一種準被動式踝關節運動助力裝置，它涉及一種踝關節運動助力裝置。本發明專利技術一是為了解決現有的助力裝置存在易干涉、連續工作時間短和浪費能源的問題。本發明專利技術的前腳掌和后腳掌可轉動連接，鞋底固裝在后腳掌底端面后部，外展或內收關節的一端通過可轉動連接在后腳掌的上端，外展或內收關節的另一端上端設有儲能機構，儲能機構的下端與外展或內收關節的另一端之間通過運動鋼絲繩連接，儲能機構的上端依次設有離合器、減速器和驅動電機，外環架固裝在外圈上，內環架設置在外環架內，內環架的上部和下部分別設有一組導軌，旋內或旋外固定套設置在內環架的上端，外環架的內壁上分別設有多個與導軌相匹配的滑槽。本發明專利技術適用于踝關節助力。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種踝關節運動助力裝置，具體涉及一種準被動式踝關節運動助力裝置。
技術介紹
行走助力裝置是近年來興起的一種新的研究領域，該助力裝置能夠增強人體下肢的力量，可以為老年人、殘疾人、士兵和消防員等提供增強行走能力的服務，由于人體結構的限制，現有的三自由度穿戴式踝關節助力裝置存在如下缺點1.通常把旋內或旋外轉軸設置在小腿后面，與人體踝關節旋內或旋外轉軸平行，但不重合，運動中會出現干涉問題，給使用者帶來了不便。2.現有的助力裝置在使用時需要攜帶大量的能源，不但給使用者帶來了負擔，而且即使攜帶了大量的能源，還存在連續工作時間短和浪費能源的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為 了解決現有的助力裝置存在易干涉、連續工作時間短和浪費能源的問題，進而提供一種準被動式踝關節運動助力裝置。本專利技術的技術方案是一種準被動式踝關節運動助力裝置包括前腳掌、后腳掌和鞋底，前腳掌和后腳掌相鄰端可轉動連接，鞋底固裝在后腳掌底端面后部，所述踝關節運動助力裝置還包括驅動電機、減速器、離合器、儲能機構、外展或內收關節、運動鋼絲繩、扭簧、外環架、內環架、兩組導軌、多個滑槽、趾屈或背屈關節和旋內或旋外固定套，外展或內收關節的一端通過趾屈或背屈關節可轉動連接在后腳掌的上端，且外展或內收關節與后腳掌的上端之間設有扭簧，外展或內收關節的另一端上端設有儲能機構，儲能機構的下端與外展或內收關節的另一端之間通過運動鋼絲繩連接，儲能機構的上端由下至上依次設有離合器、減速器和驅動電機，外環架固裝在離合器和減速器的外圈上，且外環架位于前腳掌和后腳掌的正上方，內環架設置在外環架內，內環架的上部和下部分別設有一組導軌，旋內或旋外固定套設置在內環架的上端，外環架的內壁上分別設有多個與導軌相匹配的滑槽。本專利技術與現有技術相比具有以下效果1.本專利技術設有外展或內收關節、趾屈或背屈關節和旋內或旋外固定套三個轉動自由度，工作時，人的小腿只需穿過內環架，實現了該助力裝置的三個轉軸都穿過了人體踝關節轉動中心，有效的避免了運動中出現干涉的問題。2.本專利技術能夠方便地穿戴在人身上，依靠驅動電機為人體行走時在踝關節處提供助力，并能充分地利用人體行走時的勢能和動能轉換進行儲能，提高了能源的利用率，來達到節省體能或助老助殘的效果。3.本專利技術結構簡單，生產制造容易，成本低廉。附圖說明圖1是本專利技術的軸測圖，圖2是圖1主視圖的結構示意圖。