专利名称：一种基于整体脚板的连续柔性趾关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膝下假肢，特别是一种基于整体脚板的连续柔性趾关节。
背景技术：
随着各种自然灾难、疾病以及交通事故的增加，残疾人士逐年增多，假肢的需求也日益增大。趾关节是人体运动中活动最频繁的部位，也是运动时主要的受力部位，尤其在人体落地一瞬间是最先着地的部位，其具有较大的弹性和缓冲作用，还为小腿的运动提供柔性动力。如果残疾人使用的膝下假肢中不具有趾关节，那么残疾人在运动过程中不仅不能实现很多动作，而且步态不够协调自然，还降低了在行走时的能量效率。为了提高运动时的能量效率和增加运动的多样性和自然性，含有趾关节的膝下假肢成为使用者的新需求。目前带有趾关节的膝下假肢是一种基于脚掌与脚趾部位断开的断开脚板的趾关节，而这种脚 板断开式的结构使得运动的连贯性不够好。针对上述问题，本申请人提供了一种整体脚板I (已经同时申请了发明专利)，如图3所示，整体脚板I包括一呈倾斜设置的上脚板11，上脚板11的中部具有较低的弓起，在上脚板11下方设置一脚跟弹片12，脚跟弹片12的前部固定连接在上脚板11底面的中部，脚跟弹片12的后部与上脚板11之间留有弹性活动空间。如图4所示，本申请人还提供了另一种整体脚板1，其仅包括一块脚板，脚板的中部具有一较高的弓起。而如何在整体脚板上设置一个能够为脚掌和脚趾分开运动，且能够为不同的运动状态提供连续柔性的趾关节是本发明需要解决的问题。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种运动的连贯性好的基于整体脚板的连续柔性趾关节。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于它包括固定连接在整体脚板上的一电机，所述电机的输出端通过一滑动副铰接一连杆，所述连杆的另一端固定铰接一压块。所述电机通过一支座固定连接在所述整体脚板上。所述压块的形状呈圆柱形或球形。所述滑动副包括由所述电机带动的一丝杠，一连接所述丝杠丝的杠螺母，一固定连接所述丝杆螺母的滑块，所述滑块铰接所述连杆。所述滑动副包括由所述电机带动的一伞齿轮，所述伞齿轮啮合另一伞齿轮，该所述伞齿轮的输出端同轴连接一齿轮，所述齿轮与一连接滑块的齿条啮合，所述滑块铰接所述连杆。所述电机的输出轴与所述连杆运动方向垂直地安装在所述整体脚板上，所述滑动副包括连接在所述电机输出端的一齿轮，所述齿轮与一连接滑块的齿条啮合，所述滑块铰接所述连杆。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于在整体脚板上设置了一电机，电机通过一滑动副带动一连杆，通过连杆连接了一可以在两种极限支撑状态之间连续运动的压块，因此本发明可以根据人体的运动状态或使用者的好恶，调节压块的不同支撑状态，为小腿的运动提供所需要的柔性程度，从而使得使用者的运动连贯性更好，活动更加自如。2、本发明由于在整体脚板上设置了一作为独立动力源的电机，通过驱动压块与整体脚板的接触点在极限状态a和b范围中的变化，也就是说趾关节与整体脚板的接触点是连续的，从而使得整体脚板的脚掌前端的最大变形也随着压块的位置而不同；因此不仅实现了为使用者的小腿提供连续柔性的动力，而且可以适应不同人群趾关节仿生运动的需求。3、本发明由于压块可以在两种极限支撑状态之间连续运动，因此当压块运动到脚板的后端时，使用者能够感觉脚板具有更好的柔性，并能够更方便地翘起脚板向前移动，使得使用者在行走时感觉更加轻便、舒适；而当压块运动到脚板的前端时，使用者则会感觉脚板较硬，进而能够积蓄更多的运动能量，然后释放在后续运动中。4、本发明由于将包括动力源、传动机构和执行机构在内的全部趾关节作为一个整体安装在整体脚板上，因此安装或者更换非常方便。本发明具有运动连贯性好、可独立安装或更换、可以为使用者的小腿运动提供连续柔性动力的优点，能够广泛的用于各种脚假肢当中。


