肢主要是通过机械装置简单模拟关节的旋转功能，旋转阻尼不可调或者仅能手动设置有限个阻尼状态，因此在进行阻尼调节时，大都通过人工调节液体或气体的阻尼来实现调节步速，但是在进行人工调节时，需要人工手动对阻尼装置进行调整，这个调整过程不但繁琐，同时，由于使用者自身原因，在进行调节时大多需要他人辅助，该过程使得阻尼的调节困难，使用效果差，因此需要一种便于调节阻尼的阻尼装置，其与膝关节结构配合，使得使用者便于对阻尼装置进行调整，提高其运动柔顺性和环境适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生下肢机构，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现便于使用者对阻尼装置的刚度阻尼进行自适应智能调节，进而便于使用者调节步速，提高其运动柔顺性和环境适应性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种仿生下肢机构，包括，

支架；

连接件，可转动的设置在所述支架上，所述连接件与大腿假肢连接；

阻尼装置，设置在所述连接件下方，所述阻尼装置包括阻尼件和连接架，其中，所述阻尼件靠近所述支架的一端与所述支架转动连接，所述阻尼件内设置有可调节直径的活塞，所述活塞与所述连接件传动连接，所述连接架固定在所述阻尼件外壁，所述连接架远离所述阻尼件的一端与小腿假肢连接；

控制件，设置在所述阻尼装置外，所述控制件用于控制所述活塞直径。

优选的，所述阻尼件包括与所述支架底端转动连接的阻尼气缸，所述阻尼气缸底端通过封堵板被封堵，所述封堵板上穿设有可升降的活动杆，所述活动杆的一端与所述活塞固接，所述活动杆的另一端伸出所述阻尼气缸外，且所述活动杆的另一端与所述连接件传动连接。

优选的，所述活动杆上套设有压板和复位弹簧，所述压板与所述活动杆外壁固接，所述复位弹簧位于所述压板与所述封堵板之间，且所述复位弹簧的两端分别与所述压板和所述封堵板固接。

优选的，所述活塞包括与所述活动杆顶端固接的支撑板，所述支撑板远离所述活动杆的一端设置有一环形橡胶塞和若干撑块，所述环形橡胶塞与所述支撑板固接，若干所述撑块位于所述环形橡胶塞内环内，且若干所述撑块对所述环形橡胶塞支撑并使得所述环形橡胶塞的外壁直径变化。

优选的，所述支撑板底端通过连接杆与所述活动杆顶端固接，所述支撑板底端固接有驱动电机，所述驱动电机输出端贯穿所述支撑板并固接有旋转板，所述支撑板顶端和所述旋转板底端分别开设有若干弧形槽，所述支撑板上的所述弧形槽与所述旋转板上的所述弧形槽匹配，所述支撑板与所述旋转板之间设置有若干调节柱，所述调节柱与所述撑块固接，所述调节柱两端分别位于所述支撑板上的所述弧形槽和所述旋转板上的所述弧形槽内。

优选的，所述控制件包括一控制装置，所述控制装置与所述驱动电机电性连接。

优选的，所述支架侧壁开设有豁口，所述连接件包括设置在所述豁口内的支台，所述活动杆与所述支台传动连接，所述支台顶端通过安装架与所述大腿假肢连接，所述支台上穿设有旋转杆，所述旋转杆贯穿所述支架，且所述旋转杆与所述支架转动连接。

优选的，所述支台上穿设有传动杆，所述传动杆位于所述支台外，所述传动杆两端转动连接有套筒，所述套筒上固接有连杆，所述活动杆远离所述活塞的一端固接有过筒，所述过筒内转动连接有长杆，所述长杆两端转动连接有转环，所述转环上固接有连接板，所述连接板与所述连杆固接。

优选的，所述连接架包括套设在所述阻尼气缸外壁的连板，所述连板与所述阻尼气缸外壁固接，所述连板底端通过倾斜板固接有短板，所述短板远离所述连板的一端与所述小腿假肢连接。

