一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，屬于醫(yī)療輔助運(yùn)動(dòng)器械領(lǐng)域。包括小腿支撐結(jié)構(gòu)、彈簧儲(chǔ)能裝置、腳部固定裝置、膝關(guān)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)；小腿支撐結(jié)構(gòu)包括小腿連接板，小腿固定板；彈簧儲(chǔ)能裝置上拉簧一端固定在支撐架上，另一端鏈接在鏈條上，鏈條另一端連接纖維繩，同時(shí)動(dòng)滑輪下端連接有鋼絲繩，鋼絲繩連接在固定件上；鏈輪一側(cè)設(shè)置碟剎組；碟剎組上有碟剎線，碟剎線與碟剎開關(guān)連接；腳部固定裝置的腳部底板與踏板連接；膝關(guān)節(jié)支撐裝置上的氣壓桿的一端固定在支撐架上；另一端與大腿固定板連接，本裝置穿戴簡便能夠輔助正常出行；解決邁步時(shí)候能量存儲(chǔ)不反彈，前行時(shí)能量釋放助力的問題，還能夠起坐時(shí)的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩，從而減小耗費(fèi)的體力。
【專利說明】
一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利涉及一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，屬于醫(yī)療輔助運(yùn)動(dòng)器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，殘疾人義肢市場都在考慮用彈性材料來保證人的正常行走。大多用材料模擬緩沖，或只是簡單支撐，滿足殘疾人的行走。然而能量的存儲(chǔ)集中利用在殘疾人運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，高能量存儲(chǔ)的義肢，由于彈性韌性高，每一步都有極強(qiáng)地彈力不適合正常步行。特別是中老年殘疾人或是正常人，義肢或是可穿戴外骨骼都需要一個(gè)從正常步行角度考慮的機(jī)械結(jié)構(gòu)，解決邁步時(shí)候能量存儲(chǔ)不反彈，前行時(shí)能量釋放助力的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)問題，本專利的目的在于提供一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，可輔助殘疾人或是腿腳不便的正常人行走，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于使用。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本專利采用如下技術(shù)方案:一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，包括小腿支撐結(jié)構(gòu)、彈簧儲(chǔ)能裝置、腳部固定裝置;所述小腿支撐結(jié)構(gòu)包括小腿連接板8，小腿固定板6;所述小腿連接板8通過連接杠桿7鏈接到支撐架20上;所述支撐架20內(nèi)設(shè)置有彈簧儲(chǔ)能裝置;所述彈簧儲(chǔ)能裝置包括彈性拉簧21，纖維繩23，鏈輪25，鏈條24，鋼絲繩11;所述彈性拉簧21的一端固定在支撐架20上，另一端通過纖維繩23鏈接在鏈條24的一端；所述鏈條24套在鏈輪25上，其鏈條的另一端連接另一纖維繩23，其另一纖維繩23繞過動(dòng)滑輪22固定在支撐架20上，同時(shí)動(dòng)滑輪22下端連接有鋼絲繩11，所述鋼絲繩11通過定滑輪10連接在固定件18上;所述鏈輪25—側(cè)設(shè)置有碟剎組4;所述碟剎組4連接有碟剎線19，所述碟剎線19與壓力碟剎開關(guān)16連接;所述壓力碟剎開關(guān)16和固定件18設(shè)置在腳部固定裝置內(nèi)；所述腳部固定裝置包括腳部底板17，踏板14，腳部固定板12;所述腳部地板17與踏板14通過連接軸15連接;所述腳部固定板12設(shè)置在踏板上;所述腿部結(jié)構(gòu)上還設(shè)有膝關(guān)節(jié)支撐裝置；所述膝關(guān)節(jié)支撐裝置包括氣壓桿3、連接軸5、連接滑軌2、大腿固定板I;所述氣壓桿3的一端通過連接軸5固定在支撐架20上;所述氣壓桿3的另一端通過連接滑軌2與大腿固定板I連接。
[0005]所述小腿固定板上設(shè)置有小腿綁帶9，所述小腿固定板6—端連接在小腿連接板8上，一端連接在小腿綁帶9上。
[0006]所述支撐架20固定在腳部底板17上。
[0007]所述連接杠桿7設(shè)有2個(gè)，穩(wěn)固小腿支撐結(jié)構(gòu)和彈簧儲(chǔ)能裝置。
[0008]所述碟剎組4包含碟片和碟剎夾片器;所述鏈輪一側(cè)與碟剎組4中的碟片焊接在一起，所述碟剎夾片器設(shè)置在支撐架20上；當(dāng)人體腳后跟踩到碟剎開關(guān)16，碟剎開關(guān)16閉合，碟剎壓力通過碟剎線19傳輸?shù)降鷦x夾片器上，碟剎夾片器5閉合，碟片抱死。
