[发明专利]一种齿轮五杆机构的假肢膝关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于单腿或双腿膝上截肢的假肢膝关节，具体地说,涉及一种齿轮五杆机构的假肢膝关节。

背景技术

对于肢体残疾的人来说，假肢已经成为其必不可少的功能替代装置。原本被截肢的残端通过安装假肢之后，可以实现基本的原本已经丧失的功能。假肢膝关节作为下假肢当中最为核心的部分，其功能的好坏直接影响到下假肢的总体功能。现存于市面上销售的假肢主要以少量的单轴膝关节和大量的四杆机构多轴膝关节为主；单轴膝关节由于缺乏仿生性能而逐渐被淘汰。四杆机构由于其相对较好的仿生性能而得到广泛的应用。传统的四杆机构假肢膝关节在安装实施之后其运动参数即为固定，无法通过改变其自身相关参数实现患者步态的调节。同时由于四杆机构的固定性和其本身运动规律的局限性，其在具体安装之后膝关节的运动参数就是固定的，并不能进行调节来满足不同的需求。并且四杆机构在仿生性能上还存在一些缺陷，并不能完全达到人体膝关节的运动性能。

在中国专利CN201806805中，其机构由上关节体，下关节体，位于外侧的前置杆、以及位于内侧的后连杆组成；但其只能实现基本的支撑、弯曲、摆动功能，并且在安装实施后不能自由调节膝关节参数。

在专利CN202665757中，其结构由连杆头、前连杆、后连杆、主连杆、支撑连杆、连杆体和油缸组成；该结构同样也无法在安装实施后自由调节膝关节参数。

发明内容

为避免现有技术存在的不足,本发明提出一种齿轮五杆机构的假肢膝关节,运用齿轮五杆机构运动规律丰富的特点，通过仿生学设计实现假肢膝关节的仿生性能；同时通过齿轮传动比的调节即可实现膝关节运动参数的调节。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:齿轮五杆机构的假肢膝关节包括齿轮机构、连杆机构，其特点在于，所述连杆机构包括小腿连杆、后控制杆、支撑杆、大腿连杆、前控制杆，小腿连杆作为机架，小腿连杆下端部连接口固连在假肢小腿上，大腿连杆上端连接口与大腿接受腔连接装置连接，大腿连杆与小腿连杆在空间处在同一平面内；前控制杆位于小腿连杆和大腿连杆的右侧，前控制杆下端与小腿连杆上端铰接，大腿连杆下端与前控制杆上端铰接，后控制杆与支撑杆位于小腿连杆和大腿连杆的左侧，后控制杆下端与小腿连杆下端铰接，支撑杆下端与后控制杆上端铰接，大腿连杆上端与支撑杆上端铰接，五个连杆形成闭环连杆结构；

所述齿轮机构包括上控制齿轮、中间控制齿轮、下控制齿轮，上控制齿轮通过轴与前控制杆下端固连，轴绕小腿连杆上端连杆孔自由转动，上控制齿轮的运动由前控制杆控制；下控制齿轮与后控制杆下端通过轴固连，轴绕小腿连杆下端连杆孔自由转动，下控制齿轮的运动由后控制杆控制；中间控制齿轮分别与上控制齿轮和下控制齿轮啮合，中间控制齿轮固定在转轴上,转轴另一端与微型锥齿轮变速器固连，变速器与电机连接，电机提供动力，实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。

有益效果

本发明提出的一种齿轮五杆机构的假肢膝关节，包括齿轮机构和连杆机构，连杆机构由五个连杆首尾相连接，齿轮机构通过转轴与连杆机构固连，小腿连杆作为机架，小腿连杆下端连接口固连在假肢小腿上,大腿连杆上端连接口与大腿接受腔连接装置连接，大腿连杆与小腿连杆在空间处在同一平面内,五个连杆形成闭环结构；齿轮机构位于连杆机构的一侧，中间控制齿轮分别与上控制齿轮和下控制齿轮啮合，中间控制齿轮固定在转轴上,转轴另一端与微型锥齿轮变速器固连，变速器与电机输出轴连接，电机提供动力，实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制。齿轮五杆机构的假肢膝关节，运用齿轮五杆机构运动规律丰富的特点，通过仿生学设计实现假肢膝关节的仿生性能；利用齿轮传动比的调节实现膝关节转动瞬心的调节和阻尼自适应。齿轮五杆机构的假肢膝关节结构简单紧凑，其站立和弯曲极限位置均由机构本身运动范围所提供。其不仅相对传统四杆机构假肢膝关节仿生性能更好，同时通过调节齿轮机构的传动比，该假肢膝关节的运动参数即可得到调节，相比传统四杆机构假肢膝关节在功能上和易用性上效果更为优异。而且利用电机提供动力，实现假肢膝关节站立相和摆动相的稳定控制，控制实时性好，效果突出。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种齿轮五杆机构的假肢膝关节作进一步详细说明。

图1为本发明齿轮五杆机构的假肢膝关节结构示意图。

图中:

1.小腿连杆2.后控制杆3.支撑杆4.大腿连杆5.前控制杆6.上控制齿轮7.中间控制齿轮8.下控制齿轮

具体实施方式

本实施例是一种齿轮五杆机构的假肢膝关节。