踝关节助力结构及下肢外骨骼的制作方法

本实用新型涉及残疾人用具技术领域，尤其是涉及一种踝关节助力结构及下肢外骨骼。

背景技术：

对于下肢残疾的残疾人，生活不能自理是最直接的问题，给这个家庭和社会都带来了很大的负担，也给残疾人的心理带来了不可逆转的伤害，为残疾人佩戴下肢外骨骼解决了这个问题。残疾人佩戴上下肢外骨骼后，能够在外骨骼的辅助下正常行走，提高了残疾人自理能力，因而能够正常生活、工作，提升残疾人的自信、自爱、自尊，减轻家庭、社会负担。

下肢外骨骼和人体腿部结构类似，具有大腿、小腿、脚部，其中，大腿和小腿之间具有类似膝盖的膝关节，小腿和脚部之间具有类似脚踝的踝关节，因而实现了下肢外骨骼能够带动人体下肢正常行走。然而，残疾人佩戴下肢外骨骼行走时，下肢外骨骼踝关节部分受到较大的转动力矩和冲击力。现有的下肢外骨骼系统大多采用直接驱动踝关节转动或将踝关节限制在较小范围内自由转动，令残疾人行走不舒适，影响运动、生产和生活。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的踝关节助力结构及下肢外骨骼。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种踝关节助力结构，以减少现有技术中下肢外骨骼踝关节的驱动扭矩，降低下肢着地过程的冲击力。

本实用新型的目的还在于提供一种下肢外骨骼，以进一步解减少现有技术中下肢外骨骼踝关节的驱动扭矩，降低下肢着地过程的冲击力。

基于上述第一目的，本实用新型提供一种踝关节助力结构，包括筒体和连杆；

所述筒体内设置有腔体，所述腔体沿长度方向的一端贯穿所述筒体，并在所述筒体上形成第一开口；

所述腔体内设置有弹性件；

沿所述弹性件的弹性方向，所述弹性件包括相对应的第一端和第二端，且所述第一端靠近所述第一开口，所述第二端相对所述第一端远离所述第一开口；

所述第一端与所述筒体靠近所述第一开口的一侧连接，所述第二端相对所述腔体自由；

沿所述连杆的长度方向，所述连杆具有相对应的第三端和第四端；

所述第三端与所述弹性件的第二端连接，且所述连杆通过所述第一开口，以令所述第四端位于所述筒体的外部，用于与踝关节连接。

进一步地，本实用新型所述弹性件为弹簧或者弹片。

进一步地，本实用新型所述弹性件为弹簧；

所述连杆设置于所述弹簧中间。

进一步地，本实用新型所述筒体外设置有用于与小腿连接的第一连接件。

进一步地，本实用新型所述连杆的第四端设置有用于与所述踝关节连接的第二连接件。

进一步地，本实用新型所述筒体的腔体内靠近所述第一开口处设置有挡圈；

所述弹性件的第一端与所述挡圈固定连接。

进一步地，本实用新型所述的踝关节助力结构，还包括挡片；

所述挡片连接于所述弹性件的第二端；

所述连杆的第三端与所述挡片连接。

进一步地，本实用新型所述的踝关节助力结构，还包括连接块；

所述连接块的直径大于所述连杆的直径；

所述连接块沿延伸方向的一端与连杆的第三端连接，另一端与所述挡片连接。

进一步地，本实用新型所述连接块与所述挡片通过螺栓连接。

基于上述第二目的，本实用新型提供一种下肢外骨骼，包括所述的踝关节助力结构。

需要说明的是，踝关节将小腿和脚部连接。使用时，将筒体与下肢外骨骼的小腿连接，将连杆的第四端与下肢外骨骼的踝关节连接，当下肢外骨骼由摆动状态转换为支撑状态时，踝关节沿第一方向转动，即踝关节拉动连杆的第四端，令连杆的第四端随踝关节向远离筒体的方向转动，由于连杆的第三端与弹性件的第二端连接，因而驱动第二端向靠近第一端的方向移动，实现了弹性件沿弹性方向的压缩，弹性件储存能量，且由于弹性件的缓冲作用，有效的降低了踝关节下的脚部与地面之间的冲击力；当下肢外骨骼由支撑状态转换为摆动状态时，即抬腿的过程中，踝关节沿第二方向转动，其中，第二方向与第一方向相反，即踝关节推动连杆的第四端，令连杆的第四端随踝关节向靠近筒体的方向转动，由于连杆的第三端与弹性件的第二端连接，因而驱动第二端向远离第一端的方向移动，实现了弹性件压力的释放，同时，弹性件释放的压力进一步驱动踝关节沿第二方向转动，令脚部产生向上的作用力，进而辅助踝关节向上提升脚部，令残疾人行走更省力，解决了现有技术中存在的下肢外骨骼踝关节转动费力以及下肢外骨骼踝关节驱动扭矩过大的技术问题，减少了现有技术中下肢外骨骼踝关节的驱动扭矩，降低下肢着地过程的冲击力。