[0009]所述鏈輪25中間設(shè)有軸承，所述軸承包括超越離合器軸承組26，超越離合器軸承組26包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸承和超越離合器;當(dāng)?shù)?，從而軸承組26固定鎖住，軸承組26只能單向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0010]所述踏板上還設(shè)置有腳部綁帶13，所述腳部固定板12的一端連接在踏板14上，一端連接在腳部綁帶13上。
[0011 ]所述連接滑軌2在人體下蹲時(shí)，連接滑軌2自動(dòng)下滑。
[0012]所述固定件18設(shè)置在踏板上。
[0013]所述壓力碟剎開關(guān)16設(shè)置在腳部底板17上，當(dāng)人體腳后跟踩在踏板14上，下壓時(shí)，正好踩到壓力碟剎開關(guān)16上；當(dāng)踏板被壓力踩下去，鋼絲線11向下把壓力傳輸?shù)芥湕l14上，使鏈條14帶動(dòng)下方的彈簧發(fā)生形變，鏈條14向下移動(dòng)的過程中帶動(dòng)嚙合的鏈輪25順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)超越離合器軸承組26順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]本專利的有益效果:
[0015](I)本結(jié)構(gòu)穿戴簡便能夠輔助正常行走，也能夠增強(qiáng)跑步與跳躍能力。
[0016](2)本專利能夠有效解決著地階段能量存儲(chǔ)不反彈，前行階段能量釋放助力的問題，不需采用外部能源實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)有效助力。
[0017](3)本專利能夠減輕人體起坐時(shí)的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩，從而減小耗費(fèi)的體力。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合圖1所示，本專利包括小腿支撐結(jié)構(gòu)、彈簧儲(chǔ)能裝置、腳部固定裝置;所述小腿支撐結(jié)構(gòu)包括小腿連接板8，小腿固定板6，小腿綁帶9 ；所述小腿固定板6—端連接在小腿連接板8上，一端連接在小腿綁帶9上;所述小腿連接板8通過連接杠桿7鏈接到支撐架20上;所述支撐架固定在腳部底板17上;所述支撐架20內(nèi)還設(shè)置有彈簧儲(chǔ)能裝置。
[0020]所述彈簧儲(chǔ)能裝置包括彈性拉簧21，纖維繩23，鏈輪25，鏈條24，鋼絲繩11;所述彈性拉簧21的一端固定在支撐架20上，另一端通過纖維繩23鏈接在鏈條24的一端;所述鏈條24套在鏈輪25上，其纖維繩23繞過動(dòng)滑輪22固定在支撐架20上，同時(shí)動(dòng)滑輪22下端連接有鋼絲繩11，所述鋼絲繩通過定滑輪10連接在固定件18上;所述鏈輪25中間設(shè)有軸承，所述軸承包括超越離合器軸承組26，超越離合器軸承組26包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸承和超越離合器;所述鏈輪25—側(cè)設(shè)置有碟剎組4;其包含碟片和碟剎夾片器;所述鏈輪一側(cè)與碟剎組4中的碟片焊接在一起，所述碟剎夾片器設(shè)置在支撐架20上;所述碟剎組4連接有碟剎線19，所述碟剎線19與壓力碟剎開關(guān)16連接;所述壓力碟剎開關(guān)16和固定件18設(shè)置在腳部固定裝置上。
[0021]所述腳部固定裝置包括腳部底板17，連接軸15，踏板14，腳部固定板12;所述連接軸15設(shè)置在腳部底板前端，與踏板14連接;所述腳部固定板12—端連接在踏板14上，一端連接在固定帶13上。
[0022]所述腿部結(jié)構(gòu)上還設(shè)有膝關(guān)節(jié)支撐裝置;所述膝關(guān)節(jié)支撐裝置包括氣壓桿3、連接軸5、連接滑軌2、大腿固定板I;所述氣壓桿3的一端通過連接軸5固定在支撐架20上;所述氣壓桿3的另一端通過連接滑軌與大腿固定板I連接，此設(shè)置可以為使用者起坐助力。
[0023]本專利的原理:
[0024]首先使用者將腿放在小腿連接板8的前端，使用者的腳部通過腳部固定板12固定在腳部底板17上，小腿通過小腿固定板和小腿固定綁帶將小腿固定，完成小腿穿戴。
[0025]然后當(dāng)使用者向前步行時(shí)，腳后跟先著地，腳后跟踩到碟剎開關(guān)16，碟剎開關(guān)16閉合，碟剎壓力通過碟剎線19傳輸?shù)降鷦x夾片器上，碟剎夾片器5閉合碟片抱死，從而軸承組26固定鎖住，軸承組26只能單向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。邁出去后，人由于自身壓力踩在腳底支撐板件11上，由于踏板14與腳部底板17前端通過連接軸15固定，踏板14被壓力踩下去，鋼絲線11向下把壓力傳輸?shù)芥湕l14上，使得鏈條14帶動(dòng)下方的彈簧發(fā)生形變。鏈條14向下移動(dòng)的過程中帶動(dòng)嚙合的鏈輪25順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)超越離合器軸承組26順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)人體壓力使彈簧壓到最大之后，彈簧需要釋放，但是由于碟片抱死，導(dǎo)致軸承組26的軸不能逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，彈簧不能釋放，人不會(huì)受到彈簧向上的彈力。
