仿生下肢

本发明实施例涉及人体仿生技术领域，尤其涉及一种仿生下肢。

背景技术：

仿生下肢是用于穿戴在下肢有伤残的使用者的身体上以替代健康下肢实现正常的支撑和行走功能的康复辅具。现有的仿生下肢主要包括支撑架、均组装于所述支撑架的膝关节机构和踝关节机构以及连接于所述踝关节机构的输出端的脚板。在传统的仿生下肢中，所述膝关节机构和踝关节机构大都采用机械式气压/液压控制和驱动，不能主动提供力的辅助，譬如：在使用者上、下楼梯和爬斜坡时，仿生下肢会大量耗费使用者的精力且不能提供很好的稳定性。

业界也开始在膝关节机构和踝关节机构中设置弹性模块来构成串联弹性驱动器，以使膝关节机构、踝关节机构具有输出阻抗优良、反向驱动能力优秀、高耐冲击力、低能耗等优势。但是，现有的应用于关节型机器人的串联弹性驱动器结构复杂，增大了关节体积，提高了控制难度。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题在于，提供一种仿生下肢，能为人体膝关节提供主动力且结构简单。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种仿生下肢，包括支撑架以及组装于所述支撑架上的膝关节传动机构，所述膝关节传动机构包括第一动力件、由所述第一动力件驱动而直线往复移动的活动块以及均沿活动块的直线活动方向套设至所述活动块上且相互抵接的第一弹性缓冲件和传动块，所述传动块还与所述膝关节传动机构的输出端传动连接，所述活动块的相对两端设置有分别抵接所述第一弹性缓冲件和传动块两者相互远离的一端以将所述第一弹性缓冲件和传动块限位在所述活动块上的限位件。

进一步的，所述第一动力件为电机，所述膝关节传动机构还包括借助于丝杆固定座组装至所述支撑架上且与所述电机的输出端传动连接的丝杆，所述活动块为螺接于所述丝杆上的丝杆螺母，所述丝杆螺母的一端形成有法兰边而另一端螺合有定位螺母，所述法兰边和所述定位螺母分别构成所述限位件。

进一步的，所述膝关节传动机构还包括与所述丝杆平行设置的直线导轨以及滑动设置于所述直线导轨上的滑块，所述传动块还与滑块固定连接。

进一步的，所述电机与丝杆之间通过齿轮组传动连接，所述齿轮组包括固定于电机输出轴上的主动齿轮以及固定于丝杆一端部且与主动齿轮啮合的从动齿轮。

进一步的，所述膝关节传动机构包括枢接于支撑架上且作为所述膝关节传动机构的输出端的驱动块，所述传动块通过双头连杆与驱动块相连接，所述双头连杆的两端分别与所述传动块和驱动块相枢接，且所述双头连杆的中轴线偏离所述驱动块与支撑架的枢接轴线。

进一步的，所述仿生下肢还包括组装于所述支撑架上的踝关节传动机构以及由所述踝关节传动机构驱动旋转的脚板，所述踝关节传动机构包括第二动力件、枢接于支撑架上且通过减速模块与所述第二动力件传动连接的输出轴、套设于输出轴上并在一端固定有所述脚板的底座以及与所述输出轴周向相对固定的抵压块，所述底座和所述抵压块均向所述输出轴的同一侧延伸而分别形成有第一板体和第二板体，自所述底座延伸形成的第一板体上组装有朝向第二板体方向延伸并对应穿过第二板体的抵压柱，所述第二板体上对应开设有供抵压柱穿过的通孔，所述抵压柱的分别位于所述第二板体两侧的柱体上各套设有一个第二弹性缓冲件，所述抵压柱远离第一板体的一端还组装有抵接第二弹性缓冲件用于限位所述第二弹性缓冲件的锁止件。

进一步的，所述减速模块包括与所述第二动力件的输出端传动连接的齿轮传动副和两端分别与所述齿轮传动副的输出端和所述输出轴相连的多级同步带传动副。

进一步的，所述通孔为开设于所述第二板体上的长槽孔。

进一步的，所述齿轮传动副为轴向相互垂直的两个锥形齿轮。

进一步的，所述双头连杆包括螺纹杆以及两个连接头，两个所述连接头的一端设有内螺孔而另一端设有枢接孔，两个连接头分别以所述内螺孔与螺纹杆的相对两端螺接并以所述枢接孔分别与传动块和驱动块枢接。