本实用新型提供的下肢外骨骼，包括所述的踝关节助力结构，进一步减少了现有技术中下肢外骨骼踝关节的驱动扭矩，降低下肢着地过程的冲击力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的下肢外骨骼的第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的下肢外骨骼的第二视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的踝关节助力结构的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的踝关节助力结构的剖视图。

图标：1-筒体；2-连杆；3-腔体；31-第一开口；4-弹性件；51-第一连接件；52-第二连接件；53-第三连接件；61-挡圈；62-挡片；7-连接块；8-螺栓；91-小腿；92-脚部。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的下肢外骨骼的第一视角的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的下肢外骨骼的第二视角的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的踝关节助力结构的立体结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的踝关节助力结构的剖视图。

实施例一

参见图1-图4所示，本实施例提供一种踝关节助力结构，包括筒体1和连杆2；

所述筒体1内设置有腔体3，所述腔体3沿长度方向的一端贯穿所述筒体1，并在所述筒体1上形成第一开口31；

所述腔体3内设置有弹性件4；

沿所述弹性件4的弹性方向，所述弹性件4包括相对应的第一端和第二端，且所述第一端靠近所述第一开口31，所述第二端相对所述第一端远离所述第一开口31；

所述第一端与所述筒体1靠近所述第一开口31的一侧连接，所述第二端相对所述腔体3自由；

沿所述连杆2的长度方向，所述连杆2具有相对应的第三端和第四端；

所述第三端与所述弹性件4的第二端连接，且所述连杆2通过所述第一开口31，以令所述第四端位于所述筒体1的外部，用于与踝关节连接。

需要说明的是，踝关节将小腿91和脚部92连接。

使用时，参见图1和图2所示，将筒体1与下肢外骨骼的小腿91连接，将连杆2的第四端与下肢外骨骼的踝关节连接，当下肢外骨骼由摆动状态转换为支撑状态时，踝关节沿第一方向转动，即踝关节拉动连杆2的第四端，令连杆2的第四端随踝关节向远离筒体1的方向转动，由于连杆2的第三端与弹性件的第二端连接，因而驱动第二端向靠近第一端的方向移动，实现了弹性件沿弹性方向的压缩，弹性件储存能量，且由于弹性件的缓冲作用，有效的降低了踝关节下的脚部92与地面之间的冲击力；

当下肢外骨骼由支撑状态转换为摆动状态时，即抬腿的过程中，踝关节沿第二方向转动，其中，第二方向与第一方向相反，即踝关节推动连杆2的第四端，令连杆2的第四端随踝关节向靠近筒体1的方向转动，由于连杆2的第三端与弹性件的第二端连接，因而驱动第二端向远离第一端的方向移动，实现了弹性件压力的释放，同时，弹性件释放的压力进一步驱动踝关节沿第二方向转动，令脚部92产生向上的作用力，进而辅助踝关节向上提升脚部92，令残疾人行走更省力，解决了现有技术中存在的下肢外骨骼踝关节转动费力以及下肢外骨骼踝关节扭矩过大的技术问题，减少了现有技术中下肢外骨骼踝关节的驱动扭矩，降低下肢着地过程的冲击力。

可选地，所述弹性件4为弹簧或者弹片。

优选地，参见图4所示，所述弹性件4为弹簧；

所述连杆2设置于所述弹簧中间。

一方面，充分利用筒体1内的空间，从而减小踝关节助力结构的体积；另一方面，连杆设置于弹簧的中间，从而令踝关节助力结构的受力更均匀，从而令踝关节助力结构辅助下肢外骨骼的行走更平稳。

