一种二自由度外骨骼踝关节机构

摘要

本发明公开了一种二自由度外骨骼踝关节机构，由小腿杆装置、二自由度装置、足底装置等三部分组成，二自由度装置的跖屈/背伸自由度与内翻/外翻自由度为空间正交，对完成行走动作具有重要作用的跖屈/背伸自由度采用主动驱动方式，对在行走中保持身体在额状面内平衡性的内翻/外翻自由度采用片弹簧组被动驱动方式，当行走时外骨骼小腿相对足底发生额状面内的侧倾时，片弹簧组会产生指向直立姿态的回复力。本发明可以使得外骨骼踝关节的运动与使用者保持同步，灵活的驱动方式选择有利于增强本踝关节机构对各种下肢外骨骼的匹配性，内翻/外翻被动驱动自由度的片弹簧组回复力有助于减轻使用者保持自身及外骨骼在额状面内平衡性的负担。

主权项

一种二自由度外骨骼踝关节机构，其特征在于，该关节机构包括从上至下依次连接设置的小腿杆装置(1)、二自由度装置(2)和足底装置(3)，所述二自由度装置(2)的跖屈/背伸自由度与内翻/外翻自由度在空间上正交；所述小腿杆装置(1)包括小腿杆(11)、设置在所述小腿杆(11)下端后侧的驱动器安装座(14)、设置在所述驱动器安装座(14)后端的驱动器安装座轴(13)和设置在所述驱动器安装座轴(13)两端的驱动器安装座轴套(12)；所述二自由度装置(2)包括从上至下依次连接设置的小腿连接件(21)、足部上连接件(22)和足部下连接件(23)，所述小腿连接件(21)的下端两侧分别设置有轴承(211)，所述足部上连接件(22)上端设置有空心轴(228)和位于空心轴(228)后侧的驱动器执行端座，所述空心轴(228)通过空心轴键(226)和空心轴挡圈(222)与足部上连接件(22)固定安装，空心轴(228)内部设置有同轴固定连接的电位器(223)，安装于小腿连接件(21)上的电位器端盖(212)引出电位器(223)的旋转轴，使得电位器(223)的旋转轴与小腿连接件(21)形成一个整体，空心轴(228)通过轴承(211)与小腿连接件(21)安装连接，使小腿连接件(21)与足部上连接件(22)构成一个跖屈/背伸自由度的旋转副，所述驱动器执行端座上设置有驱动器执行端轴(229)和设置在所述驱动器执行端轴(229)两端的驱动器执行端轴套(221)，所述足部上连接件(22)下端设置有与空心轴(228)轴心呈空间正交关系的足部连接件轴(225)，所述足部下连接件(23)上端设置有足部连接件轴套(231)，所述足部连接件轴套(231)与足部连接件轴(225)安装连接，使足部上连接件(22)与足部下连接件(23)构成一个内翻/外翻自由度的旋转副；所述的足底装置(3)包括从下至上依次连接设置的足底橡胶垫(33)、足底片弹簧组(32)和足底板(34)，所述足底片弹簧组(32)上表面的足尖和足跟位置还分别设置有足尖橡胶垫(31)和足跟橡胶垫(35)；所述小腿连接件(21)的上端与小腿杆(11)的下端固定连接，所述足部下连接件(23)的下端与足底板(34)固定连接，使得小腿杆装置(1)、二自由度装置(2)和足底装置(3)构成一个整体机构。