[发明专利]一种双模式被动踝助力外骨骼

权利要求书

1.一种双模式被动踝助力外骨骼，其特征在于，包括小腿机构、模式切换装置、小腿长度调节杆、第一弹性元件、连接件、预紧件、拉力传感器、踝关节机构和脚底支撑板；

所述模式切换装置设于所述小腿机构上，所述小腿机构通过所述小腿长度调节杆与所述踝关节机构连接；所述脚底支撑板设于所述踝关节机构下方；所述第一弹性元件通过所述连接件分别与所述模式切换装置和所述预紧件连接，所述预紧件固定于所述踝关节机构上；

当外骨骼穿戴者脚落地时，所述模式切换装置处于锁死状态，所述被动踝助力外骨骼处于第一模式，即储能模式；

当外骨骼穿戴者脚离地摆动时，所述模式切换装置切换为双向自由转动状态，所述被动踝助力外骨骼处于第二模式，即双向自由模式；

所述模式切换装置包括棘轮机构、滑轮机构、第二弹性元件和固定机构；

所述棘轮机构、滑轮机构、第二弹性元件均固定于固定机构上；所述棘轮机构包括棘轮、棘轮轴、棘爪和棘爪弹性机构；所述滑轮机构包括滑轮、第一棘爪限位件和第二棘爪限位件，所述第一棘爪限位件和第二棘爪限位件分别设于滑轮上；

所述滑轮、棘轮均固定于棘轮轴上并与棘轮轴同步转动，所述棘爪顶部设有小凸起，棘爪弹性机构作用于所述小凸起上，并且始终为小凸起提供向下压力；所述棘爪固定于棘爪轴上并与棘爪轴同步转动；

所述第二弹性元件用于为棘轮提供旋转动力；所述棘爪用于限制棘轮转动；所述棘爪弹性机构用于为棘爪提供压力；

所述固定机构包括背板、盖板和三根相互平行的中空状的支柱，所述背板和盖板通过支柱可拆卸连接；所述棘轮轴和棘爪轴与盖板和背板均通过轴承连接；

所述第二弹性元件包括卷簧和卷簧固定销；所述卷簧固定销的两端分别与背板和盖板固定连接；所述卷簧的第一端固定于卷簧固定销上，第二端固定于棘轮轴上；

所述卷簧始终为棘轮施加顺时针方向旋转的力；

所述棘爪弹性机构包括滑槽柱、滑槽、第三弹性元件和滑块；所述滑槽柱固定于背板和盖板之间，滑槽通过滑槽柱固定于棘爪上方，第三弹性元件和滑块均设于滑槽内且第三弹性元件设于滑块上方；

所述小腿机构上设有小腿绑带，所述小腿机构后侧设有螺纹结构，所述背板通过螺纹结构与小腿机构可拆卸连接；

所述第一弹性元件为弹簧，所述连接件为绳索，所述弹簧上端通过绳索与滑轮连接，下端通过绳索与预紧件连接，预紧件下端连接有拉力传感器；所述弹簧为储能元件；所述预紧件用于将绳索预紧，拉力传感器用于测量绳索的拉力；

所述踝关节机构为U型铜套，U型铜套的底端两侧设有三角架，所述三角架的边上设有条形槽；所述脚底支撑板的底板与穿戴者脚后跟形状相同，所述脚底支撑板的两侧设有凸块，所述凸块上设有圆孔，所述凸块通过圆孔与条形槽固定连接；

通过将与弹簧连接的绳索连接到模式切换装置中的滑轮上；

所述支柱设置在背板中部位置，三根支柱分别与背板和盖板连接，三根支柱平行且呈正三角形分布，且三根支柱设于棘轮轴和棘爪轴的中间位置上方。

2.根据权利要求1所述的被动踝助力外骨骼，其特征在于，所述第一棘爪限位件为打开棘爪销，所述第二棘爪限位件为闭合棘爪销；所述滑轮靠近棘轮一侧设有内侧圆孔和外侧圆孔，所述打开棘爪销设于内侧圆孔内并向外凸出一部分；所述闭合棘爪销设于外侧圆孔内并向外凸出一部分；所述打开棘爪销的凸出部分用于打开棘爪，所述闭合棘爪销的凸出部分用于关闭棘爪。