[实用新型]一种具有能量回收功能主被动结合假肢膝踝关节液压回路

说明书

本实用新型公开了一种具有能量回收功能主被动结合假肢膝踝关节液压回路，目的是解决主动液压假肢系统能耗高、续航时间短等问题，所述液压回路包括电动机、联轴器、液压泵、第一蓄能器、第二蓄能器、可调节流阀、膝关节液压缸、踝关节液压缸、第一三位四通比例阀、第二三位四通比例阀、第三三位四通比例阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第一管路和第二管路，本实用新型利用三位四通比例阀控制蓄能器吸收人体行走过程中的能量和释放，结合主被动混合驱动模式有效降低系统能耗，显著提高下肢假肢的性能，同时结构简单便于实现轻量化。

技术领域

本实用新型涉及液压控制技术领域，特别涉及一种具有能量回收功能主被动结合假肢膝踝关节液压回路。

背景技术

依据第二次全国残疾人抽样调查推算国内截肢患者人数为226万，其中70％为下肢截肢者。假肢是解决众多患者行动障碍的重要手段之一，它利用仿生机械结构和驱动系统来补偿残疾人缺失部分肢体的功能，重现其缺失关节的生物力学特性。

现有研究表明，人体行走过程中，膝踝关节之间存在显著的能量传输，从而降低了行走能耗。当前，绝大多数膝关节假肢产品为无动力型，工作时使用者需要消耗大量能量进行代偿，而现有的主动膝关节假肢一般由主动驱动膝关节假肢和弹性足构成，膝关节和踝关节是离散的两个部分，膝踝关节间不存在能量传输，并且由于足部能量是不可控的，导致下肢假肢能耗居高不下、续航时间短等问题。此外，现有液压驱动假肢结构复杂、体积重量较大，严重限制了液压假肢技术的发展。在已公开的产品中，专利公开号CN109764011A所述液压回路通过蓄能器实现了能量储存，但结构复杂且并未涉及人体行走过程中膝踝关节的能量回收。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对背景技术中，现有下肢假肢能耗高、续航时间短、足部能量的吸收和释放不可控等问题，而提供一种具有能量回收功能主被动结合假肢膝踝关节液压回路。

一种具有能量回收功能主被动结合假肢膝踝关节液压回路，包括电动机、联轴器、液压泵、第一蓄能器、第二蓄能器、可调节流阀、膝关节液压缸、踝关节液压缸、第一三位四通比例阀、第二三位四通比例阀、第三三位四通比例阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第一管路和第二管路，电动机通过联轴器与液压泵连接，第一管路连通液压泵的A口、第一三位四通比例阀的P1口、第二三位四通比例阀的P2口和第三三位四通比例阀的P3口，第二管路连通液压泵的B口、第一三位四通比例阀的T1口、第二三位四通比例阀的T2口和第三三位四通比例阀的T3口，第一蓄能器通过管路与第一三位四通比例阀的A1口连通，第二蓄能器通过管路与第一三位四通比例阀的B1口连通，膝关节液压缸上腔通过管路与可调节流阀连通，可调节流阀通过管路与第二三位四通比例阀的A2口连通，膝关节液压缸下腔通过管路与第二三位四通比例阀的B2口连通，踝关节液压缸上腔通过管路与第三三位四通比例阀的A3口连通，踝关节液压缸下腔通过管路与第三三位四通比例阀的B3口连通，第一压力传感器设置在第一蓄能器与第一三位四通比例阀的A1口之间的管路上，第二压力传感器设置在第二蓄能器与第一三位四通比例阀的B1口之间的管路上，第三压力传感器设置在膝关节液压缸上腔与可调节流阀之间的管路上，第四压力传感器设置在膝关节液压缸下腔与第二三位四通比例阀的B2口之间的管路上，第五压力传感器设置在踝关节液压缸上腔与第三三位四通比例阀的A3口之间的管路上，第六压力传感器设置在踝关节液压缸下腔与第三三位四通比例阀的B3口之间的管路上；

优选的，第一压力传感器用来测量第一蓄能器出口压力，第二压力传感器用来测量第二蓄能器出口压力，第三压力传感器用来测量膝关节液压缸上腔出口压力，第四压力传感器用来测量膝关节液压缸下腔出口压力，第五压力传感器用来测量踝关节液压缸上腔出口压力，第六压力传感器用来测量踝关节液压缸下腔出口压力；

所述第一三位四通比例阀、第二三位四通比例阀和第三三位四通比例阀均可通过脉冲信号比例调节开口大小；