一種齒輪五桿機構的假肢膝關節制造技術

本發明專利技術涉及一種齒輪五桿機構的假肢膝關節，包括齒輪機構和連桿機構，連桿機構由五個連桿首尾連接，齒輪機構通過轉軸與連桿固連，小腿連桿作為機架，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,五個連桿形成閉環結構；齒輪機構位于連桿機構的一側，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軸上,轉軸另一端與微型變速器固連，變速器與電機連接，電機提供動力實現假肢膝關節站立相和擺動相的穩定控制。齒輪五桿機構的假肢膝關節運用齒輪五桿機構運動規律的特點，利用齒輪傳動比的調節實現膝關節轉動瞬心的調節和阻尼自適應。

【技術實現步驟摘要】
一種齒輪五桿機構的假肢膝關節
本專利技術涉及一種用于單腿或雙腿膝上截肢的假肢膝關節，具體地說，涉及一種齒輪五桿機構的假肢膝關節。
技術介紹
對于肢體殘疾的人來說，假肢已經成為其必不可少的功能替代裝置。原本被截肢的殘端通過安裝假肢之后，可以實現基本的原本已經喪失的功能。假肢膝關節作為下假肢當中最為核心的部分，其功能的好壞直接影響到下假肢的總體功能。現存于市面上銷售的假肢主要以少量的單軸膝關節和大量的四桿機構多軸膝關節為主；單軸膝關節由于缺乏仿生性能而逐漸被淘汰。四桿機構由于其相對較好的仿生性能而得到廣泛的應用。傳統的四桿機構假肢膝關節在安裝實施之后其運動參數即為固定，無法通過改變其自身相關參數實現患者步態的調節。同時由于四桿機構的固定性和其本身運動規律的局限性，其在具體安裝之后膝關節的運動參數就是固定的，并不能進行調節來滿足不同的需求。并且四桿機構在仿生性能上還存在一些缺陷，并不能完全達到人體膝關節的運動性能。在中國專利CN201806805中，其機構由上關節體，下關節體，位于外側的前置桿、以及位于內側的后連桿組成；但其只能實現基本的支撐、彎曲、擺動功能，并且在安裝實施后不能自由調節膝關節參數。在專利CN202665757中，其結構由連桿頭、前連桿、后連桿、主連桿、支撐連桿、連桿體和油缸組成； 該結構同樣也無法在安裝實施后自由調節膝關節參數。
技術實現思路
為避免現有技術存在的不足，本專利技術提出一種齒輪五桿機構的假肢膝關節，運用齒輪五桿機構運動規律豐富的特點，通過仿生學設計實現假肢膝關節的仿生性能；同時通過齒輪傳動比的調節即可實現膝關節運動參數的調節。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:齒輪五桿機構的假肢膝關節包括齒輪機構、連桿機構，其特點在于，所述連桿機構包括小腿連桿、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；前控制桿位于小腿連桿和大腿連桿的右側，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，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，五個連桿形成閉環連桿結構；所述齒輪機構包括上控制齒輪、中間控制齒輪、下控制齒輪，上控制齒輪通過軸與前控制桿下端固連，軸繞小腿連桿上端連桿孔自由轉動，上控制齒輪的運動由前控制桿控制；下控制齒輪與后控制桿下端通過軸固連，軸繞小腿連桿下端連桿孔自由轉動，下控制齒輪的運動由后控制桿控制；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軸上，轉軸另一端與微型錐齒輪變速器固連，變速器與電機連接，電機提供動力，實現假肢膝關節站立相和擺動相的穩定控制。有益效果本專利技術提出的一種齒輪五桿機構的假肢膝關節，包括齒輪機構和連桿機構，連桿機構由五個連桿首尾相連接，齒輪機構通過轉軸與連桿機構固連，小腿連桿作為機架，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，五個連桿形成閉環結構；齒輪機構位于連桿機構的一側，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軸上，轉軸另一端與微型錐齒輪變速器固連，變速器與電機輸出軸連接，電機提供動力，實現假肢膝關節站立相和擺動相的穩定控制。齒輪五桿機構的假肢膝關節，運用齒輪五桿機構運動規律豐富的特點，通過仿生學設計實現假肢膝關節的仿生性能；利用齒輪傳動比的調節實現膝關節轉動瞬心的調節和阻尼自適應。齒輪五桿機構的假肢膝關節結構簡單緊湊，其站立和彎曲極限位置均由機構本身運動范圍所提供。其不僅相對傳統四桿機構假肢膝關節仿生性能更好，同時通過調節齒輪機構的傳動比，該假肢膝關節的運動參數即可得到調節，相比傳統四桿機構假肢膝關節在功能上和易用性上效果更為優異。而且利用電機提供動力，實現假肢膝關節站立相和擺動相的穩定控制，控制實時性好，效果突出。【附圖說明】下面結合附圖 和實施方式對本專利技術一種齒輪五桿機構的假肢膝關節作進一步詳細說明。圖1為本專利技術齒輪五桿機構的假肢膝關節結構示意圖。圖中: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【具體實施方式】本實施例是一種齒輪五桿機構的假肢膝關節。參閱圖1，本實施例齒輪五桿機構的假肢膝關節，由連桿機構和齒輪機構組成，連桿機構由五個連桿首尾相連接，齒輪機構通過轉軸與連桿機構固定連接，齒輪機構安裝在連桿機構的一側。連桿機構包括小腿連桿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。前控制桿5安裝在小腿連桿I和大腿連桿4的右側，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，五個連桿形成閉環連桿結構。齒輪機構由上控制齒輪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上端連桿孔自由轉動，上控制齒輪6的運動由前控制桿5控制。下控制齒輪8與后控制桿2下端通過軸固定連接,軸繞小腿連桿I下端連桿孔自由轉動，下控制齒輪8的運動由后控制桿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固定在轉軸上，轉軸另一端與微型錐齒輪變速器固定連接，變速器與電機輸出軸連接，電機提供動力，實現假肢膝關節站立相和擺動相的穩定控制。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種齒輪五桿機構的假肢膝關節,包括齒輪機構、連桿機構，其特征在于:所述連桿機構包括小腿連桿、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；前控制桿位于小腿連桿和大腿連桿的右側，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，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，五個連桿形成閉環連桿結構；所述齒輪機構包括上控制齒輪、中間控制齒輪、下控制齒輪，上控制齒輪通過軸與前控制桿下端固連，軸繞小腿連桿上端連桿孔自由轉動，上控制齒輪的運動由前控制桿控制；下控制齒輪與后控制桿下端通過軸固連，軸繞小腿連桿下端連桿孔自由轉動，下控制齒輪的運動由后控制桿控制；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軸上,轉軸另一端與微型錐齒輪變速器固連，變速器與電機連接，電機提供動力，實現假肢膝關節站立相和擺動相的穩定控制。

【技術特征摘要】
1.一種齒輪五桿機構的假肢膝關節，包括齒輪機構、連桿機構，其特征在于:所述連桿機構包括小腿連桿、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；前控制桿位于小腿連桿和大腿連桿的右側，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，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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葛文杰，孫園喜，鄭佳，董典彪，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61