本發(fā)明涉及一種外骨骼使用的踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)，屬于可穿戴機(jī)械裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

外骨骼作為一種穿戴式下肢外骨骼裝置，已廣泛使用在康復(fù)訓(xùn)練、助殘行走、輔助醫(yī)護(hù)等領(lǐng)域。然而，目前大部分外骨骼裝置的踝關(guān)節(jié)在結(jié)構(gòu)上只是簡單的與外骨骼直接固定，并不提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，屬于欠驅(qū)動(dòng)模式，其踝關(guān)節(jié)角度不能自主控制，這不僅降低了穿戴者的舒適度，而且造成外骨骼落地時(shí)沖擊較大，降低了外骨骼在行走過程中的穩(wěn)定性；另一方面，由于穿戴者身高的不同，其踝關(guān)節(jié)距離腳底板的高度也不同，為獲得更好的控制性能與舒適性，外骨骼裝置的踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸應(yīng)與人體踝關(guān)節(jié)保持在同樣高度，因此如何通過改進(jìn)外骨骼的踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)以改善外骨骼行走的穩(wěn)定性以及舒適性，是目前外骨骼裝備制造領(lǐng)域亟需的一個(gè)重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種外骨骼使用的踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，該方案全新設(shè)計(jì)了一種踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)外骨骼踝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能調(diào)整外骨骼踝關(guān)節(jié)高度，以適應(yīng)不同穿戴者的腳踝高度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種外骨骼使用的踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)(1)、減速器(2)、傳動(dòng)力臂組件(3)、傳動(dòng)固定結(jié)構(gòu)(4)、踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7)。其中，電機(jī)(1)輸出的扭矩通過減速器(2)、傳動(dòng)力臂組件(3)驅(qū)動(dòng)踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，并可通過具有伸縮功能的絲桿升降組件(6)調(diào)節(jié)踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)與鞋底（7）的距離，以適應(yīng)不同穿戴者的腳踝高度。

傳動(dòng)力臂組件(3)包括傳動(dòng)力臂外殼（31）、聯(lián)軸器(32)、傳動(dòng)力臂(33)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸基座(34)、傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)；其中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸基座(34)通過螺釘固定在外殼（31）上，且支撐嵌入其凹槽的傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)；傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)通過外殼（31）上的安裝孔與減速器(2)同軸連接；傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸（35）設(shè)有月牙型缺口，能夠與聯(lián)軸器(32)相嚙合，而聯(lián)軸器（32）與傳動(dòng)力臂(33)相固定，因此傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)傳動(dòng)力臂(33)轉(zhuǎn)動(dòng)。

為將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給踝關(guān)節(jié)，傳動(dòng)力臂(33)一端與傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35）連接，另一端與踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)連接，電機(jī)(1)通過減速器(2)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)力臂(33)，從而帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)；如圖1所示，外殼（31）通過螺釘與減速器（2）和傳動(dòng)固定結(jié)構(gòu)(4)相固定。

踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)包括踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）、踝關(guān)節(jié)上連桿（52）、踝關(guān)節(jié)下連桿（53）、踝關(guān)節(jié)軸承（54）；其中，傳動(dòng)力臂(33)將動(dòng)力通過踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）輸出，并帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)下連桿（53）轉(zhuǎn)動(dòng)；踝關(guān)節(jié)下連桿（53）通過踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）及踝關(guān)節(jié)軸承（54）與踝關(guān)節(jié)上連桿（52）連接。踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）設(shè)有軸鍵，且與踝關(guān)節(jié)下連桿（53）的鍵槽相嚙合，因此踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）可以帶動(dòng)關(guān)節(jié)下連桿（53）的轉(zhuǎn)動(dòng)；踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）軸設(shè)有月牙型缺口，能夠與聯(lián)軸器(32)相嚙合。

具有升降功能的絲桿升降組件(6)，包括絲桿（61）、絲桿升降組件蓋（62）、齒輪（63）、絲桿升降組件固定殼（64）、蝸桿（65）；其中，絲桿（61）通過焊接方式與關(guān)節(jié)下連桿（53）連接；絲桿（61）與齒輪（63）、絲桿升降組件固定殼（64）的孔螺紋相嚙合；絲桿升降組件固定殼（64）對齒輪（63）起支撐作用，其底面與鞋底（7）的底面保持在同一平面；蝸桿（65）與齒輪（63）傳動(dòng)連接，蝸桿（65）轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)齒輪（63）轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而對絲桿（61）進(jìn)行上下移動(dòng)；并在蝸桿（65）上設(shè)計(jì)了手把，方便使用者對蝸桿（65）進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

附圖說明

圖1為一種外骨骼使用的踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)整體示意圖。

圖2為圖1中所示踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中所示踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)的具有傳遞動(dòng)能的動(dòng)力臂組件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖。

圖4為圖2中踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)的踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件構(gòu)細(xì)節(jié)圖。

圖5為圖2中踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)的絲桿升降組件結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施過程。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的一種外骨骼使用的踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)(1)、減速器(2)、傳動(dòng)力臂組件(3)、傳動(dòng)固定結(jié)構(gòu)(4)、踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7)。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中的具有傳遞動(dòng)能功能的傳動(dòng)力臂組件(3)包括傳動(dòng)力臂外殼（31）、聯(lián)軸器(32)、傳動(dòng)力臂(33)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸基座(34)、傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸基座(34)通過螺釘固定在外殼（31）上，能夠支撐并固定嵌入其凹槽的傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)，傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)透過外殼(31)上的安裝孔直接與減速器(2)同軸連接；傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)設(shè)有月牙型缺口，能夠與聯(lián)軸器(32)相嚙合，而聯(lián)軸器（32）與傳動(dòng)力臂(33)相固定，因此傳動(dòng)力臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸(34)轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)傳動(dòng)力臂(33)轉(zhuǎn)動(dòng)，借助傳動(dòng)力臂組件（3）的傳動(dòng)功能，有效的將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞到了踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)。外殼（31）通過螺釘與傳動(dòng)固定結(jié)構(gòu)(4)相固定，可以起到美觀及防塵的作用。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中的踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)，包括踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）、踝關(guān)節(jié)上連桿（52）、踝關(guān)節(jié)下連桿（53）、踝關(guān)節(jié)軸承（54）；傳動(dòng)力臂(33)將動(dòng)力通過踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸(51)輸出，并帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)下連桿(53)轉(zhuǎn)動(dòng)，踝關(guān)節(jié)下連桿(53)通過踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸(51)及踝關(guān)節(jié)軸承(54)與踝關(guān)節(jié)上連桿(52)連接；為實(shí)現(xiàn)動(dòng)能傳遞的目的，踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）一端通過月牙型缺口與聯(lián)軸器（32）嚙合，另一端通過軸鍵與踝關(guān)節(jié)下連桿（53）的鍵槽相嚙合;這種設(shè)計(jì)使得傳動(dòng)力臂(33)將電機(jī)的輸出力矩傳遞到了踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸（51）上，從而帶動(dòng)踝關(guān)節(jié)下連桿（53）轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中的具有升降功能的絲桿升降組件(6)，包括絲桿（61）、絲桿升降組件蓋（62）、齒輪（63）、絲桿升降組件固定殼（64）、蝸桿（65）；絲桿（61）通過焊接方式與關(guān)節(jié)下連桿（53）連接；絲桿（61）與齒輪（63）、絲桿升降組件固定殼（64）的孔螺紋相嚙合；為了對齒輪（63）提供更好的支撐作用，將絲桿升降組件固定殼（64）的底面與地面接觸，使其底面成為支撐面；蝸桿（65）與齒輪（63）傳動(dòng)連接，蝸桿（65）轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)齒輪（63）轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而對絲桿（61）進(jìn)行上下移動(dòng)，起到調(diào)節(jié)踝關(guān)節(jié)高度的作用；為方便操作，在蝸桿（65）設(shè)有手把，使用者通過手把即可對蝸桿（65）完成轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作；為提高絲桿升降組件（6）的穩(wěn)固性，采用焊接的方式將絲桿升降組件固定殼（64）與鞋底(7)固定在一起。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種外骨骼使用的踝關(guān)節(jié)助力結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)(1)、減速器(2)、傳動(dòng)力臂組件(3)、傳動(dòng)固定結(jié)構(gòu)(4)、踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7),其特征在于，所述電機(jī)(1)輸出的扭矩通過減速器(2)、傳動(dòng)力臂組件(3)驅(qū)動(dòng)踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，并可通過具有伸縮功能的絲桿升降組件(6)調(diào)節(jié)踝關(guān)節(jié)傳動(dòng)組件(5)與鞋底（7）的距離，以適應(yīng)不同穿戴者的腳踝高度。

技術(shù)研發(fā)人員：楊亮;劉虎賢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)中山學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.23
技術(shù)公布日：2017.09.05