轻便智能储能释能踝关节假肢的制作方法

本实用新型涉及人体假肢技术领域，尤其涉及一种轻便智能储能释能踝关节假肢。

背景技术：

当今社会，由于交通事故、疾病等原因使得膝下截肢的群体逐渐增多，而对于下肢截肢者目前最常见的补偿其行走能力缺陷的方式是轮椅、拐杖和假肢。轮椅占地面积较大，且受限于轮式机器无法到达的地方，如楼梯行走等。拐杖的使用占用了双手的功能，降低了穿戴者的身体功能。穿戴假肢可以达到人体缺失功能的代偿，且在装饰性和行走舒适性等方面具有优势。

目前，踝关节假肢的种类很多，按驱动方式分类，主要有被动和主动踝关节假肢。被动踝关节假肢是采用橡胶、碳纤维等材料制作脚板，或在机构中引入弹簧等储能器件使得脚整体具有一定弹性；但是目前市面上的被动踝关节普遍比较笨重，残疾人士穿戴后行走不灵活。被动踝关节假肢具有机构简单、重量轻、能量消耗低等优点，但由于被动踝关节假肢无动力源，存在截肢患者行走与正常肢体运动轨迹不匹配问题。主动踝关节假肢是在假肢机构中引入了电机等主动驱动器件，主要优点是假肢踝关节的自由度数多，穿戴者的步态较自然，且能适应不同路况，但主动式踝关节假肢则由于引入了驱动单元，存在假肢系统重量大、能耗高、价格昂贵等缺点，并且假肢踝关节的自由度数多未必是件好事，因为大腿截肢患者失去了膝关节，对多自由度的踝关节不易控制，容易导致踝关节支撑不稳，从而使穿戴者跌倒。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种成本低、轻便、穿戴后行走舒适的智能储能释能踝关节假肢。

本实用新型采用的技术方案为：

一种轻便智能储能释能踝关节假肢，包括仿生脚、踝关节、胫骨连接机构，所述仿生脚包括脚掌、弓形的跖骨、脚跟，所述踝关节固定在所述脚跟上，所述跖骨一端固定在所述脚掌上，另一端为U形叉状将踝关节套在U形叉中并通过螺栓连接在一起，脚跟的前端向斜上方延伸与跖骨的中部通过水平轴铰接在一起；

所述踝关节包括弹簧盖、中心弹簧、缓冲内圈、缓冲外圈、多个锁定钩、多个支撑弹簧，所述缓冲内圈固定在脚跟上，缓冲内圈内套设有所述中心弹簧，中心弹簧顶端套设有弹簧盖，缓冲内圈外壁上设置有多个上下贯穿的锁定钩槽，所述锁定钩铰接在所述锁定钩槽中，锁定钩的弯钩端朝上，当中心弹簧被压缩时锁定钩能够钩住弹簧盖，所述缓冲外圈套在缓冲内圈外，所述支撑弹簧的一端固定在脚跟上，另一端固定在缓冲外圈底端，跖骨的U形叉套在缓冲外圈外，并通过螺栓固定在一起；

所述胫骨连接机构包括距骨、胫骨连接螺钉，所述距骨的前端向斜下方延伸形成距骨连接臂与跖骨中部铰接在一起，后端与所述弹簧盖通过螺栓连接在一起，距骨的顶面上设置有两个支耳，所述胫骨连接螺钉的一端通过螺栓穿设固定在两个支耳之间，另一端露出用于与胫骨连接。

作为优选地，所述脚跟的前端向斜上方延伸呈U形叉状，将跖骨中部夹在两个叉头之间，并以螺栓作为水平轴铰接在一起。整体更美观，并且使得整体结构更牢固，产品更耐用。

作为优选地，所述脚跟连接臂上开设有减重孔，帮助减轻产品自重，残疾人士穿戴后行走更舒适。

作为优选地，所述跖骨中部与脚跟前端的连接处左右间隔地开设有两个上、下贯穿的通孔，所述距骨连接臂也为U形叉状，这两个叉头分别伸入两个通孔中，跖骨中部、脚跟前端、距骨连接臂三者通过同一螺栓作为水平轴铰接在一起。这样的设计使得整体更美观，三者的连接方式既能满足行走时各机构间的相互，还能使得整体结构更牢固，产品更耐用。

作为优选地，所述缓冲内圈为带底盖的圆桶状，所述脚跟、缓冲内圈的底盖通过螺栓固定在一起，连接牢固，制造更容易。

作为优选地，所述缓冲外圈内壁上设置有与锁定钩槽配合的凹槽，使得缓冲外圈和缓冲内圈更好地配合。

作为优选地，所述弹簧盖与距骨之间设置有一橡胶垫，穿设在连接距骨和弹簧盖的螺栓上，起到缓冲作用，使得行走时给人体一个缓冲力，舒适性更强，产品也不易磨损，增加使用寿命。

作为优选地，所述胫骨连接机构还包括端盖，所述端盖与胫骨连接螺钉螺纹连接，将两个支耳罩在端盖内，使得整体更加美观，并且可以起到防尘作用，延长产品使用寿命，也便于清理。