[0026]當(dāng)人體另一側(cè)腿邁出后，本側(cè)腿腳跟抬起，碟剎開關(guān)16打開，碟剎釋放，鏈輪可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)彈簧21將縮回踏板14的后跟抬起，人體獲得向前的推力以及向上的托力，實(shí)現(xiàn)適時(shí)助力。解決邁步時(shí)能量存儲(chǔ)不反彈，前行時(shí)能量釋放助力的問題；
[0027]當(dāng)人體正常行走時(shí)，連接大腿固定板后面的連接滑軌自動(dòng)下滑，從而不影響人體正常行走。當(dāng)人體需要坐下時(shí)，首先連接大腿固定板后面的連接滑軌自動(dòng)下滑，隨后大腿后側(cè)的氣壓桿3受壓收縮，此時(shí)人體大部分重量由大腿固定板來承受。當(dāng)人體需要站起時(shí)，首先大腿后側(cè)的氣壓桿3伸長，為此時(shí)人體向上運(yùn)動(dòng)提供助力，隨后連接大腿固定板后面的連接滑軌自動(dòng)上滑，完成站立。
[0028]本專利使用機(jī)械機(jī)構(gòu)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法，該結(jié)構(gòu)穿戴簡便能夠輔助正常出行;有效解決著地階段能量存儲(chǔ)不反彈，前行階段能量釋放助力的問題，不需采用外部能源實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)有效助力，還能夠起坐時(shí)的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩，從而減小耗費(fèi)的體力。
[0029]以上所述的僅是本專利的優(yōu)選實(shí)施方式，本專利不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本專利的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，其特征在于:包括小腿支撐結(jié)構(gòu)、彈簧儲(chǔ)能裝置、腳部固定裝置;所述小腿支撐結(jié)構(gòu)包括小腿連接板(8)，小腿固定板(6);所述小腿連接板(8)通過連接杠桿(7)鏈接到支撐架(20)上;所述支撐架(20)內(nèi)設(shè)置有彈簧儲(chǔ)能裝置;所述彈簧儲(chǔ)能裝置包括彈性拉簧(21)，纖維繩(23)，鏈輪(25)，鏈條(24)，鋼絲繩(11);所述彈性拉簧(21)的一端固定在支撐架(20)上，另一端通過纖維繩(23)鏈接在鏈條(24)的一端；所述鏈條(24)套在鏈輪(25)上，其鏈條(25)的另一端連接另一纖維繩(23)，其另一纖維繩(23)繞過動(dòng)滑輪(22)固定在支撐架(20)上，同時(shí)動(dòng)滑輪(22)下端連接有鋼絲繩(11)，所述鋼絲繩(11)通過定滑輪(10)連接在固定件(18)上;所述鏈輪(25)—側(cè)設(shè)置有碟剎組(4);所述碟剎組(4)連接有碟剎線(19)，所述碟剎線(19)與壓力碟剎開關(guān)(16)連接;所述壓力碟剎開關(guān)(16)和固定件(18)設(shè)置在腳部固定裝置內(nèi)；所述腳部固定裝置包括腳部底板(17)，踏板(14)，腳部固定板(12);所述腳部地板(17)與踏板(14)通過連接軸(15)連接;所述腳部固定板(12)設(shè)置在踏板上;所述腿部結(jié)構(gòu)上還設(shè)有膝關(guān)節(jié)支撐裝置;所述膝關(guān)節(jié)支撐裝置包括氣壓桿(3)、連接軸(5)、連接滑軌(2)、大腿固定板(I);所述氣壓桿(3)的一端通過連接軸(5)固定在支撐架(20)上;所述氣壓桿(3)的另一端通過連接滑軌(2)與大腿固定板(I)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述小腿固定板(6)上設(shè)置有小腿綁帶(9)，所述小腿固定板(6)—端連接在小腿連接板(8)上，一端連接在小腿綁帶(9)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述支撐架(20)固定在腳部底板(17)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述連接杠桿(7)設(shè)有2個(gè)，穩(wěn)固小腿支撐結(jié)構(gòu)和彈簧儲(chǔ)能裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述碟剎組(4)包含碟片和碟剎夾片器;所述鏈輪一側(cè)與碟剎組(4)中的碟片焊接在一起，所述碟剎夾片器設(shè)置在支撐架(20)上；當(dāng)人體腳后跟踩到碟剎開關(guān)(16)，碟剎開關(guān)(16)閉合，碟剎壓力通過碟剎線(19)傳輸?shù)降鷦x夾片器上，碟剎夾片器(5)閉合，碟片抱死。