一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)，包括齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)由五個(gè)連桿首尾連接，齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)軸與連桿固連，小腿連桿作為機(jī)架，小腿連桿下端連接口固連在假肢小腿上,大腿連桿上端連接口與大腿接受腔連接裝置連接，大腿連桿與小腿連桿在空間處在同平面內(nèi),五個(gè)連桿形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)；齒輪機(jī)構(gòu)位于連桿機(jī)構(gòu)的一側(cè)，中間控制齒輪與上控制齒輪和下控制齒輪嚙合，中間控制齒輪固定在轉(zhuǎn)軸上,轉(zhuǎn)軸另一端與微型變速器固連，變速器與電機(jī)連接，電機(jī)提供動(dòng)力實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)站立相和擺動(dòng)相的穩(wěn)定控制。齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)運(yùn)用齒輪五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)，利用齒輪傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)瞬心的調(diào)節(jié)和阻尼自適應(yīng)。
【專利說(shuō)明】一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于單腿或雙腿膝上截肢的假肢膝關(guān)節(jié)，具體地說(shuō)，涉及一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于肢體殘疾的人來(lái)說(shuō)，假肢已經(jīng)成為其必不可少的功能替代裝置。原本被截肢的殘端通過(guò)安裝假肢之后，可以實(shí)現(xiàn)基本的原本已經(jīng)喪失的功能。假肢膝關(guān)節(jié)作為下假肢當(dāng)中最為核心的部分，其功能的好壞直接影響到下假肢的總體功能?，F(xiàn)存于市面上銷售的假肢主要以少量的單軸膝關(guān)節(jié)和大量的四桿機(jī)構(gòu)多軸膝關(guān)節(jié)為主；單軸膝關(guān)節(jié)由于缺乏仿生性能而逐漸被淘汰。四桿機(jī)構(gòu)由于其相對(duì)較好的仿生性能而得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的四桿機(jī)構(gòu)假肢膝關(guān)節(jié)在安裝實(shí)施之后其運(yùn)動(dòng)參數(shù)即為固定，無(wú)法通過(guò)改變其自身相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)患者步態(tài)的調(diào)節(jié)。同時(shí)由于四桿機(jī)構(gòu)的固定性和其本身運(yùn)動(dòng)規(guī)律的局限性，其在具體安裝之后膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)就是固定的，并不能進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)滿足不同的需求。并且四桿機(jī)構(gòu)在仿生性能上還存在一些缺陷，并不能完全達(dá)到人體膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)性能。
[0003]在中國(guó)專利CN201806805中，其機(jī)構(gòu)由上關(guān)節(jié)體，下關(guān)節(jié)體，位于外側(cè)的前置桿、以及位于內(nèi)側(cè)的后連桿組成；但其只能實(shí)現(xiàn)基本的支撐、彎曲、擺動(dòng)功能，并且在安裝實(shí)施后不能自由調(diào)節(jié)膝關(guān)節(jié)參數(shù)。
[0004]在專利CN202665757中，其結(jié)構(gòu)由連桿頭、前連桿、后連桿、主連桿、支撐連桿、連桿體和油缸組成； 該結(jié)構(gòu)同樣也無(wú)法在安裝實(shí)施后自由調(diào)節(jié)膝關(guān)節(jié)參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)，運(yùn)用齒輪五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律豐富的特點(diǎn)，通過(guò)仿生學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)的仿生性能；同時(shí)通過(guò)齒輪傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)包括齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，所述連桿機(jī)構(gòu)包括小腿連桿、后控制桿、支撐桿、大腿連桿、前控制桿，小腿連桿作為機(jī)架，小腿連桿下端部連接口固連在假肢小腿上，大腿連桿上端連接口與大腿接受腔連接裝置連接，大腿連桿與小腿連桿在空間處在同一平面內(nèi)；前控制桿位于小腿連桿和大腿連桿的右側(cè)，前控制桿下端與小腿連桿上端鉸接，大腿連桿下端與前控制桿上端鉸接，后控制桿與支撐桿位于小腿連桿和大腿連桿的左側(cè)，后控制桿下端與小腿連桿下端鉸接，支撐桿下端與后控制桿上端鉸接，大腿連桿上端與支撐桿上端鉸接，五個(gè)連桿形成閉環(huán)連桿結(jié)構(gòu)；
[0007]所述齒輪機(jī)構(gòu)包括上控制齒輪、中間控制齒輪、下控制齒輪，上控制齒輪通過(guò)軸與前控制桿下端固連，軸繞小腿連桿上端連桿孔自由轉(zhuǎn)動(dòng)，上控制齒輪的運(yùn)動(dòng)由前控制桿控制；下控制齒輪與后控制桿下端通過(guò)軸固連，軸繞小腿連桿下端連桿孔自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下控制齒輪的運(yùn)動(dòng)由后控制桿控制；中間控制齒輪分別與上控制齒輪和下控制齒輪嚙合，中間控制齒輪固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸另一端與微型錐齒輪變速器固連，變速器與電機(jī)連接，電機(jī)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)站立相和擺動(dòng)相的穩(wěn)定控制。
[0008]有益效果
