[发明专利]一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼

说明书

本发明涉及外骨骼技术领域，且公开了一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，包括足托，足托两端竖直部固定安装有棘轮片，棘轮片外壁上均转动连接有离合器片，离合器片外壁上均转动连接有支撑部，两端支撑部上端固定安装有护腿，两端离合器片上固定安装有护踝，护腿和护踝之间固定安装有牵引弹簧，棘轮片上设有用于降低行走能量消耗的调节组件。本发明通过设计了一种新型的离合装置，使用棘轮棘爪与凸轮机构的组合，解决了传统离合器的噪声和错位卡壳问题，离合器与绑缚结构刚性连接，制动方式由运动角度决定，不再采用滑轮，解决了传统绳索驱动延迟高的问题。

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，具体为一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼。

背景技术

无源外骨骼也即无动力外骨骼，其能量来源于人体自身的代谢能，借助弹性储能机制在下肢运动中的蓄能阶段，将人体在行走产生的部分冗余能量（即部分机械能）化为弹性势能，并在助力阶段将弹性势能转化为机械能反馈给下肢。本发明提出的无源外骨骼将运动过程中本该损耗的机械能（即本该转化为热能的部分机械能）进行回收利用，提高了下肢运动能力，并增加了代谢能量的利用率。

当前外骨骼离合装置如图13所示，图13中13为蓄能弹簧，5和6分别为控制踝和膝关节的棘轮棘爪离合装置，7和8为绳索与离合装置20内的滑轮连接，上述装置在实际使用时，由棘轮棘爪构建的离合装置在运行过程中会出现噪声和错位卡壳等问题，且传统的绳索与滑轮驱动方式与人体匹配方面具有较高的延迟，同时绳索磨损严重，且易被干扰。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，具备降低行走能量消耗和行走效果较优等优点，解决了传统离合装置在运行过程中会出现噪声和错位卡壳等问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，包括足托，所述足托两端竖直部固定安装有棘轮片，所述棘轮片外壁上均转动连接有离合器片，所述离合器片外壁上均转动连接有支撑部，两端所述支撑部上端固定安装有护腿，两端离合器片上固定安装有护踝，所述护腿和护踝之间固定安装有牵引弹簧，所述棘轮片上设有用于降低行走能量消耗的调节组件。

优选的，所述调节组件包括转动连接在棘轮片外壁上三角拨片，所述离合器片位于支撑部的旋转轴上套设有第一复位弹簧，所述三角拨片位于棘轮片的旋转轴上套设有第二复位弹簧，所述离合器片外壁上转动连接有棘爪，所述棘爪位于离合器片的旋转轴上套设有第三复位弹簧，所述离合器片上固定安装有棘爪限位片，所述棘爪外壁与棘爪限位片内壁相切，所述棘轮片外壁上固定安装有限位凸起。

优选的，所述护腿内壁固定安装有气垫，所述气垫外壁上固定安装多组固定环，所述固定环内穿插有绳索。

优选的，所述足托内设有空腔，所述空腔底腔上端面固定安装有滑轨，所述滑轨内固定安装有滑杆，所述滑杆外壁上滑动连接有两组滑块，两组所述滑块之间固定安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在所述滑杆外壁上，所述滑块上端面设有用于降低足托能量消耗的辅助组件。

优选的，所述辅助组件包括固定安装在滑块上端面的轴座，所述空腔内固定安装有两组支撑板，所述支撑板外壁上转动连接有连杆，所述连杆的旋转轴上固定安装有连接杆，所述连接杆一端相对应的转动连接在轴座上，所述空腔底端设有两组缺口，所述缺口内固定安装有三组限位块，所述连杆外壁上设有滑槽，所述限位块穿出于滑槽，所述连杆一端固定安装有足力支撑件。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种降低行走能量消耗的无源踝关节外骨骼，具备以下有益效果：