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述鏈輪(25)中間設(shè)有軸承，所述軸承包括超越離合器軸承組(26)，超越離合器軸承組(26)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸承和超越離合器；當(dāng)?shù)?，從而軸承組(26)固定鎖住，軸承組(26)只能單向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述踏板(14)上還設(shè)置有腳部綁帶(13)，所述腳部固定板(12)的一端連接在踏板(14)上，一端連接在腳部綁帶(13)上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述連接滑軌(2)在人體下蹲時(shí)，連接滑軌(2)自動(dòng)下滑。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，所述壓力碟剎開關(guān)(16)設(shè)置在腳部底板(17)上，當(dāng)人體腳后跟踩在踏板(14)上，下壓時(shí)，正好踩到壓力碟剎開關(guān)(16)上；當(dāng)踏板被壓力踩下去，鋼絲線(11)向下把壓力傳輸?shù)芥湕l(14)上，使鏈條(14)帶動(dòng)下方的彈簧發(fā)生形變，鏈條(14)向下移動(dòng)的過程中帶動(dòng)嚙合的鏈輪(25)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)超越離合器軸承組(26)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。10.—種根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的基于多級(jí)彈簧鎖機(jī)構(gòu)的助力腿，特征在于，其使用方法為: 首先使用者將腿放在小腿連接板(8)的前端，使用者的腳部通過腳部固定板(12)固定在腳部底板(17)上，小腿通過小腿固定板和小腿固定綁帶將小腿固定，完成小腿穿戴； 然后當(dāng)使用者向前步行時(shí)，腳后跟先著地，腳后跟踩到碟剎開關(guān)(16)，碟剎開關(guān)(16)閉合，碟剎壓力通過碟剎線(19)傳輸?shù)降鷦x夾片器上，碟剎夾片器(5)閉合碟片抱死，從而軸承組(26)固定鎖住，軸承組(26)只能單向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。邁出去后，人由于自身壓力踩在腳底支撐板件(11)上，由于踏板(14)與腳部底板(17)前端通過連接軸(15)固定，踏板(14)被壓力踩下去，鋼絲線(11)向下把壓力傳輸?shù)芥湕l(14)上，使得鏈條(14)帶動(dòng)下方的彈簧發(fā)生形變。鏈條(14)向下移動(dòng)的過程中帶動(dòng)嚙合的鏈輪(25)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)超越離合器軸承組(26)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)人體壓力使彈簧拉到最大之后，彈簧需要收縮，但是由于碟片抱死，導(dǎo)致軸承組(26)的軸不能逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，彈簧不能釋放，人不會(huì)受到彈簧收縮而帶來反彈； 當(dāng)人體另一側(cè)腿邁出后，本側(cè)腿腳跟抬起，碟剎開關(guān)(16)打開，碟剎釋放，鏈輪可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)彈簧(21)將縮回踏板(14)的后跟抬起，人體獲得向前的推力以及向上的托力，實(shí)現(xiàn)適時(shí)助力。解決邁步時(shí)能量存儲(chǔ)不反彈，前行時(shí)能量釋放助力的問題； 當(dāng)人體正常行走時(shí)，連接大腿固定板后面的連接滑軌自動(dòng)下滑，從而不影響人體正常行走。當(dāng)人體需要坐下時(shí)，首先連接大腿固定板后面的連接滑軌自動(dòng)下滑，隨后大腿后側(cè)的氣壓桿(3)受壓收縮，此時(shí)人體大部分重量由大腿固定板來承受。當(dāng)人體需要站起時(shí)，首先大腿后側(cè)的氣壓桿(3)伸長，為此時(shí)人體向上運(yùn)動(dòng)提供助力，隨后連接大腿固定板后面的連接滑軌自動(dòng)上滑，完成站立。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK105943314SQ201610304347
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】曹恩國, 沈逸豪, 馬冬妮
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)