一種外骨骼使用的踝關節助力結構制造技術

一種外骨骼使用的踝關節助力結構，包括電機(1)、減速器(2)、傳動力臂組件(3)、傳動固定結構(4)、踝關節傳動組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7),其特征在于，所述電機(1)輸出的扭矩通過減速器(2)、傳動力臂組件(3)驅動踝關節傳動組件(5)轉動，并可通過具有伸縮功能的絲桿升降組件(6)調節踝關節傳動組件(5)與鞋底（7）的距離，以適應不同穿戴者的腳踝高度。

【技術實現步驟摘要】
一種外骨骼使用的踝關節助力結構
本技術涉及一種外骨骼使用的踝關節助力結構，屬于可穿戴機械裝置領域。
技術介紹
外骨骼作為一種穿戴式下肢外骨骼裝置，已廣泛使用在康復訓練、助殘行走、輔助醫護等領域。然而，目前大部分外骨骼裝置的踝關節在結構上只是簡單的與外骨骼直接固定，并不提供動力驅動，屬于欠驅動模式，其踝關節角度不能自主控制，這不僅降低了穿戴者的舒適度，而且造成外骨骼落地時沖擊較大，降低了外骨骼在行走過程中的穩定性；另一方面，由于穿戴者身高的不同，其踝關節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，外骨骼裝置的踝關節轉動軸應與人體踝關節保持在同樣高度，因此如何通過改進外骨骼的踝關節結構以改善外骨骼行走的穩定性以及舒適性，是目前外骨骼裝備制造領域亟需的一個重要問題。
技術實現思路
本技術提供了一種外骨骼使用的踝關節助力結構的設計方案，該方案全新設計了一種踝關節助力結構，通過電機驅動外骨骼踝關節的轉動，并且能調整外骨骼踝關節高度，以適應不同穿戴者的腳踝高度。本技術采用的技術方案是一種外骨骼使用的踝關節助力結構，包括電機(1)、減速器(2)、傳動力臂組件(3)、傳動固定結構(4)、踝關節傳動組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7)。其中，電機(1)輸出的扭矩通過減速器(2)、傳動力臂組件(3)驅動踝關節傳動組件(5)轉動，并可通過具有伸縮功能的絲桿升降組件(6)調節踝關節傳動組件(5)與鞋底（7）的距離，以適應不同穿戴者的腳踝高度。傳動力臂組件(3)包括傳動力臂外殼（31）、聯軸器(32)、傳動力臂(33)、轉動軸基座(34)、傳動力臂轉動軸(35)；其中，轉動軸基座(34)通過螺釘固定在外殼（31）上，且支撐嵌入其凹槽的傳動力臂轉動軸(35)；傳動力臂轉動軸(35)通過外殼（31）上的安裝孔與減速器(2)同軸連接；傳動力臂轉動軸（35）設有月牙型缺口，能夠與聯軸器(32)相嚙合，而聯軸器（32）與傳動力臂(33)相固定，因此傳動力臂轉動軸(35)轉動將帶動傳動力臂(33)轉動。為將電機的驅動力傳遞給踝關節，傳動力臂(33)一端與傳動力臂轉動軸(35）連接，另一端與踝關節傳動組件(5)連接，電機(1)通過減速器(2)驅動傳動力臂轉動軸(35)轉動，并將動力傳遞給傳動力臂(33)，從而帶動踝關節傳動組件(5)的轉動；如圖1所示，外殼（31）通過螺釘與減速器（2）和傳動固定結構(4)相固定。踝關節傳動組件(5)包括踝關節傳動轉軸（51）、踝關節上連桿（52）、踝關節下連桿（53）、踝關節軸承（54）；其中，傳動力臂(33)將動力通過踝關節傳動轉軸（51）輸出，并帶動踝關節下連桿（53）轉動；踝關節下連桿（53）通過踝關節傳動轉軸（51）及踝關節軸承（54）與踝關節上連桿（52）連接。踝關節傳動轉軸（51）設有軸鍵，且與踝關節下連桿（53）的鍵槽相嚙合，因此踝關節傳動轉軸（51）可以帶動關節下連桿（53）的轉動；踝關節傳動轉軸（51）軸設有月牙型缺口，能夠與聯軸器(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）通過焊接方式與關節下連桿（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）傳動連接，蝸桿（65）轉動可以帶動齒輪（63）轉動，進而對絲桿（61）進行上下移動；并在蝸桿（65）上設計了手把，方便使用者對蝸桿（65）進行轉動。附圖說明圖1為一種外骨骼使用的踝關節助力結構整體示意圖。圖2為圖1中所示踝關節助力結構的爆炸結構示意圖。圖3為圖2中所示踝關節助力結構的具有傳遞動能的動力臂組件的結構細節圖。圖4為圖2中踝關節助力結構的踝關節傳動組件構細節圖。圖5為圖2中踝關節助力結構的絲桿升降組件結構細節圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例進一步說明本技術的實施過程。如圖1和圖2所示，本技術實施例中的一種外骨骼使用的踝關節助力結構，包括電機(1)、減速器(2)、傳動力臂組件(3)、傳動固定結構(4)、踝關節傳動組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7)。如圖3所示，本技術實施例中的具有傳遞動能功能的傳動力臂組件(3)包括傳動力臂外殼（31）、聯軸器(32)、傳動力臂(33)、轉動軸基座(34)、傳動力臂轉動軸(35)；轉動軸基座(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力臂轉動軸(35)，傳動力臂轉動軸(35)透過外殼(31)上的安裝孔直接與減速器(2)同軸連接；傳動力臂轉動軸(35)設有月牙型缺口，能夠與聯軸器(32)相嚙合，而聯軸器（32）與傳動力臂(33)相固定，因此傳動力臂轉動軸(34)轉動將帶動傳動力臂(33)轉動，借助傳動力臂組件（3）的傳動功能，有效的將電機的驅動力傳遞到了踝關節傳動組件(5)。外殼（31）通過螺釘與傳動固定結構(4)相固定，可以起到美觀及防塵的作用。如圖4所示，本技術實施例中的踝關節傳動組件(5)，包括踝關節傳動轉軸（51）、踝關節上連桿（52）、踝關節下連桿（53）、踝關節軸承（54）；傳動力臂(33)將動力通過踝關節傳動轉軸(51)輸出，并帶動踝關節下連桿(53)轉動，踝關節下連桿(53)通過踝關節傳動轉軸(51)及踝關節軸承(54)與踝關節上連桿(52)連接；為實現動能傳遞的目的，踝關節傳動轉軸（51）一端通過月牙型缺口與聯軸器（32）嚙合，另一端通過軸鍵與踝關節下連桿（53）的鍵槽相嚙合;這種設計使得傳動力臂(33)將電機的輸出力矩傳遞到了踝關節傳動轉軸（51）上，從而帶動踝關節下連桿（53）轉動。如圖5所示，本技術實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）通過焊接方式與關節下連桿（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）傳動連接，蝸桿（65）轉動可以帶動齒輪（63）轉動，進而對絲桿（61）進行上下移動，起到調節踝關節高度的作用；為方便操作，在蝸桿（65）設有手把，使用者通過手把即可對蝸桿（65）完成轉動動作；為提高絲桿升降組件（6）的穩固性，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。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種外骨骼使用的踝關節助力結構，包括電機(1)、減速器(2)、傳動力臂組件(3)、傳動固定結構(4)、踝關節傳動組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7)，其特征在于，所述電機(1)輸出的扭矩通過減速器(2)、傳動力臂組件(3)驅動踝關節傳動組件(5)轉動，并可通過具有伸縮功能的絲桿升降組件(6)調節踝關節傳動組件(5)與鞋底(7)的距離，以適應不同穿戴者的腳踝高度。