优选的，所述倾斜板上开设有若干减重孔。

本发明公开了以下技术效果：

1.通过支架对连接件进行支撑，连接件起到连接大腿假肢并且模拟膝关节运动，同时，在阻尼件上安装连接架，使得连接架与小腿假肢连接。

2.在阻尼件内设置直径可调的活塞，通过活塞的直径变化，活塞与阻尼件内壁之间的距离发生变化，因此可对阻尼进行调节，并在外部设置控制件，由使用者手持控制件控制活塞直径，进而实现对步速的调节，其调节方便，且满足使用需求，能够提高假肢的运动柔顺性和环境适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为下肢机构的立体图；

图2为图1的后视图；

图3为阻尼件的立体图；

图4为图3的爆炸图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为第一气孔与第二气孔与阻尼气缸位置关系示意图；

其中，1-支架，2-阻尼气缸，3-封堵板，4-活动杆，5-压板，6-复位弹簧，7-支撑板，8-环形橡胶塞，9-撑块，10-连接杆，11-驱动电机，12-旋转板，14-弧形槽，15-控制装置，16-豁口，17-支台，18-安装架，19-旋转杆，20-传动杆，22-连杆，23-过筒，24-长杆，25-转环，26-连接板，27-连板，28-倾斜板，29-短板，30-减重孔，31-调节柱，32-套筒，33-第一气孔，34-第二气孔，35-气体通道，36-运动杆，37-运动环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-6，本发明提供一种仿生下肢机构，包括，支架1；连接件，可转动的设置在支架1上，连接件与大腿假肢连接；阻尼装置，设置在连接件下方，阻尼装置包括阻尼件和连接架，其中，阻尼件靠近支架1的一端与支架1转动连接，阻尼件内设置有可调节直径的活塞，活塞与连接件传动连接，连接架固定在阻尼件外壁，连接架远离阻尼件的一端与小腿假肢连接；控制件，设置在阻尼装置外，控制件用于控制活塞直径。

支架1对连接件支撑，连接件相对支架1可转动，进而模拟膝关节运动，当需要调节阻尼时，仅需要使用者操控控制件，使得控制件控制活塞的直径变化，进而可对阻尼进行调节，通过调节阻尼，实现对步速的调节。

进一步优化方案，阻尼件包括与支架1底端转动连接的阻尼气缸2，阻尼气缸2底端通过封堵板3被封堵，封堵板3上穿设有可升降的活动杆4，活动杆4的一端与活塞固接，活动杆4的另一端伸出阻尼气缸2外，且活动杆4的另一端与连接件传动连接。当连接件的位置变化时，带动活动杆4升降，活动杆4带动活塞升降，通过活塞运动产生阻力，实现阻尼效果。

本发明的一个实施例中，阻尼气缸2的内壁开设有第一气孔33和第二气孔34，活塞位于第一气孔33与第二气孔34之间，第一气孔33与第二气孔34通过气体通道35连通。第一气孔33和第二气孔34的设置，使得活塞在升降过程中，被挤压的气体通过气体通道35进入活塞上方或活塞下方，以使得活塞正常移动。

本发明的一个实施例中，支架1底端开设有凹槽，凹槽内设置有运动杆36，运动杆36与支架1固接，运动杆36上套设有运动环37，运动环37与运动杆36转动连接，运动环37与阻尼气缸2顶端固接。通过运动环37和运动杆36配合，使得阻尼气缸2可旋转，进而使得连接件正常驱动活动杆4伸缩升降。

进一步优化方案，活动杆4上套设有压板5和复位弹簧6，压板5与活动杆4外壁固接，复位弹簧6位于压板5与封堵板3之间，且复位弹簧6的两端分别与压板5和封堵板3固接。复位弹簧6的存在对活动杆4提供一定的复位力。

