CN206044936U - 一种基于多级弹簧锁机构的助力腿 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，属于医疗辅助运动器械领域。包括小腿支撑结构、弹簧储能装置、脚部固定装置、膝关节支撑结构；小腿支撑结构包括小腿连接板，小腿固定板；弹簧储能装置上拉簧一端固定在支撑架上，另一端链接在链条上，链条另一端连接纤维绳，同时动滑轮下端连接有钢丝绳，钢丝绳连接在固定件上；链轮一侧设置碟刹组；碟刹组上有碟刹线，碟刹线与碟刹开关连接；脚部固定装置的脚部底板与踏板连接；膝关节支撑装置上的气压杆的一端固定在支撑架上；另一端与大腿固定板连接，本装置穿戴简便能够辅助正常出行；解决迈步时候能量存储不反弹，前行时能量释放助力的问题，还能够起坐时的膝关节转矩，从而减小耗费的体力。
Description
技术领域
本专利涉及一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，属于医疗辅助运动器械领域。
背景技术
目前，残疾人义肢市场都在考虑用弹性材料来保证人的正常行走。大多用材料模拟缓冲，或只是简单支撑，满足残疾人的行走。然而能量的存储集中利用在残疾人运动领域，高能量存储的义肢，由于弹性韧性高，每一步都有极强地弹力不适合正常步行。特别是中老年残疾人或是正常人，义肢或是可穿戴外骨骼都需要一个从正常步行角度考虑的机械结构，解决迈步时候能量存储不反弹，前行时能量释放助力的问题。
实用新型内容
针对上述技术问题，本专利的目的在于提供一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，可辅助残疾人或是腿脚不便的正常人行走，本装置结构简单，易于使用。
为解决上述技术问题，本专利采用如下技术方案：一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，包括小腿支撑结构、弹簧储能装置、脚部固定装置；所述小腿支撑结构包括小腿连接板8，小腿固定板6；所述小腿连接板8通过连接杠杆7链接到支撑架20上；所述支撑架20内设置有弹簧储能装置；所述弹簧储能装置包括弹性拉簧21，纤维绳23，链轮25，链条24，钢丝绳11；所述弹性拉簧21的一端固定在支撑架20上，另一端通过纤维绳23链接在链条24的一端；所述链条24套在链轮25上，其链条的另一端连接另一纤维绳23，其另一纤维绳23绕过动滑轮22固定在支撑架20上，同时动滑轮22下端连接有钢丝绳11，所述钢丝绳11通过定滑轮10连接在固定件18上；所述链轮25一侧设置有碟刹组4；所述碟刹组4连接有碟刹线19，所述碟刹线19与压力碟刹开关16连接；所述压力碟刹开关16和固定件18设置在脚部固定装置内；所述脚部固定装置包括脚部底板17，踏板14，脚部固定板12；所述脚部底板17与踏板14通过连接轴15连接；所述脚部固定板12设置在踏板上；腿部结构上还设有膝关节支撑装置；所述膝关节支撑装置包括气压杆3、连接轴5、连接滑轨2、大腿固定板1；所述气压杆3的一端通过连接轴5固定在支撑架20上；所述气压杆3的另一端通过连接滑轨2与大腿固定板1连接。
所述小腿固定板上设置有小腿绑带9，所述小腿固定板6一端连接在小腿连接板8上， 一端连接在小腿绑带9上。
所述支撑架20固定在脚部底板17上。
所述连接杠杆7设有2个，稳固小腿支撑结构和弹簧储能装置。
所述碟刹组4包含碟片和碟刹夹片器；所述链轮一侧与碟刹组4中的碟片焊接在一起，所述碟刹夹片器设置在支撑架20上；当人体脚后跟踩到碟刹开关16，碟刹开关16闭合，碟刹压力通过碟刹线19传输到碟刹夹片器上，碟刹夹片器闭合，碟片抱死。
所述链轮25中间设有轴承，所述轴承包括超越离合器轴承组26，超越离合器轴承组26包括转动轴承和超越离合器；当碟片抱死，从而轴承组26固定锁住，轴承组26只能单向顺时针旋转。
所述踏板上还设置有脚部绑带13，所述脚部固定板12的一端连接在踏板14上，一端连接在脚部绑带13上。
所述连接滑轨2在人体下蹲时，连接滑轨2自动下滑。
所述固定件18设置在踏板上。
所述压力碟刹开关16设置在脚部底板17上，当人体脚后跟踩在踏板14上，下压时，正好踩到压力碟刹开关16上；当踏板被压力踩下去，钢丝绳11向下把压力传输到链条24上，使链条24带动下方的弹簧发生形变，链条24向下移动的过程中带动啮合的链轮25顺时针转动带动超越离合器轴承组26顺时针转动。