采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过由第一动力件驱动活动块实现直线往复移动，通过将第一弹性缓冲件抵接在活动块和传动块之间，并且分别通过设置在活动块的相对两端的限位件对第一弹性缓冲件和传动块进行限位，使得活动块、传动块以及第一弹性缓冲件构成一个运动整体而驱动膝关节传动机构的输出端进行旋转运动，主动为人体膝关节提供动力，当膝关节传动机构的输出端受到外部冲击时，第一弹性缓冲件还可以有效的缓解外部冲击，而且整体结构相对简单，能输出较大力矩。

附图说明

图1为本发明仿生下肢一个可选实施例整体拆除一块支撑板后的立体结构示意图。

图2为本发明仿生下肢一个可选实施例的立体结构示意图。

图3为本发明仿生下肢一个可选实施例膝关节传动机构的立体结构示意图。

图4为本发明仿生下肢一个可选实施例踝关节传动机构的立体结构示意图。

图5为本发明仿生下肢一个可选实施例沿抵压柱的长度中轴面的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1-图3所示，本发明一个可选实施例提供一种仿生下肢，包括支撑架1以及组装于所述支撑架1上的膝关节传动机构3，所述膝关节传动机构3包括第一动力件30、由所述第一动力件30驱动而直线往复移动的活动块31以及均沿活动块31的直线活动方向套设至所述活动块31上且相互抵接的第一弹性缓冲件32和传动块33，所述传动块33还与所述膝关节传动机构3的输出端34传动连接，所述活动块31的相对两端设置有分别抵接所述第一弹性缓冲件32和传动块33两者相互远离的一端以将所述第一弹性缓冲件32和传动块33限位在所述活动块31上的限位件310。

本发明实施例通过由第一动力件30驱动活动块31实现直线往复移动，通过将第一弹性缓冲件32抵接在活动块31和传动块33之间，并且分别通过设置在活动块31的相对两端的限位件310对第一弹性缓冲件32和传动块33进行限位，使得活动块31、传动块33以及第一弹性缓冲件32构成一个运动整体而驱动膝关节传动机构3的输出端34进行旋转运动，主动为人体膝关节提供动力，当膝关节传动机构3的输出端34受到外部冲击时，第一弹性缓冲件32还可以有效的缓解外部冲击，而且整体结构相对简单，能输出较大力矩。在具体实施，所述第一弹性缓冲件32可以采用螺旋弹簧。

在本发明再一个可选实施例中，所述第一动力件30为电机，所述膝关节传动机构3还包括借助于丝杆固定座35组装至所述支撑架1上且与所述电机30的输出端传动连接的丝杆36，所述活动块31为螺接于所述丝杆36上的丝杆螺母，所述丝杆螺母31的一端形成有法兰边而另一端螺合有定位螺母，所述法兰边和所述定位螺母分别构成所述限位件310。本实施例通过采用丝杆36与电机30的输出端传动连接，由丝杆36引导丝杆螺母31进行直线运动，结构简单，而且通过丝杆螺母31上的法兰边以及定位螺母能有效限制第一弹性缓冲件32和传动块33。

在本发明再一个可选实施例中，所述膝关节传动机构3还包括与所述丝杆36平行设置的直线导轨37以及滑动设置于所述直线导轨37上的滑块38，所述传动块33还与滑块38固定连接。本实施例还通过设置直线导轨37和滑块38，能有效的引导传动块33的运动，避免传动块33在运动过程中产生偏斜。

在本发明再一个可选实施例中，所述电机30与丝杆36之间通过齿轮组301传动连接，所述齿轮组301包括固定于电机输出轴上的主动齿轮3010以及固定于丝杆36一端部且与主动齿轮3010啮合的从动齿轮3012。本实施例通过主动齿轮3010和从动齿轮3012的相互啮合，可有效的实现电机30与丝杆36的传动配合，结构也相对简单。

在本发明再一个可选实施例中，如图2所示，所述膝关节传动机构3包括枢接于支撑架1上且作为所述膝关节传动机构3的输出端的驱动块34，所述传动块33通过双头连杆341与驱动块34相连接，所述双头连杆341的两端分别与所述传动块33和驱动块34相枢接，且所述双头连杆341的中轴线偏离所述驱动块34与支撑架1的枢接轴线。本实施例通过采用驱动块34作为膝关节传动机构3的输出端，方便驱动人体的膝关节，而且通过设置双头连杆341，将双头连杆341的中轴线偏离所述驱动块34与支撑架1的枢接轴线，避免两个枢接位置相互影响，能有效的实现动力传递，结构简单。

在本发明再一个可选实施例中，如图1、图4及图5所示，所述仿生下肢还包括组装于所述支撑架1上的踝关节传动机构5以及由所述踝关节传动机构5驱动旋转的脚板7，所述踝关节传动机构5包括第二动力件50、枢接于支撑架1上且通过减速模块52与所述第二动力件50传动连接的输出轴54、套设于输出轴54上并在一端固定有所述脚板7的底座56以及与所述输出轴54周向相对固定的抵压块58，所述底座56和所述抵压块58均向所述输出轴54的同一侧延伸而分别形成有第一板体561和第二板体581，自所述底座56延伸形成的第一板体561上组装有朝向第二板体581方向延伸并对应穿过第二板体581的抵压柱563，所述第二板体581上对应开设有供抵压柱563穿过的通孔583，所述抵压柱563的分别位于所述第二板体581两侧的柱体上各套设有一个第二弹性缓冲件565，所述抵压柱563远离第一板体561的一端还组装有抵接第二弹性缓冲件565用于限位所述第二弹性缓冲件565的锁止件567。本实施例当抵压块58接受不同方向的旋转扭矩而与输出轴54在轴向上实现在不同方向上旋转时，第二板体581同步转动而对应抵压转动方向一侧的第二弹性缓冲件565，直至缓冲弹性件783处于压缩平衡状态从而使底座56实现转动，能有效的实现动力缓冲，并主动提供动力驱动脚板7运动。

在本发明再一个可选实施例中，所述减速模块52包括与所述第二动力件50的输出端传动连接的齿轮传动副521和两端分别与所述齿轮传动副521的输出端和所述输出轴54相连的多级同步带传动副523。本实施例通过齿轮传动副521和多级同步带传动副523，能有效的实现旋转动力的逐级传递和动力减速，而且在具体实施时，可以通过改变多级同步带传动副523的具体数量调整脚板7与踝关节传动机构5的旋转扭矩的比值。

在本发明再一个可选实施例中，所述通孔583为开设于所述第二板体581上的长槽孔。本实施例当第二板体581在抵压第二弹性缓冲件565而使底座56及固定在底座56上的抵压柱563运动时，由于抵压柱563实质是绕着输出轴54进行圆周运动，通孔583采用长槽孔，方便抵压柱563的运动。在具体实施时，所述第二弹性缓冲件565可采用螺旋弹簧。

在本发明再一个可选实施例中，所述齿轮传动副521为轴向相互垂直的两个锥形齿轮521a。本实施例齿轮传动副521采用两个轴向相互垂直的锥形齿轮521a，能有效的实现动力的转向和动力的传递，同时，如图2所示，可以将第二动力件50与输出轴54的轴向垂直设置，整体占用体积更小。

在本发明再一个可选实施例中，所述双头连杆341包括螺纹杆341a以及两个连接头341b，两个所述连接头341b的一端设有内螺孔341c而另一端设有枢接孔341d，两个连接头341b分别以所述内螺孔341c与螺纹杆341a的相对两端螺接并以所述枢接孔341d分别与传动块33和驱动块34枢接。本实施例由螺纹杆341a和两个连接头341b构成双头连杆341，在具体安装时，可以通过合理的调节螺纹杆341a螺入内螺孔341c的长度调节整体双头连杆341的长度，方便选择合适的传动比，组装也更加的方便。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。