具體實施例方式具體實施方式一結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的一種準被動式踝關節運動助力裝置包括前腳掌1、后腳掌2和鞋底3，前腳掌I和后腳掌2相鄰端可轉動連接，鞋底3固裝在后腳掌2底端面后部，所述踝關節運動助力裝置還包括驅動電機4、減速器5、離合器6、儲能機構7、外展或內收關節8、運動鋼絲繩9、扭簧10、外環架11、內環架15、兩組導軌13、多個滑槽12、趾屈或背屈關節22和旋內或旋外固定套23，外展或內收關節8的一端通過趾屈或背屈關節22可轉動連接在后腳掌2的上端，且外展或內收關節8與后腳掌2的上端之間設有扭簧10，外展或內收關節8的另一端上端設有儲能機構7，儲能機構7的下端與外展或內收關節8的另一端之間通過運動鋼絲繩9連接，儲能機構7的上端由下至上依次設有離合器6、減速器5和驅動電機4，外環架11固裝在離合器6和減速器5的外圈上，且外環架11位于前腳掌I和后腳掌2的正上方，內環架15設置在外環架11內，內環架15的上部和下部分別設有一組導軌13，旋內或旋外固定套23設置在內環架15的上端，夕卜環架11的內壁上分別設有多個與導軌13相匹配的滑槽12。具體實施方式二 結合圖1說明本實施方式，本實施方式的外環架11包括第一外環架和第二外環架，第一外環架和第二外環架相互扣合。如此設置，便于穿著。其它組成和連接關系與具體實施方式一相同。具體實施方式三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的踝關節運動助力裝置還包括鎖扣14，外環架11的第一外環架和第二外環架之間通過鎖扣14相互扣合。如此設置，鎖緊更加牢固，使用安全性高。其它組成和連接關系與具體實施方式二相同。具體實施方式四結合圖1說明本實施方式，本實施方式的鞋底3為彈性緩沖鞋底。如此設置，增加腳跟與地面的摩擦力，落地更加平穩。其它組成和連接關系與具體實施方式三相同。具體實施方式五結合圖1說明本實施方式，本實施方式的彈性緩沖鞋底為橡膠鞋底或牛津鞋底。如此設置，落地效果為最佳。其它組成和連接關系與具體實施方式四相同。具體實施方式六結合圖1說明本實施方式，本實施方式的扭簧10的一端固定在外展或內收關節8上，扭簧10的另一端懸置在后腳掌2上部內壁。如此設置，避免腳被抬起時腳尖在重力作用下下垂而影響腳的著地。避免對不同行走步態的不同時段產生不利的影響。其它組成和連接關系與具體實施方式一或五相同。具體實施方式七結合圖2說明本實施方式，本實施方式的儲能機構7包括滾珠絲杠16、螺母17、彈簧18、第一滾輪19、第二滾輪20和殼體21,殼體21設置在離合器6與外展或內收關節8之間，滾珠絲杠16的一端與離合器6連接，滾珠絲杠16的另一端伸入到殼體21內，螺母17設置在滾珠絲杠16上，彈簧18設置在滾珠絲杠16的一側，且彈簧18的上端與螺母17的下端相抵，第一滾輪19和第二滾輪20由上至下依次設置在滾珠絲杠16的另一側，運動鋼絲繩9的一端與螺母17的下端固接，運動鋼絲繩9的另一端依次繞過第一滾輪19和第二滾輪20與后腳掌2的后端 固接。如此設置，能在驅動電機需要出力時釋放能量，幫助驅動電機出力，達到增加驅動電機輸出力矩以及提高能源利用率的目的。其它組成和連接關系與具體實施方式六相同。具體實施方式八結合圖1說明本實施方式，本實施方式的前腳掌I的下端設有防滑紋。如此設置，增加落地時的穩定性。其它組成和連接關系與具體實施方式七相同。本專利技術的工作過程對其中的一條腿來看，把人的一個步態周期劃分為A、B、C三個階段。A階段在人體自身重力的作用下小腿與腳底的夾角變小，這一階段踝關節不需要主動力，使離合器處于分離狀態，這時滾珠絲杠是自由的。夾角變小，鋼絲拉動螺母下降，該滾珠絲杠沒有自鎖性，跟隨螺母轉動，同時螺母壓縮彈簧，這一過程實質是利用彈簧抵抗重力，同時把降低的勢能儲存起來。B階段這一階段需要腳蹬踏地面使人的中心升高并前移，即讓夾角變小，這時使離合器結合，電機帶動滾珠絲杠，絲杠帶動螺母上升，螺母通過鋼絲繩拉起腳后跟，同時處于壓縮狀態的彈簧對螺母有推動作用，把貯存的彈性勢能釋放。蹬地的一瞬間需要很大的瞬間驅動力，這一時刻鋼絲繩上的拉力等于電機的輸出力加上彈簧的推力，這等于變向地增大了電機的驅動力，同時提供了了額外的能量，具有降低能耗的作用。