本發(fā)明涉及人體康復(fù)輔具,具體涉及一種用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù):
1、隨著下肢截肢患者的增多以及微電子、控制等技術(shù)的不斷發(fā)展,智能下肢假肢逐漸成為康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。作為下肢假肢系統(tǒng)的核心部件,高性能的膝關(guān)節(jié)假肢設(shè)計(jì)仍然是當(dāng)前假肢設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)難點(diǎn)。
2、目前現(xiàn)有的智能假肢膝關(guān)節(jié)按照關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式可分為被動(dòng)型和主動(dòng)型,其中,被動(dòng)型假肢膝關(guān)節(jié)行走時(shí)根據(jù)外界條件的變化調(diào)節(jié)膝關(guān)節(jié)阻尼力矩實(shí)現(xiàn)步態(tài)調(diào)整,但是由于不提供主動(dòng)力矩,不能輔助患者上樓梯;主動(dòng)型假肢膝關(guān)節(jié)能夠代替腿部肌肉提供力矩,使佩戴者更好地完成上樓梯等需要主動(dòng)力矩的行走模式,但一般缺少離合機(jī)構(gòu),驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一直接入膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸,電機(jī)在任何一個(gè)步態(tài)相位都需要頻繁正反轉(zhuǎn),導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)假肢續(xù)航時(shí)間短。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的,目的在于提供一種用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),為使用者提供合理的主動(dòng)力矩和更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。
2、本發(fā)明提供了一種用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),具有這樣的特征,包括機(jī)架模塊;關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊,設(shè)置于機(jī)架模塊上,用于帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng),包括小四棱臺(tái)、旋轉(zhuǎn)件以及帶有花鍵套筒的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸;齒輪傳動(dòng)模塊,設(shè)置于機(jī)架模塊上,用于驅(qū)動(dòng)帶有花鍵套筒的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸,包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、三級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)以及蝸輪蝸桿傳動(dòng)組件,驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)或三級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),從而帶動(dòng)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn);以及切換模塊,設(shè)置于機(jī)架模塊上,用于通過(guò)帶動(dòng)花鍵套筒滑動(dòng),從而切換錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和三級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),包括切換電機(jī)和切換模塊傳動(dòng)組件,切換模塊傳動(dòng)組件套設(shè)于花鍵套筒上,切換電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)切換模塊傳動(dòng)組件滑動(dòng),從而帶動(dòng)花鍵套筒滑動(dòng)。
3、在本發(fā)明提供的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中,還可以具有這樣的特征:其中,小四棱臺(tái)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)件上方,關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸用于帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)件包括上旋轉(zhuǎn)件、左旋轉(zhuǎn)件以及右旋轉(zhuǎn)件,上旋轉(zhuǎn)件上方與小四棱臺(tái)連接,上旋轉(zhuǎn)件下方左側(cè)與左旋轉(zhuǎn)件連接,右側(cè)與右旋轉(zhuǎn)件連接,上旋轉(zhuǎn)件、左旋轉(zhuǎn)件以及右旋轉(zhuǎn)件用于帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4、在本發(fā)明提供的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中,還可以具有這樣的特征:其中,三級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪和第五齒輪,第一齒輪與第二齒輪嚙合傳動(dòng),第二齒輪與第三齒輪嚙合傳動(dòng),第三齒輪與第四齒輪共用第三d型軸,實(shí)現(xiàn)同步傳動(dòng),第四齒輪與第五齒輪嚙合,將轉(zhuǎn)矩傳遞到第五齒輪上,第五齒輪裝有軸承并與關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行配合。
5、在本發(fā)明提供的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中,還可以具有這樣的特征:其中,錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪、第三錐齒輪和第四錐齒輪,蝸桿傳動(dòng)組件包括蝸桿和蝸輪,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸通過(guò)第五d型軸與第一錐齒輪固定,第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合傳動(dòng),第二錐齒輪與第一齒輪共用第一d型軸,實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng),第二齒輪與蝸桿上的第二d型軸配合,實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng),蝸桿與蝸輪嚙合傳動(dòng),蝸輪與第三錐齒輪共用第四d型軸,實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng),第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合傳動(dòng),將轉(zhuǎn)矩傳遞給第四錐齒輪,第四錐齒輪裝有軸承并與關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行配合。
6、在本發(fā)明提供的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中,還可以具有這樣的特征:其中,切換模塊傳動(dòng)組件包括電機(jī)固定座、切換電機(jī)齒輪、切換電機(jī)齒條、齒條滑軌、撥叉,電機(jī)固定座設(shè)置于切換電機(jī)上方,固定在機(jī)架模塊上,切換電機(jī)齒輪與切換電機(jī)的電機(jī)軸固定,切換電機(jī)齒輪與切換電機(jī)齒條嚙合,切換電機(jī)齒條與齒條滑軌間隙配合,撥叉一端與切換電機(jī)齒條固定,另一端套設(shè)在花鍵套筒上,用于帶動(dòng)花鍵套筒在關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸上滑動(dòng),從而帶動(dòng)花鍵套筒與齒輪傳動(dòng)模塊嚙合。
7、在本發(fā)明提供的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中,還可以具有這樣的特征:其中,蝸輪蝸桿組件的傳動(dòng)比為36-37,三級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比為5-7,驅(qū)動(dòng)電機(jī)為大疆m3508電機(jī),驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大持續(xù)輸出扭矩為2.5-3.1n·m,最大轉(zhuǎn)速為465-473rpm,使用蝸輪蝸桿組件時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?yàn)橄リP(guān)節(jié)提供106-107n·m的扭矩,關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為每秒72°-76°,使用三級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?yàn)橄リP(guān)節(jié)提供16.6-17.0n·m的扭矩,關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸可以在0.1-0.3s內(nèi)達(dá)到關(guān)節(jié)限位。
8、在本發(fā)明提供的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中,還可以具有這樣的特征:其中,花鍵套筒兩端的齒形為倒角,第四錐齒輪和第五齒輪與花鍵套筒的接觸端設(shè)置有與花鍵套筒相配合的倒角,從而保證嚙合方向一致。
9、發(fā)明的作用與效果
10、根據(jù)本發(fā)明所涉及的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),本發(fā)明通過(guò)切換模塊的設(shè)置,能夠在患者跨越障礙物,爬樓梯等場(chǎng)合給膝關(guān)節(jié)提供合理的主動(dòng)力矩,在患者平地行走和下樓梯等需要膝關(guān)節(jié)提供被動(dòng)力矩的情況下將關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)離斷,同時(shí),可變傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)中的切換機(jī)構(gòu)可以充當(dāng)離合器,驅(qū)動(dòng)電機(jī)不需要在平地行走的步態(tài)周期里一直正反轉(zhuǎn),其只需要應(yīng)對(duì)需要膝關(guān)節(jié)提供主動(dòng)力矩的情況,極大的提升膝關(guān)節(jié)假肢的續(xù)航能力。
1.一種用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于:
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于:
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于輕量化膝關(guān)節(jié)假肢的傳動(dòng)比自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其特征在于: