分，使得外骨骼踝關節(jié)裝置的足底支撐部在行走中更具有柔順特性。
[0021]本實用新型的有益效果是，與現(xiàn)有的技術相比，本實用新型可使得外骨骼踝關節(jié)的運動與使用者保持同步，三個運動自由度有利于增強本踝關節(jié)機構對各種下肢外骨骼的匹配性，而且本實用新型的外形與質量分布設計更加接近人體踝關節(jié)的特征；足底支撐部的防震填充層、彈性支撐件的設計、足側支撐部的柔性轉動副以及足后阻尼器的設計有助于減輕使用者行走負擔，提高舒適性。本實用新型可作為負重型助力行走裝置、康復器械或其它下肢外骨骼用踝關節(jié)裝置，具有結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠、靈活性高和穿戴舒適等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的總體結構示意圖；
[0023]圖2為本實用新型的足底支撐部的結構分解示意圖；
[0024]圖3為本實用新型的足底支撐部與足后阻尼器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型所實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例和圖示，進一步闡述本實用新型。
[0026]如圖1和圖3所示，一種外骨骼用三自由度柔性踝關節(jié)裝置，包括足底支撐部1、對稱布置在足底支撐部I兩側的足側支撐部2、位于足底支撐部I后端的足后阻尼器3和小腿支護架4。其中，所述的足側支撐部2有兩個，用于連接、支撐小腿支護架4與足底支撐部I，并作為柔性轉動副和起到轉動減振保護作用。所述的足側支撐部2的底部與足底支撐部I通過焊接的方式固連，其頂部與小腿支護架4的底端通過鉸鏈相連接；所述的足后阻尼器3用于在足跟部起支撐和減振保護作用，其下端與足底支撐部I通過萬向節(jié)相連接，足后阻尼器3的上端與小腿支護架4通過鉸鏈相連接。
[0027]如圖2和圖3所示，所述的足底支撐部I用于支撐和承載穿戴者足部力量，并起到減振保護的作用。所述的足底支撐部I包括下底板11、防震填充層12、上底板13、彈性支撐件14、外側密封圈15和柔性綁帶16。其中，所述的下底板11為本實用新型的底部承重支撐件，下底板11采用可焊接型金屬材料；所述的彈性支撐件14為呈U型結構板彈簧，主要起支撐連接下底板11和上底板13并吸收或減少上底板13對下底板11的沖擊振動；所述的彈性支撐件14的底部與下底板11固連，在彈性支撐件14的頂部設有螺紋孔141，彈性支撐件14與上底板13通過螺釘相連接；所述的防震填充層12用于支撐上底板13對下底板11的載荷并起到緩沖和減振的作用，即在Z方向上具有一個微量移動的運動自由度，在所述的防震填充層12上設有均布的圓柱形通孔121 ;所述的外側密封圈15位于下底板11、上底板13的外側面，起到密封和防塵的作用，且防震填充層12、外側密封圈15與下底板11、上底板13之間均采用膠接的方式相固連；；所述的上底板13上設有螺釘連接孔134和透氣孔135，所述的上底板13包括前板131、中板132和后板133，所述的前板131與中板132之間通過鉸鏈相連接，所述的中板132與后板133之間通過鉸鏈相連接。所述的柔性綁帶16的兩端分別固定在上底板13上。
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，所述的足側支撐部2包括前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22、足部連接護板23。其中，所述的前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22均呈圓弧形板狀結構，且采用彈性金屬材料，所述的前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22的底部與足底支撐部I的下底板11通過焊接的方式固連，前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22的頂部與足部連接護板23的兩端分別通過焊接的方式固連；所述的足部連接護板23與小腿支護架4通過鉸鏈相連接，使得本實用新型具有繞Y軸轉動的運動自由度。
[0029]如圖1和圖3所示，所述的足后阻尼器3包括萬向節(jié)31、磁流變阻尼器32、壓縮彈簧34、阻尼器導向軸33。其中，所述的萬向節(jié)31的下鉸鏈座311位于足底支撐部I的后端，且與足底支撐部I的上底板13通過焊接的方式固連，所述的磁流變阻尼器3與萬向節(jié)31的上鉸鏈座312固連，所述的阻尼器導向軸33置于磁流變阻尼器32內，所述的壓縮彈簧34套在阻尼器導向軸33上。所述的足后阻尼器3為一個RPU結構的串聯(lián)機構，與足底支撐部I 一起構成一個RPUP結構的串聯(lián)機構。
[0030]如圖1所示，所述的小腿支護架4的下端設有弧形鉸鏈座41，在小腿支護架4的上端兩側設有圓形連接孔42，所述的弧形鉸鏈座41與小腿支護架4固連，弧形鉸鏈座41與阻尼器導向軸33的頂部通過鉸鏈相連接。
[0031]如圖2和圖3所示，所述的彈性支撐件14對稱布置在足底支撐部I的下底板11與上底板13之間，且彈性支撐件14的數(shù)量不少于七。
[0032]如圖2所示，所述防震填充層12優(yōu)先地采用純天然橡膠。
[0033]如圖1、圖2和圖3所示，所述的前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22均呈圓弧形板狀結構，其截面均為劣弧，且位于足底支撐部I兩側的前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22圓弧的弧心均采取相向布置的方式。所述的前柔性鉸鏈21、后柔性鉸鏈22作為連接小腿支護架4與下底板11的無間隙型柔性轉動副，具有繞X軸轉動的運動自由度。
