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专利号: 2020100260907
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种带有智能张紧功能的自适应变刚度体外膝关节装置,其特征在于:由腰部固定组件(1)、智能张紧物理交互装置(2)、膝关节组件(3)、变刚度调节支撑杆结构(4)、小腿调节固定组件(5)五大部分组成;

所述腰部固定组件(1)由侧腰板(1‑1)、腰部固定带A(1‑2)、腰部固定带B(1‑3)、腰部锁扣(1‑4)、腰腿连接带A(1‑5)、腰腿连接锁扣(1‑6)、腰腿连接带B(1‑7)七部分构成,其中侧腰板(1‑1)左端连接腰部固定带A(1‑2),右端连接腰部固定带B(1‑3),下端与腰腿连接带A(1‑5)连接;腰腿连接带A(1‑5)下端与腰腿连接锁扣(1‑6)连接,腰腿连接锁扣(1‑6)下部与腰腿连接带B(1‑7)上部连接,腰腿连接带B(1‑7)下部与智能张紧物理交互装置(2)相连接;

所述智能张紧物理交互装置(2)由大腿加强环板A(2‑1)、大腿加强环板B(2‑2)、左副环板(2‑3)、右副环板(2‑4)、连接铰链(2‑5)、上左张紧带(2‑6)、上右张紧带(2‑7)、上张紧带锁扣(2‑8)、自动张紧模块(2‑9)、分力环筋(2‑10)组成,其中自动张紧模块(2‑9)由张紧盒(2‑9‑1)、张紧电机(2‑9‑2)、蜗杆(2‑9‑3)、涡轮(2‑9‑4)、张紧杆(2‑9‑5)、张紧线(2‑9‑6)、控制电路(2‑9‑7)、电池(2‑9‑8)组成,大腿加强环板A(2‑1)下端与连接铰链(2‑5)一端通过螺钉连接,大腿加强环板B(2‑2)与连接铰链(2‑5)另一端通过螺钉连接;大腿加强环板A(2‑

1)和大腿加强环板B(2‑2)的左右分别与左副环板(2‑3)和右副环板(2‑4)通过连接铰链(2‑

5)连接,其中连接铰链与以上环板均以螺钉连接;张紧盒(2‑9‑1)和左副环板(2‑3)通过螺钉连接;电池(2‑9‑8)与左副环板(2‑3)通过胶水固定;张紧线(2‑9‑6)一端固定并缠绕于张紧杆(2‑9‑5)上,另一端与上左张紧带(2‑6)的右端固定;分力环筋(2‑10)与大腿加强环板B(2‑2)通过焊接固连;所述电池(2‑9‑8)与张紧电机(2‑9‑2)、控制电路(2‑9‑7)、电池(2‑9‑

8)均通过信号线连接;其中张紧电机(2‑9‑2)随着步态变换带动涡轮(2‑9‑4)旋转进而带动张紧杆(2‑9‑5)旋转,卷绕在张紧杆(2‑9‑5)上的张紧线(2‑9‑6)带动上左张紧带(2‑6)张紧或放松以实现协同步态变化的智能张弛功能,张紧时增加人体与自适应变刚度体外膝关节装置的接触刚度,实现负载传递,松弛时降低软组织上的压力,提高穿戴的舒适度与穿戴时间;

所述膝关节组件(3)由股骨块(3‑1)、前杆(3‑2)、后杆(3‑3)、胫骨块(3‑4)组成,其中前杆(3‑2)的上端和下端分别与股骨块(3‑1)和胫骨块(3‑4)通过螺栓形成转动副;后杆(3‑3)的上端与下端分别与股骨块(3‑1)和胫骨块(3‑4)通过螺栓形成转动副;股骨块(3‑1)与分力环筋(2‑10)通过螺纹连接;

所述变刚度调节支撑杆结构(4)由弹簧托盘(4‑1)、弹簧(4‑2)、转动推杆(4‑3)、刹车块(4‑4)、支撑触发杆(4‑5)组成,其中支撑触发杆(4‑5)由触发内杆上(4‑5‑1)、触发内杆下(4‑5‑2)、内杆(4‑5‑3)、外杆(4‑5‑4)、支撑弹簧(4‑5‑6)、外杆盖(4‑5‑7)组成,其中刹车块(4‑4)与触发内杆上(4‑5‑1)通过螺栓连接;转动推杆(4‑3)与前杆(3‑2)通过螺钉连接;在摆动相,支撑触发杆(4‑5)不受轴向外力,刹车块(4‑4)不与弹簧托盘(4‑1)接触,此时,弹簧托盘(4‑1)与转动推杆(4‑3)可以自由转动,前杆(3‑2)的转动也不受约束,整个膝关节组件(3)此时刚度较小,保障膝关节运动的灵活性;在支撑相,支撑触发杆(4‑5)中内杆(4‑5‑3)受到轴向压力,压紧支撑弹簧(4‑5‑6)使支撑弹簧压缩进而使触发内杆上(4‑5‑1)与内杆(4‑5‑3)产生相对位移,进而刹车块(4‑4)压紧弹簧托盘(4‑1),此时转动推杆(4‑3)由于有弹簧(4‑2)的阻挡无法自由活动,而前杆(3‑2)与转动推杆(4‑3)通过螺纹连接,前杆(3‑2)的运动将受到较大阻力,整个膝关节组件(3)此时刚度较大;

所述小腿调节固定组件(5)由小腿加强环板(5‑1)、下左张紧带(5‑2)、下右张紧带(5‑

3)、下张紧带锁扣(5‑4)、下连接块(5‑5)组成,小腿加强环板(5‑1)两端分别与下左张紧带(5‑2)和下右张紧带(5‑3)连接,下左张紧带(5‑2)和下右张紧带(5‑3)另一端与下张紧带锁扣(5‑4)连接,其中下连接块(5‑5)与小腿加强环板(5‑1)通过螺钉连接。

2.根据权利要求1所述的带有智能张紧功能的自适应变刚度体外膝关节装置,其特征是:大腿加强环板A(2‑1)、大腿加强环板B(2‑2)、小腿加强环板(5‑1)内侧均装有不同的数量的柔性均力垫,柔性均力垫通过化学制剂或螺纹连接的方式与上述各加强环板连接,且采用气垫或橡胶块。

3.根据权利要求1所述的带有智能张紧功能的自适应变刚度体外膝关节装置,其特征是:所述上左张紧带(2‑6)、上右张紧带(2‑7)、下左张紧带(5‑2)、下右张紧带(5‑3)由尼龙材料制成;张紧线(2‑9‑6)采用高强度复合材料。

4.根据权利要求1所述的带有智能张紧功能的自适应变刚度体外膝关节装置,其特征是:后杆(3‑3)采用气动弹簧。