[0009]本發(fā)明提出的一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)，包括齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)由五個(gè)連桿首尾相連接，齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)軸與連桿機(jī)構(gòu)固連，小腿連桿作為機(jī)架，小腿連桿下端連接口固連在假肢小腿上，大腿連桿上端連接口與大腿接受腔連接裝置連接，大腿連桿與小腿連桿在空間處在同一平面內(nèi)，五個(gè)連桿形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)；齒輪機(jī)構(gòu)位于連桿機(jī)構(gòu)的一側(cè)，中間控制齒輪分別與上控制齒輪和下控制齒輪嚙合，中間控制齒輪固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸另一端與微型錐齒輪變速器固連，變速器與電機(jī)輸出軸連接，電機(jī)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)站立相和擺動(dòng)相的穩(wěn)定控制。齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)，運(yùn)用齒輪五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律豐富的特點(diǎn)，通過(guò)仿生學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)的仿生性能；利用齒輪傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)瞬心的調(diào)節(jié)和阻尼自適應(yīng)。齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，其站立和彎曲極限位置均由機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)范圍所提供。其不僅相對(duì)傳統(tǒng)四桿機(jī)構(gòu)假肢膝關(guān)節(jié)仿生性能更好，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，該假肢膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)即可得到調(diào)節(jié)，相比傳統(tǒng)四桿機(jī)構(gòu)假肢膝關(guān)節(jié)在功能上和易用性上效果更為優(yōu)異。而且利用電機(jī)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)站立相和擺動(dòng)相的穩(wěn)定控制，控制實(shí)時(shí)性好，效果突出。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖 和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0011]圖1為本發(fā)明齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:
[0013]1.小腿連桿2.后控制桿3.支撐桿4.大腿連桿5.前控制桿6.上控制齒輪7.中間控制齒輪8.下控制齒輪
【具體實(shí)施方式】
[0014]本實(shí)施例是一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)。
[0015]參閱圖1，本實(shí)施例齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)，由連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)組成，連桿機(jī)構(gòu)由五個(gè)連桿首尾相連接，齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)軸與連桿機(jī)構(gòu)固定連接，齒輪機(jī)構(gòu)安裝在連桿機(jī)構(gòu)的一側(cè)。
[0016]連桿機(jī)構(gòu)包括小腿連桿1、后控制桿2、支撐桿3、大腿連桿4、前控制桿5，小腿連桿I作為機(jī)架，小腿連桿I下端部連接口固定連接在假肢小腿上，大腿連桿4上端連接口與大腿接受腔連接裝置連接，大腿連桿4與小腿連桿I在空間處在同一平面內(nèi)。前控制桿5安裝在小腿連桿I和大腿連桿4的右側(cè)，前控制桿5下端與小腿連桿I上端鉸接，大腿連桿4下端與前控制桿5上端鉸接，后控制桿2與支撐桿3安裝在小腿連桿I和大腿連桿4的左偵牝后控制桿2下端與小腿連桿I下端鉸接，支撐桿3下端與后控制桿2上端鉸接，大腿連桿4上端與支撐桿3上端鉸接，五個(gè)連桿形成閉環(huán)連桿結(jié)構(gòu)。
[0017]齒輪機(jī)構(gòu)由上控制齒輪6、中間控制齒輪7、下控制齒輪8組成，上控制齒輪6通過(guò)軸與前控制桿5下端固定連接，軸繞小腿連桿I上端連桿孔自由轉(zhuǎn)動(dòng)，上控制齒輪6的運(yùn)動(dòng)由前控制桿5控制。下控制齒輪8與后控制桿2下端通過(guò)軸固定連接,軸繞小腿連桿I下端連桿孔自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下控制齒輪8的運(yùn)動(dòng)由后控制桿2控制。中間控制齒輪7分別與上控制齒輪6和下控制齒輪8嚙合，且中間控制齒輪7、上控制齒輪6、下控制齒輪8與小腿連桿I平行安 裝，中間控制齒輪7固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸另一端與微型錐齒輪變速器固定連接，變速器與電機(jī)輸出軸連接，電機(jī)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)站立相和擺動(dòng)相的穩(wěn)定控制。
【權(quán)利要求】
1.一種齒輪五桿機(jī)構(gòu)的假肢膝關(guān)節(jié)，包括齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述連桿機(jī)構(gòu)包括小腿連桿、后控制桿、支撐桿、大腿連桿、前控制桿，小腿連桿作為機(jī)架，小腿連桿下端部連接口固連在假肢小腿上，大腿連桿上端連接口與大腿接受腔連接裝置連接，大腿連桿與小腿連桿在空間處在同一平面內(nèi)；前控制桿位于小腿連桿和大腿連桿的右側(cè)，前控制桿下端與小腿連桿上端鉸接，大腿連桿下端與前控制桿上端鉸接，后控制桿與支撐桿位于小腿連桿和大腿連桿的左側(cè)，后控制桿下端與小腿連桿下端鉸接，支撐桿下端與后控制桿上端鉸接，大腿連桿上端與支撐桿上端鉸接，五個(gè)連桿形成閉環(huán)連桿結(jié)構(gòu)； 所述齒輪機(jī)構(gòu)包括上控制齒輪、中間控制齒輪、下控制齒輪，上控制齒輪通過(guò)軸與前控制桿下端固連，軸繞小腿連桿上端連桿孔自由轉(zhuǎn)動(dòng)，上控制齒輪的運(yùn)動(dòng)由前控制桿控制；下控制齒輪與后控制桿下端通過(guò)軸固連，軸繞小腿連桿下端連桿孔自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下控制齒輪的運(yùn)動(dòng)由后控制桿控制；中間控制齒輪分別與上控制齒輪和下控制齒輪嚙合，中間控制齒輪固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸另一端與微型錐齒輪變速器固連，變速器與電機(jī)連接，電機(jī)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié) 站立相和擺動(dòng)相的穩(wěn)定控制。
【文檔編號(hào)】A61F2/38GK103976807SQ201410214473
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】葛文杰, 孫園喜, 鄭佳, 董典彪 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)