作为优选地，所述胫骨连接螺钉与距骨之间设置有缓冲垫片，行走时起到缓冲作用，增加舒适性，也防止产品快速磨损。

本实用新型的有益效果是：

(1)主要结构部件可以采用高强度轻合金材料，部分零件采用橡胶与碳纤维材料，同时没有采用电机作为驱动部件，因此其重量比全部采用高强度钢材要轻很多，患者戴着觉得轻便、行走更省力。

(2)其缓冲及储能机构，可以使人体作用时，对作用过程有一定缓冲作用，有效地保护人体，行走时更舒适。

(3)其整体结构是在研究人体运动力学基础上进行的仿生设计，结构简单、成本低廉，但实用性很强，不仅轻便，更是符合人体行走动力学、让残疾人士穿戴后行走更容易，经济适用，给广大残疾人士带来福音。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图2中A-A剖视图。

图4是本实用新型的立体图。

图5是图1中的胫骨连接机构部分结构示意图。

图6是图1中的踝关节结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1-图6所示的一种轻便智能储能释能踝关节假肢，由仿生脚1、踝关节2和胫骨连接机构3组成。仿生脚1由脚掌1-1、弓形的跖骨1-2、脚跟1-3组成，踝关节2固定在脚跟1-3上，跖骨1-2一端固定在脚掌1-1上，另一端为U形叉状将踝关节2套在U形叉中并通过螺栓连接在一起，脚跟1-3的前端向斜上方延伸呈U形叉状，将跖骨1-2中部夹在两个叉头之间，并以螺栓作为水平轴铰接在一起。脚跟1-3连接臂上开设有减重孔。

踝关节2主要由弹簧盖2-1、中心弹簧2-2、缓冲内圈2-3、缓冲外圈2-4、3个锁定钩2-5、3个支撑弹簧2-6组成，缓冲内圈2-3固定在脚跟1-3上，缓冲内圈2-3为带底盖的圆桶状，脚跟1-3、缓冲内圈2-3的底盖通过螺栓固定在一起。缓冲内圈2-3内套设有中心弹簧2-2，中心弹簧2-2顶端套设有弹簧盖2-1，缓冲内圈2-3外壁上设置有多个上下贯穿的锁定钩槽2-7，锁定钩2-5铰接在锁定钩槽2-7中，锁定钩2-5的弯钩端朝上，当中心弹簧2-2被压缩时锁定钩2-5能够钩住弹簧盖2-1，缓冲外圈2-4套在缓冲内圈2-3外，缓冲外圈2-4内壁上设置有与锁定钩槽2-7配合的凹槽。支撑弹簧2-6的一端固定在脚跟1-3上，另一端固定在缓冲外圈2-4底端，跖骨1-2的U形叉套在缓冲外圈2-4外，并通过螺栓固定在一起。

胫骨连接机构3包括距骨3-1、胫骨连接螺钉3-2、两个支耳3-4、端盖3-5，距骨3-1的前端向斜下方延伸形成距骨连接臂3-3与跖骨1-2中部铰接在一起，后端与弹簧盖2-1通过螺栓连接在一起。跖骨1-2中部与脚跟1-3前端的连接处左右间隔地开设有两个上、下贯穿的通孔，距骨连接臂3-3也为U形叉状，这两个叉头分别伸入两个通孔中，跖骨1-2中部、脚跟1-3前端、距骨连接臂3-3三者通过同一螺栓作为水平轴铰接在一起。弹簧盖2-1与距骨3-1之间设置有一橡胶垫2-8，穿设在连接距骨3-1和弹簧盖2-1的螺栓上，能够起到缓冲作用。

距骨3-1的顶面上设置有两个支耳3-4，胫骨连接螺钉3-2的一端通过螺栓穿设固定在两个支耳3-4之间，另一端露出用于与残疾人士的胫骨端连接。端盖3-5与胫骨连接螺钉3-2螺纹连接，将两个支耳3-4罩在端盖3-5内。胫骨连接螺钉3-2与距骨3-1之间设置有缓冲垫片3-6，起到缓冲作用，行走更舒适、延长产品使用寿命。

本实用新型利用机构中的中心弹簧和锁定钩，当人体向脚跟使力时，中心弹簧被压缩，锁定钩扣住弹簧盖将弹簧锁住，即实现储能过程。该过程完成之后，人体重心前移，脚掌先着地，受到地面给的垂直向上的力，并带动跖骨前端向上运动，由于在本实用新型中跖骨起到类似于杠杆的作用，所以跖骨后端向下运动，从而解除锁定钩的锁紧作用，中心弹簧会恢复形状，从而给予人体一个向上的力，帮助人体移动。本实用新型的踝关节假肢为纯机械式，不使用电机等复杂而笨重的机构，自重轻、成本低，残疾人士试穿形成轻便、舒适，普通残疾人士也能负担得起，为广大残疾人士带来了福音。