本发明属于流体机械,具体涉及一种液压储能踝关节。
背景技术:
1、由于目前的医疗水平还无法修复连接残肢,佩戴假肢依然是最普遍的和最优的治疗方式。对于残疾人士来说,假肢不仅可以使他们在意外发生后回归正常生活,还可以增强他们面对人生的信心与勇气。因此,假肢不仅在医疗上具有重要作用,对于社会的发展也有重要意义。
2、人体行走时,踝关节的运动可视为在三维空间的复合运动,在人体行走过程中,踝关节进行背屈和跖屈、内翻和外翻、内收和外展的动作,因此,踝关节在患者下肢运动康复中起着重要作用。
3、目前在市面上,根据驱动方式不同,将踝关节分为主动型和被动型。其中,被动假肢主要依赖于弹性或阻尼元件储存和释放能量,在背屈阶段这些元件会储存能量,然后在跖屈阶段释放以辅助行走;主动假肢则采用主动元器件,能够在行走过程中为穿戴者提供助力,减轻腿部负担,从而减少耗能。主动型假肢虽然在工作中过程中有较强的灵活性,但是研发制造维护成本过高,且稳定性较差,有待继续改善。而被动型假肢结构简单,成本较低,具有更广阔的市场前景,但不能为患者提供扭矩助力,灵活性较差。因此,市面上绝大多数假肢都存在局限性。
4、当前动力踝关节的设计中,常见的驱动方式有电机驱动、气动驱动和液压驱动等。其中,液压驱动以液压油为介质,运动速度和位移的控制难度低、精度高,并且结构简单,因此本课题选择液压传动方式来设计该踝关节。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决上述问题,提供一种液压储能踝关节,其特征在于:包括外罩、上层脚板、下层脚板、凸轮液压系统、油液管道、隔膜式蓄能器、常压油箱、换向阀ⅰ和换向阀ⅱ,所述凸轮液压系统、隔膜式蓄能器和常压油箱均位于外罩内部。
2、优选地,所述凸轮液压系统包括缸体、活塞推杆、凸轮,缸体包括第一缸体、第二缸体,第一缸体和第二缸体并排与外罩内顶部固定连接;所述活塞推杆包括第一活塞推杆和第二活塞推杆,凸轮包括第一凸轮和第二凸轮,第一活塞推杆顶端的活塞位于第一缸体内,底端为第一凸轮的尖顶推杆,第二活塞推杆顶端的活塞位于第二缸体内,底端为第二凸轮的尖顶推杆。
3、优选地,所述换向阀ⅰ和换向阀ⅱ分别安装在第一缸体和第二缸体外壁,其中,换向阀ⅰ与第一缸体的上孔和第一缸体的下孔直接相连,换向阀ⅱ与第二缸体的上孔和第二缸体的下孔直接相连;所述换向阀ⅰ和换向阀ⅱ分别通过油液管道与隔膜式蓄能器和常压油箱相连;所述油液管道分为第一管道、第二管道、第三管道和第四管道;所述第一管道分别与换向阀ⅰ和隔膜式蓄能器的油腔相连,第二管道分别与换向阀ⅰ和常压油箱相连,第三管道分别与换向阀ⅱ和隔膜式蓄能器的油腔相连,第四管道分别与换向阀ⅱ和常压油相连。
4、优选地,所述第一凸轮与第二凸轮平行,底部固定安装在上层脚板上;所述第一凸轮的轴孔、第二凸轮4的轴孔和外罩底端的轴孔对齐。
5、本发明的有益效果是:本发明所提供的一种液压储能踝关节,可以在储存佩戴者脚踝背屈阶段产生的能量,在脚踝跖屈阶段释放这部分能量,为佩戴者提供行走助力。
1.一种液压储能踝关节,其特征在于:包括外罩(1)、上层脚板(2)、下层脚板(3)、凸轮液压系统、油液管道、隔膜式蓄能器(12)、常压油箱(13)、换向阀ⅰ(10)和换向阀ⅱ(11),所述凸轮液压系统、隔膜式蓄能器(12)和常压油箱(13)均位于外罩(1)内部。
2.根据权利要求1所述的一种液压储能踝关节,其特征在于:所述凸轮液压系统包括缸体、活塞推杆、凸轮,缸体包括第一缸体(8)、第二缸体(7),第一缸体(8)和第二缸体(7)并排与外罩(1)内顶部固定连接;所述活塞推杆包括第一活塞推杆(9)和第二活塞推杆(6),凸轮包括第一凸轮(5)和第二凸轮(4),第一活塞推杆(9)顶端的活塞(92)位于第一缸体(8)内,底端为第一凸轮(5)的尖顶推杆(91),第二活塞推杆(6)顶端的活塞(62)位于第二缸体(7)内,底端为第二凸轮的尖顶推杆(61)。
3.根据权利要求2所述的一种液压储能踝关节,其特征在于:所述换向阀ⅰ(10)和换向阀ⅱ(11)分别安装在第一缸体(8)和第二缸体(7)外壁,其中,换向阀ⅰ(10)与第一缸体(8)的上孔(81)和第一缸体(8)的下孔(82)直接相连,换向阀ⅱ(11)与第二缸体(7)的上孔(71)和第二缸体(7)的下孔(72)直接相连;所述换向阀ⅰ(10)和换向阀ⅱ(11)分别通过油液管道与隔膜式蓄能器(12)和常压油箱(13)相连;所述油液管道分为第一管道(14)、第二管道(15)、第三管道(16)和第四管道(17);所述第一管道(14)分别与换向阀ⅰ(10)和隔膜式蓄能器(12)的油腔(122)相连,第二管道(15)分别与换向阀ⅰ(10)和常压油箱(13)相连,第三管道(16)分别与换向阀ⅱ(11)和隔膜式蓄能器(12)的油腔(122)相连,第四管道(17)分别与换向阀ⅱ(11)和常压油箱(13)相连。
4.根据权利要求2所述的一种液压储能踝关节,其特征在于:所述第一凸轮(5)与第二凸轮(4)平行,底部固定安装在上层脚板(2)上;所述第一凸轮(5)的轴孔(51)、第二凸轮(4)的轴孔(41)和外罩(1)底端的轴孔(11)对齐。