[0034]從機構學的角度看，本實用新型為一個具有三條支鏈的一平移兩轉動型三自由度并聯(lián)機構。第一條支鏈為由小腿支護架4與外側的足部連接護板23之間的鉸鏈構成的轉動副、位于足底支撐部I外側的前柔性鉸鏈21和后柔性鉸鏈22形成的柔性轉動副組成的{-R丄R-}結構的支鏈；第二條支鏈為由小腿支護架4與內側的足部連接護板23之間的鉸鏈構成的轉動副、位于足底支撐部I內側的前柔性鉸鏈21和后柔性鉸鏈22形成的柔性轉動副組成的{-R丄R-}結構的支鏈；第三條支鏈為由足后阻尼器3與足底支撐部I 一起構成的RPUP結構的串聯(lián)機構。本實用新型的機構型式可以詳細地表示為{-R丄R-} + {_R丄R-} + {_R丄P丄U丄P-}，且第一條支鏈的轉動副的軸線對應地平行與第二條支鏈的轉動副的軸線，第一條支鏈的兩個轉動副的軸線分別平行與第三條支鏈的萬向節(jié)31的十字軸的兩條軸線。
[0035]使用時，可根據(jù)時間情況選擇足后阻尼器3中磁流變阻尼器32的參數(shù)、壓縮彈簧34的結構參數(shù)，以調節(jié)磁流變阻尼器32的動態(tài)阻尼，確定壓縮彈簧34的剛度。
[0036]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入本實用新型要求保護的范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種外骨骼用三自由度柔性踝關節(jié)裝置，其特征在于:包括足底支撐部、對稱布置在足底支撐部兩側的足側支撐部、位于足底支撐部后端的足后阻尼器和小腿支護架，所述的足側支撐部有兩個，且足側支撐部的底部與足底支撐部通過焊接的方式固連，其頂部與小腿支護架的底端通過鉸鏈相連接；所述的足后阻尼器的下端與足底支撐部通過萬向節(jié)相連接，足后阻尼器的上端與小腿支護架通過鉸鏈相連接； 所述的足底支撐部包括下底板、防震填充層、上底板、彈性支撐件、外側密封圈和柔性綁帶，所述的下底板采用可焊接型金屬材料；所述的彈性支撐件呈U型結構，且彈性支撐件的底部與下底板固連，在彈性支撐件的頂部設有螺紋孔，彈性支撐件與上底板通過螺釘相連接；所述的防震填充層上設有均布的圓柱形通孔，所述的外側密封圈位于下底板、上底板的外側面，且防震填充層、外側密封圈與下底板、上底板之間均采用膠接的方式相固連；所述的上底板上設有螺釘連接孔和透氣孔，上底板包括前板、中板和后板，所述的前板與中板之間通過鉸鏈相連接，所述的中板與后板之間通過鉸鏈相連接，在后板的后端設有萬向節(jié)下鉸鏈座；所述的柔性綁帶的兩端分別固定在上底板上； 所述的足側支撐部包括前柔性鉸鏈、后柔性鉸鏈、足部連接護板，所述的前柔性鉸鏈、后柔性鉸鏈均呈圓弧形板狀結構，且采用彈性金屬材料，所述的前柔性鉸鏈、后柔性鉸鏈的底部與足底支撐部的下底板通過焊接的方式固連，前柔性鉸鏈、后柔性鉸鏈的頂部與足部連接護板的兩端分別通過焊接的方式固連； 所述的足后阻尼器包括萬向節(jié)、磁流變阻尼器、壓縮彈簧、阻尼器導向軸，所述的萬向節(jié)的下鉸鏈座與足底支撐部的上底板通過焊接的方式固連，所述的磁流變阻尼器與萬向節(jié)的上鉸鏈座固連，所述的阻尼器導向軸置于磁流變阻尼器內，所述的壓縮彈簧套在阻尼器導向軸上； 所述的小腿支護架的下端設有弧形鉸鏈座，在小腿支護架的上端兩側設有圓形連接孔，所述的弧形鉸鏈座與阻尼器導向軸的頂部通過鉸鏈相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種外骨骼用三自由度柔性踝關節(jié)裝置，其特征在于:所述的彈性支撐件對稱布置在足底支撐部的下底板與上底板之間，且彈性支撐件的數(shù)量不少于七。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種外骨骼用三自由度柔性踝關節(jié)裝置，其特征在于:所述防震填充層優(yōu)先地采用純天然橡膠。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種外骨骼用三自由度柔性踝關節(jié)裝置，其特征在于:所述的前柔性鉸鏈、后柔性鉸鏈均呈圓弧形板狀結構，其截面均為劣弧，且位于足底支撐部兩側的前柔性鉸鏈、后柔性鉸鏈圓弧的弧心均采取相向布置的方式。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有一平移兩轉動共三個自由度的外骨骼用柔性踝關節(jié)裝置，包括足底支撐部、足側支撐部、足后阻尼器和小腿支護架。足側支撐部作為柔性轉動副，起到轉動減振保護作用；設有磁流變阻尼器的足后阻尼器在足跟部起支撐和減振保護作用。本實用新型可使得外骨骼踝關節(jié)的運動與使用者保持同步，三個運動自由度有利于增強本踝關節(jié)機構對各種下肢外骨骼的匹配性，足底支撐部的防震填充層、彈性支撐件的設計、足側支撐部的柔性轉動副以及足后阻尼器的設計有助于減輕使用者行走負擔，提高舒適性。本實用新型可作為負重型助力行走裝置、康復器械或其它下肢外骨骼用踝關節(jié)裝置，具有結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠、靈活性高和穿戴舒適等優(yōu)點。
【IPC分類】A61H3-00
【公開號】CN204501524
【申請?zhí)枴緾N201520112057
【發(fā)明人】王成軍, 陳金燕, 李龍, 劉志衛(wèi), 章天雨, 沈豫浙, 鄭艷
【申請人】安徽理工大學, 王成軍
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年2月15日