C階段這一階段腳處于騰空狀態，不需要驅動力，使離合器分離。另外，彈性腳底板·具有一定的儲能和緩沖的作用，腳著地時腳后跟先與地面接觸，該結構首先可以起到緩沖的作用，同時可以把一部分動能儲存起來，在腳離地的時刻可以幫助腳后跟抬離地面。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種準被動式踝關節運動助力裝置，它包括前腳掌(1)、后腳掌(2)和鞋底(3)，前腳掌(1)和后腳掌(2)相鄰端可轉動連接，鞋底(3)固裝在后腳掌(2)底端面后部，其特征在于：所述踝關節運動助力裝置還包括驅動電機(4)、減速器(5)、離合器(6)、儲能機構(7)、外展或內收關節(8)、運動鋼絲繩(9)、扭簧(10)、外環架(11)、內環架(15)、兩組導軌(13)、多個滑槽(12)、趾屈或背屈關節(22)和旋內或旋外固定套(23)，外展或內收關節(8)的一端通過趾屈或背屈關節(22)可轉動連接在后腳掌(2)的上端，且外展或內收關節(8)與后腳掌(2)的上端之間設有扭簧(10)，外展或內收關節(8)的另一端上端設有儲能機構(7)，儲能機構(7)的下端與外展或內收關節(8)的另一端之間通過運動鋼絲繩(9)連接，儲能機構(7)的上端由下至上依次設有離合器(6)、減速器(5)和驅動電機(4)，外環架(11)固裝在離合器(6)和減速器(5)的外圈上，且外環架(11)位于前腳掌(1)和后腳掌(2)的正上方，內環架(15)設置在外環架(11)內，內環架(15)的上部和下部分別設有一組導軌(13)，旋內或旋外固定套(23)設置在內環架(15)的上端，外環架(11)的內壁上分別設有多個與導軌(13)相匹配的滑槽(12)。...
【技術特征摘要】
1.一種準被動式踝關節運動助力裝置，它包括前腳掌(I)、后腳掌(2)和鞋底(3)，前腳掌⑴和后腳掌⑵相鄰端可轉動連接，鞋底⑶固裝在后腳掌⑵底端面后部，其特征在于所述踝關節運動助力裝置還包括驅動電機(4)、減速器(5)、離合器(6)、儲能機構(7)、外展或內收關節(8)、運動鋼絲繩(9)、扭簧(10)、外環架(11)、內環架(15)、兩組導軌(13)、多個滑槽(12)、趾屈或背屈關節(22)和旋內或旋外固定套(23)，外展或內收關節(8)的一端通過趾屈或背屈關節(22)可轉動連接在后腳掌(2)的上端，且外展或內收關節(8)與后腳掌(2)的上端之間設有扭簧(10)，外展或內收關節(8)的另一端上端設有儲能機構(7)，儲能機構(7)的下端與外展或內收關節(8)的另一端之間通過運動鋼絲繩(9)連接，儲能機構(7)的上端由下至上依次設有離合器￠)、減速器(5)和驅動電機(4)，外環架 (11)固裝在離合器(6)和減速器(5)的外圈上，且外環架(11)位于前腳掌(I)和后腳掌(2)的正上方，內環架(15)設置在外環架(11)內，內環架(15)的上部和下部分別設有一組導軌(13)，旋內或旋外固定套(23)設置在內環架(15)的上端，外環架(11)的內壁上分別設有多個與導軌(13)相匹配的滑槽(12)。2.根據權利要求1所述一種準被動式踝關節運動助力裝置，其特征在于所述外環架 (11)包括第一外環架和第二外環架，第一外環架和第二外環架相互扣合。3.根據權利要求2所述一種準被動式...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙杰，朱延河，樊繼壯，金弘哲，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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