本专利的有益效果：
(1)本结构穿戴简便能够辅助正常行走，也能够增强跑步与跳跃能力。
(2)本专利能够有效解决着地阶段能量存储不反弹，前行阶段能量释放助力的问题，不需采用外部能源实现人体运动有效助力。
(3)本专利能够减轻人体起坐时的膝关节转矩，从而减小耗费的体力。
附图说明
图1为一种基于多级弹簧锁机构的助力腿侧视图。
具体实施方式
结合图1所示，本专利包括小腿支撑结构、弹簧储能装置、脚部固定装置；所述小腿支撑结构包括小腿连接板8，小腿固定板6，小腿绑带9；所述小腿固定板6一端连接在小腿连接板8上，一端连接在小腿绑带9上；所述小腿连接板8通过连接杠杆7链接到支撑架20上；所述支撑架固定在脚部底板17上；所述支撑架20内还设置有弹簧储能装置。
所述弹簧储能装置包括弹性拉簧21，纤维绳23，链轮25，链条24，钢丝绳11；所述弹性拉簧21的一端固定在支撑架20上，另一端通过纤维绳23链接在链条24的一端；所述链条24套在链轮25上，其纤维绳23绕过动滑轮22固定在支撑架20上，同时动滑轮22下端连接有钢丝绳11，所述钢丝绳通过定滑轮10连接在固定件18上；所述链轮25中间设有轴承，所述轴承包括超越离合器轴承组26，超越离合器轴承组26包括转动轴承和超越离合器；所述链轮25一侧设置有碟刹组4；其包含碟片和碟刹夹片器；所述链轮一侧与碟刹组4中的碟片焊接在一起，所述碟刹夹片器设置在支撑架20上；所述碟刹组4连接有碟刹线19，所述碟刹线19与压力碟刹开关16连接；所述压力碟刹开关16和固定件18设置在脚部固定装置上。
所述脚部固定装置包括脚部底板17，连接轴15，踏板14，脚部固定板12；所述连接轴15设置在脚部底板前端，与踏板14连接；所述脚部固定板12一端连接在踏板14上，一端连接在固定带13上。
腿部结构上还设有膝关节支撑装置；所述膝关节支撑装置包括气压杆3、连接轴5、连接滑轨2、大腿固定板1；所述气压杆3的一端通过连接轴5固定在支撑架20上；所述气压杆3的另一端通过连接滑轨与大腿固定板1连接，此设置可以为使用者起坐助力。
本专利的原理：
首先使用者将腿放在小腿连接板8的前端，使用者的脚部通过脚部固定板12固定在脚部底板17上，小腿通过小腿固定板和小腿固定绑带将小腿固定，完成小腿穿戴。
然后当使用者向前步行时，脚后跟先着地，脚后跟踩到碟刹开关16，碟刹开关16闭合，碟刹压力通过碟刹线19传输到碟刹夹片器上，碟刹夹片器闭合碟片抱死，从而轴承组26固定锁住，轴承组26只能单向顺时针旋转。迈出去后，人由于自身压力踩在脚底支撑板件11上，由于踏板14与脚部底板17前端通过连接轴15固定，踏板14被压力踩下去，钢丝线11向下把压力传输到链条24上，使得链条24带动下方的弹簧发生形变。链条24向下移动的过程中带动啮合的链轮25顺时针转动带动超越离合器轴承组26顺时针转动。当人体压力使弹簧压到最大之后，弹簧需要释放，但是由于碟片抱死，导致轴承组26的轴不能逆时针旋转，弹簧不能释放，人不会受到弹簧向上的弹力。
当人体另一侧腿迈出后，本侧腿脚跟抬起，碟刹开关16打开，碟刹释放，链轮可以逆时针旋转，此时弹簧21将缩回踏板14的后跟抬起，人体获得向前的推力以及向上的托力，实现适时助力。解决迈步时能量存储不反弹，前行时能量释放助力的问题；
当人体正常行走时，连接大腿固定板后面的连接滑轨自动下滑，从而不影响人体正常行走。当人体需要坐下时，首先连接大腿固定板后面的连接滑轨自动下滑，随后大腿后侧的气压杆3受压收缩，此时人体大部分重量由大腿固定板来承受。当人体需要站起时，首先大腿后侧的气压杆3伸长，为此时人体向上运动提供助力，随后连接大腿固定板后面的连接滑轨自动上滑，完成站立。