参见图3所示，所述筒体1外设置有用于与小腿91连接的第一连接件51。

可选地，筒体1与第一连接件51可以通过焊接、螺纹连接等方式连接。第一连接件51与下肢外骨骼的小腿91焊接、螺纹连接等方式连接。

优选地，筒体1与第一连接件51通过螺纹连接的方式连接。第一连接件51与下肢外骨骼的小腿91通过螺纹连接的方式连接。

参见图3所示，所述连杆2的第四端设置有用于与所述踝关节连接的第二连接件52。

优选地，连杆2的第四端与下肢外骨骼的踝关节铰接。

具体而言，踝关节上设置有第三连接件53，第三连接件53与第二连接件52可转动连接。

优选地，参见图4所示，所述筒体1的腔体3内靠近所述第一开口31处设置有挡圈61；

所述弹性件4的第一端与所述挡圈61固定连接。

可选地，挡圈61与筒体1通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接；

弹性件4的第一端与挡圈61通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接。

优选地，参见图4所示，本实施例所述的踝关节助力结构，还包括挡片62；

所述挡片62连接于所述弹性件4的第二端；

所述连杆2的第三端与所述挡片62连接。

也就是说，弹性件4与连杆2通过挡片62连接。

可选地，挡片62与弹性件通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接；

连杆2的第三端与挡片62通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接。

优选地，参见图4所示，本实施例所述的踝关节助力结构，还包括连接块7；

所述连接块7的直径大于所述连杆2的直径；

所述连接块7沿延伸方向的一端与连杆2的第三端连接，另一端与所述挡片62连接。

由于连接块的直径大于连杆2的直径，通过连接块实现连杆与挡片62的连接，从而令连杆与挡片62的连接更牢固、可靠，延长踝关节助力结构的使用寿命。

可选地，参见图4所示，所述连接块与所述挡片62通过螺栓8连接。

实施例二

实施例二提供了一种下肢外骨骼，所述下肢外骨骼包括实施例一所述的踝关节助力结构，实施例一所公开的踝关节助力结构的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的踝关节助力结构的技术特征不再重复描述。下面结合附图对所述下肢外骨骼的实施方式进行进一步的详细说明。

为节约篇幅，该实施例的改进特征同样体现在图1-图4中，因此，结合图1-图4对该实施例的方案进行说明。

参见图1-图4所示，本实施例提供的下肢外骨骼，包括所述的踝关节助力结构。

使用时，将筒体1与下肢外骨骼的小腿91连接，将连杆的第四端与下肢外骨骼的踝关节连接，当下肢外骨骼由摆动状态转换为支撑状态时，踝关节沿第一方向转动，即踝关节拉动连杆的第四端，令连杆的第四端随踝关节向远离筒体1的方向转动，由于连杆的第三端与弹性件的第二端连接，因而驱动第二端向靠近第一端的方向移动，实现了弹性件沿弹性方向的压缩，弹性件储存能量，且由于弹性件的缓冲作用，有效的降低了踝关节下的脚部92与地面之间的冲击力；当下肢外骨骼由支撑状态转换为摆动状态时，即抬腿的过程中，踝关节沿第二方向转动，其中，第二方向与第一方向相反，即踝关节推动连杆的第四端，令连杆的第四端随踝关节向靠近筒体1的方向转动，由于连杆的第三端与弹性件的第二端连接，因而驱动第二端向远离第一端的方向移动，实现了弹性件压力的释放，同时，弹性件释放的压力进一步驱动踝关节沿第二方向转动，令脚部92产生向上的作用力，进而辅助踝关节向上提升脚部92，令残疾人行走更省力，进一步解决了现有技术中存在的下肢外骨骼踝关节转动费力以及下肢外骨骼踝关节扭矩过大的技术问题，减少了现有技术中下肢外骨骼踝关节的驱动扭矩，降低下肢着地过程的冲击力。

可选地，所述弹性件为弹簧或者弹片。

优选地，参见图4所示，所述弹性件为弹簧；

所述连杆2设置于所述弹簧中间。

一方面，充分利用筒体1内的空间，从而减小踝关节助力结构的体积；另一方面，连杆设置于弹簧的中间，从而令踝关节助力结构的受力更均匀，从而令踝关节助力结构辅助下肢外骨骼的行走更平稳。

参见图3所示，所述筒体1外设置有用于与小腿91连接的第一连接件。

可选地，筒体1与第一连接件可以通过焊接、螺纹连接等方式连接。第一连接件与下肢外骨骼的小腿91焊接、螺纹连接等方式连接。

优选地，筒体1与第一连接件通过螺纹连接的方式连接。第一连接件与下肢外骨骼的小腿91通过螺纹连接的方式连接。

参见图3所示，所述连杆2的第四端设置有用于与所述踝关节连接的第二连接件。

优选地，连杆2的第四端与下肢外骨骼的踝关节铰接。

具体而言，踝关节上设置有第三连接件，第三连接件与第二连接件可转动连接。

优选地，参见图4所示，所述筒体1的腔体3内靠近所述第一开口31处设置有挡圈61；

所述弹性件的第一端与所述挡圈61固定连接。

可选地，挡圈61与筒体1通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接；

弹性件的第一端与挡圈61通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接。

优选地，参见图4所示，本实施例所述的下肢外骨骼的踝关节助力结构，还包括挡片62；

所述挡片62连接于所述弹性件的第二端；

所述连杆的第三端与所述挡片62连接。

也就是说，弹性件与连杆通过挡片62连接。

可选地，挡片62与弹性件通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接；

连杆的第三端与挡片62通过焊接、粘接、螺纹连接等方式连接。

优选地，参见图4所示，本实施例所述的下肢外骨骼的踝关节助力结构，还包括连接块；

所述连接块的直径大于所述连杆的直径；

所述连接块沿延伸方向的一端与连杆的第三端连接，另一端与所述挡片62连接。

由于连接块的直径大于连杆的直径，通过连接块实现连杆与挡片62的连接，从而令连杆与挡片62的连接更牢固、可靠，延长踝关节助力结构的使用寿命。

本实施例所述的下肢外骨骼具有实施例一所述踝关节助力结构的优点，该优点已在实施例一中详细说明，在此不再重复。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。