图I是本发明的结构示意2是本发明另一种工作状态的示意3是一种整体脚板的结构示意4是另一种整体脚板的结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I、图2所示，本发明包括固定设置在整体脚板I上的一电机2，电机2通过一联轴器3带动一丝杠4旋转，在丝杠4上连接一丝杠螺母5，丝杠螺母5的外圈固定连接一滑块6，滑块6铰接一连杆7，连杆7的另一端铰接一压块8。上述实施例中，电机2可以通过一支座9固定连接在整体脚板I上。上述实施例中，压块8的形状可以呈圆柱形、球形或其它形状。上述实施例中，电机2通过丝杠4、丝杠螺母5和滑块6组成的滑动副，是为了推动连杆7前后移动。滑动副也可以是由电机2带动的一伞齿轮，伞齿轮啮合另一伞齿轮，该另一伞齿轮的输出端同轴连接一齿轮，该齿轮与一连接滑块6的齿条啮合，滑块6连接连杆7，进而推动连杆7前后移动。电机2的输出轴与连杆7运动方向垂直地安装在整体脚板I上，此时滑动副还可以是连接在电机2输出端的一齿轮，该齿轮与一连接滑块6的齿条啮合，滑块6连接连杆7，进而推动连杆7前后移动。本发明工作时，电机2通过联轴器3带动滑动副的滑块6向前移动，连接在滑块6上的连杆7推动压块8在整体脚板I前端移动，使得本发明在极限状态a和极限状态b的范围内连续变化。如图I所示，本发明工作在极限状态a时，整体脚板I的柔性比工作在极限状态b时大，适合于使用者步行速度较慢时；图中的虚线是整体脚板I的前端在极限状态a时的最大变形。如图2所示，本发明工作在极限状态b时，整体脚板I的柔性比工作在极限状态a时小，且整体脚板I的前端的最大变形也降低(如图中的虚线所示)，适合于使用者步行速度较快时。也即本发明与整体脚板I的接触点是连续变化的，从而使得整体脚板I的前端的最大变形也随着压块8的位置而不同；因此，本发明可以适应不同人群趾关节仿生运动的需求。 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于它包括固定连接在整体脚板上的一电机，所述电机的输出端通过一滑动副铰接一连杆，所述连杆的另一端固定铰接一压块。
2.如权利要求I所述的一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于所述电机通过一支座固定连接在所述整体脚板上。
3.如权利要求I所述的一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于所述压块的形状呈圆柱形或球形。
4.如权利要求2所述的一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于所述压块的形状呈圆柱形或球形。
5.如权利要求I或2或3或4所述的一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于所述滑动副包括由所述电机带动的一丝杠，一连接所述丝杠丝的杠螺母，一固定连接所述丝杆螺母的滑块，所述滑块铰接所述连杆。
6.如权利要求I或2或3或4所述的一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于所述滑动副包括由所述电机带动的一伞齿轮，所述伞齿轮啮合另一伞齿轮，该所述伞齿轮的输出端同轴连接一齿轮，所述齿轮与一连接滑块的齿条啮合，所述滑块铰接所述连杆。
7.如权利要求I或2或3或4所述的一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，其特征在于所述电机的输出轴与所述连杆运动方向垂直地安装在所述整体脚板上，所述滑动副包括连接在所述电机输出端的一齿轮，所述齿轮与一连接滑块的齿条啮合，所述滑块铰接所述连杆。
全文摘要
本发明涉及一种基于整体脚板的连续柔性趾关节，它包括固定连接在整体脚板上的一电机，所述电机的输出端通过一滑动副连接一连杆，所述连杆的另一端固定连接一压块。本发明具有运动连贯性好、可独立安装或更换、可以为使用者的小腿运动提供连续柔性动力的优点，能够广泛的用于各种脚假肢当中。
文档编号A61F2/66GK102885662SQ20121041036
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者王启宁, 王龙 申请人:北京大学