一种液压储能踝关节

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。

技术特征：

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。

技术总结
本发明公开了一种液压储能踝关节，包括外罩、脚板、液压机构、两位三通换向阀、隔膜式蓄能器、常压油箱，液压机构包括两组凸轮‑活塞液压缸机构，每组凸轮‑活塞液压缸机构包括与脚板固连的凸轮，顶部与外罩固连的液压缸以及活塞推杆，蓄能器与油箱安装在外罩内部，两个液压缸上均安装有换向阀，在不同工作阶段分别与蓄能器和油箱连通，进行油液的交换。本发明所提供的一种液压储能踝关节，通过液压系统进行能量的储存和释放，可为佩戴者在行走过程中提供助力。

技术研发人员：王洪艳,陆皖豫,孙锐,蒋丹
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30