【技術特征摘要】
1.一種外骨骼使用的踝關節助力結構，包括電機(1)、減速器(2)、傳動力臂組件(3)、傳動固定結構(4)、踝關節傳動組件(5)、絲桿升降組件(6)、鞋底(7)，其特征在于，所述電機(1)輸出的扭矩通過減速器(2)、傳動力臂組件(3)驅動踝關節傳動組件(5)轉動，并可通過具有伸縮功能的絲桿升降組件(6)調節踝關節傳動組件(5)與鞋底(7)的距離，以適應不同穿戴者的腳踝高度。2.根據權利要求1所述的一種外骨骼使用的踝關節助力結構，其特征在于，所述具有傳遞動能功能的傳動力臂組件(3)包括傳動力臂外殼(31)、聯軸器(32)、傳動力臂(33)、轉動軸基座(34)、傳動力臂轉動軸(35)；所述轉動軸基座(34)通過螺釘固定在外殼（31）上，且支撐嵌入其凹槽的傳動力臂轉動軸(35)；所述傳動力臂轉動軸(35)通過外殼（31）上的安裝孔與減速器(2)同軸連接；傳動力臂轉動軸(35)設有月牙型缺口，能夠與聯軸器(32)相嚙合，而聯軸器(32)與傳動力臂(33)相固定，因此傳動力臂轉動軸(35)轉動將帶動傳動力臂(33)轉動。3.根據權利要求2所述的一種外骨骼使用的踝關節助力結構，其特征在于，所述傳動力臂(33)一端與傳動力臂轉動軸(35）連接，另一端與踝關節傳動組件(5)連接，電機(1)通過減速器(2)驅動傳動力臂轉動軸(35)轉動，并將動力傳遞給傳動力臂(33)，帶動踝關節傳動組件(5)的轉動;所述外殼（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊亮，劉虎賢，
申請(專利權)人：電子科技大學中山學院，
類型：新型
國別省市：廣東,44