进一步优化方案，活塞包括与活动杆4顶端固接的支撑板7，支撑板7远离活动杆4的一端设置有一环形橡胶塞8和若干撑块9，环形橡胶塞8与支撑板7固接，若干撑块9位于环形橡胶塞8内环内，且若干撑块9对环形橡胶塞8支撑并使得环形橡胶塞8的外壁直径变化。撑块9可在支撑板7上运动，因此撑块9可挤压环形橡胶塞8，使得环形橡胶塞8的外径发生变化，进而使得环形橡胶塞8与阻尼气缸2的内壁之间的距离发生变化，而环形橡胶塞8对阻尼气缸2内进行封堵，通过两者之间的距离变化，可产生不同的阻尼力。

其中，环形橡胶塞8为一具有弹性的橡胶垫，其可被撑块9挤压拉伸，当撑块9不再对其进行挤压时，其可通过自身材质复位。

进一步优化方案，支撑板7底端通过连接杆10与活动杆4顶端固接，支撑板7底端固接有驱动电机11，驱动电机11输出端贯穿支撑板7并固接有旋转板12，支撑板7顶端和旋转板12底端分别开设有若干弧形槽14，支撑板7上的弧形槽14与旋转板12上的弧形槽14匹配，支撑板7与旋转板12之间设置有若干调节柱31，调节柱31与撑块9固接，调节柱31两端分别位于支撑板7上的弧形槽14和旋转板12上的弧形槽14内。驱动电机11工作，带动支撑板7和旋转板12旋转，由于弧形槽14的作用，使得调节柱31带动撑块9运动，进而对环形橡胶塞8与阻尼气缸2内壁之间的距离进行调节。

进一步优化方案，控制件包括一控制装置15，控制装置15与驱动电机11电性连接。控制装置15可为一控制器，该控制器上可具有使得驱动电机11正转或者反转的控制按钮，通过控制装置15发出型号，控制驱动电机11工作。

其中，驱动电机11应当具有一可充电的电源(图中未示出)，同时，控制装置15应当具有一信号发射器件，该信号发射器件用于控制驱动电机11工作，而信号发射器件的设置与连接关系利用现有技术即可，在此不做过多赘述。

进一步优化方案，支架1侧壁开设有豁口16，连接件包括设置在豁口16内的支台17，活动杆4与支台17传动连接，支台17顶端通过安装架18与大腿假肢连接，支台17上穿设有旋转杆19，旋转杆19贯穿支架1，且旋转杆19与支架1转动连接。支台17可旋转在在豁口16内，从而带动安装架18旋转。

其中，安装架18与大腿假肢的连接关系不做限定，其采用现有技术即可。

进一步优化方案，支台17上穿设有传动杆20，传动杆20位于支台17外，传动杆20两端转动连接有套筒32，套筒32上固接有连杆22，活动杆4远离活塞的一端固接有过筒23，过筒23内转动连接有长杆24，长杆24两端转动连接有转环25，转环25上固接有连接板26，连接板26与连杆22固接。支台17旋转位置发生变化，支台17带动传动杆20运动，传动杆20带动连杆22运动，由连杆22带动转环25运动，从而实现活动杆4的升降。

其中，连杆22为一具有弯度的杆状结构，其目的是对套筒32与连接板26进行连接。

进一步优化方案，连接架包括套设在阻尼气缸2外壁的连板27，连板27与阻尼气缸2外壁固接，连板27底端通过倾斜板28固接有短板29，短板29远离连板27的一端与小腿假肢连接。连板27和倾斜板28以及短板29配合，对小腿假肢进行支撑，使得小腿假肢跟随阻尼气缸2的位置发生变化，该种设置更好的模拟人体运动状态。

其中，短板29与小腿假肢的连接采用现有技术即可。

进一步优化方案，倾斜板28上开设有若干减重孔30。减重孔30的存在，在保证倾斜板28连接强度的基础上降低倾斜板28重量，从而降低整体结构的重量。

使用过程：

在进行运动时，由人体带动支台17运动，支台17通过多个部件带动活动杆4升降，从而实现正常运动，当需要调节步速时，由使用者操控控制装置15，控制装置15驱动电机11工作，驱动电机11带动支撑板7和旋转板12运动，使得调节柱31带动多个撑块9运动，在撑块9的作用下，环形橡胶塞8的外径发生变化，实现对阻尼的调节，从而实现对步速的调节。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。