本专利使用机械机构来代替传统方法，该结构穿戴简便能够辅助正常出行；有效解决着地阶段能量存储不反弹，前行阶段能量释放助力的问题，不需采用外部能源实现人体运动有效助力，还能够起坐时的膝关节转矩，从而减小耗费的体力。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，其特征在于：包括小腿支撑结构、弹簧储能装置、脚部固定装置；所述小腿支撑结构包括小腿连接板(8)，小腿固定板(6)；所述小腿连接板(8)通过连接杠杆(7)链接到支撑架(20)上；所述支撑架(20)内设置有弹簧储能装置；所述弹簧储能装置包括弹性拉簧(21)，纤维绳(23)，链轮(25)，链条(24)，钢丝绳(11)；所述弹性拉簧(21)的一端固定在支撑架(20)上，另一端通过纤维绳(23)链接在链条(24)的一端；所述链条(24)套在链轮(25)上，其链条(24)的另一端连接另一纤维绳(23)，其另一纤维绳(23)绕过动滑轮(22)固定在支撑架(20)上，同时动滑轮(22)下端连接有钢丝绳(11)，所述钢丝绳(11)通过定滑轮(10)连接在固定件(18)上；所述链轮(25)一侧设置有碟刹组(4)；所述碟刹组(4)连接有碟刹线(19)，所述碟刹线(19)与压力碟刹开关(16)连接；所述压力碟刹开关(16)和固定件(18)设置在脚部固定装置内；所述脚部固定装置包括脚部底板(17)，踏板(14)，脚部固定板(12)；所述脚部底板(17)与踏板(14)通过连接轴(15)连接；所述脚部固定板(12)设置在踏板上；腿部结构上还设有膝关节支撑装置；所述膝关节支撑装置包括气压杆(3)、连接轴(5)、连接滑轨(2)、大腿固定板(1)；所述气压杆(3)的一端通过连接轴(5)固定在支撑架(20)上；所述气压杆(3)的另一端通过连接滑轨(2)与大腿固定板(1)连接。
2.根据权利要求1所述的基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述小腿固定板(6)上设置有小腿绑带(9)，所述小腿固定板(6)一端连接在小腿连接板(8)上，一端连接在小腿绑带(9)上。
3.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述支撑架(20)固定在脚部底板(17)上。
4.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述连接杠杆(7)设有2个，稳固小腿支撑结构和弹簧储能装置。
5.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述碟刹组(4)包含碟片和碟刹夹片器；所述链轮一侧与碟刹组(4)中的碟片焊接在一起，所述碟刹夹片器设置在支撑架(20)上；当人体脚后跟踩到碟刹开关(16)，碟刹开关(16)闭合，碟刹压力通过碟刹线(19)传输到碟刹夹片器上，碟刹夹片器闭合，碟片抱死。
6.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述链轮(25)中间设有轴承，所述轴承包括超越离合器轴承组(26)，超越离合器轴承组(26)包括转动轴承和超越离合器；当碟片抱死，从而轴承组(26)固定锁住，轴承组(26)只能单向顺时针旋转。
7.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述踏板(14)上还设置有脚部绑带(13)，所述脚部固定板(12)的一端连接在踏板(14)上，一端连接在脚部绑带(13)上。
8.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述连接滑轨(2)在人体下蹲时，连接滑轨(2)自动下滑。
9.根据权利要求1所述的一种基于多级弹簧锁机构的助力腿，特征在于，所述压力碟刹开关(16)设置在脚部底板(17)上，当人体脚后跟踩在踏板(14)上，下压时，正好踩到压力碟刹开关(16)上；当踏板被压力踩下去，钢丝绳(11)向下把压力传输到链条(24)上，使链条(24)带动下方的弹簧发生形变，链条(24)向下移动的过程中带动啮合的链轮(25)顺时针转动带动超越离合器轴承组(26)顺时针转动。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN107126348A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-09-05 | 清华大学 | 一种准被动膝踝关节耦合下肢外骨骼及其控制方法 |
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2016
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