[发明专利]一种全自由度仿生踝足假肢

说明书

本发明涉及一种全自由度仿生踝足假肢，包括并联驱动模块，以及依次连接的肢体连接件、小腿支撑杆、重载直线支撑缸和脚板模块，重载直线支撑缸的两端分别通过球形关节连接小腿支撑杆和脚板模块，并联驱动模块包括多个分布在小腿支撑杆外侧的驱动单元，每个驱动单元包括依次连接的直线驱动机构、第一连接杆、第二连接杆和支撑柱，直线驱动机构固定在小腿支撑杆外侧，第一连接杆平行于小腿支撑杆设置，第一连接杆的一端固定连接直线驱动机构、另一端转动连接第二连接杆，第二连接杆转动连接支撑柱，支撑柱固定连接脚板模块。与现有技术相比，本发明可以实现仿人类踝关节的全自由度主动运动，可适用于各类复杂路面的行走。

技术领域

本发明涉及仿生人体假肢技术领域，尤其是涉及一种全自由度仿生踝足假肢。

背景技术

在下肢截肢的情况下，安装下肢假肢成为一种有效手段来恢复站立和行走。无论是大腿截肢还是小腿截肢，仿生踝关节假肢都是必不可少的组成部分，因此，仿生踝关节假肢的研发一直是下肢假肢研究的技术重点和难点。

首先在假肢运动自由度方面：出于对结构设计和经济成本角度考虑，当前的主流踝关节假肢主要以矢状面跖屈、背屈运动为主。因此，现有的假肢虽然可以满足多数截肢者的日常行走需求，但是对于偶遇非平滑路面如草地、石子路等环境时，截肢者的行走步态会产生较为明显的代偿性运动、行走速度下降等问题。

其次在假肢动力设计方面：踝关节假肢可分为被动假肢、主动假肢和主被动混合假肢。如今市场上的传统踝关节假肢大多只是被动假肢，其结构简单，价格便宜，然而却不含动力机构。虽然可以通过弹簧、气动缸或液压缸进行能量储存，提供一定的行动助力，但由于其不可控性，导致截肢患者步态不协调，需要消耗更多体能。随着智能技术的发展，主动假肢飞快发展。主动假肢主要通过传感器感知其运动状态，微处理器控制微型大扭矩电机输出动力，但由于整个运动过程都是主动状态，需要较大能量，导致踝关节假肢对电池和电机要求较高，使踝关节假肢体积和质量较大，给截肢患者的运动带来阻碍。

此外，无论是被动假肢和主动假肢的运动过程中，由于脚板刚性太大都容易发生脚尖踢地现象，导致假肢摆动期响应速度降低，影响其使用体验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全自由度仿生踝足假肢。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种全自由度仿生踝足假肢，包括并联驱动模块，以及依次连接的肢体连接件、小腿支撑杆、重载直线支撑缸和脚板模块，所述重载直线支撑缸的两端分别通过球形关节连接小腿支撑杆和脚板模块，所述并联驱动模块包括多个分布在小腿支撑杆外侧的驱动单元，每个驱动单元包括依次连接的直线驱动机构、第一连接杆、第二连接杆和支撑柱，所述直线驱动机构固定在小腿支撑杆外侧，所述第一连接杆平行于小腿支撑杆设置，第一连接杆的一端固定连接直线驱动机构、另一端转动连接第二连接杆，所述第二连接杆转动连接支撑柱，所述支撑柱固定连接脚板模块。

进一步地，所述小腿支撑杆的外侧分布有多个滑动长轴孔，所述的第一连接杆穿过滑动长轴孔，并且在直线驱动机构的驱动下可沿着滑动长轴孔上下移动。

进一步地，所述第一连接杆的中段为弹性连接件。

进一步地，所述第二连接杆的两端通过球形关节连接第一连接杆和支撑柱。

进一步地，所述脚板模块包括中后足脚板和前足脚板，所述前足脚板的两侧铰接中后足脚板，使前足脚板可绕中后足脚板向上翻折。

进一步地，所述重载直线支撑缸的一端连接中后足脚板的足跟部上端面。

进一步地，所述脚板模块还包括回复弹簧，所述中后足脚板设有朝向前足脚板的后足安装槽，所述回复弹簧位于后足安装槽内，一端连接中后足脚板、另一端连接前足脚板。