一种多磁极控制的义肢关节的制作方法

本发明一种多磁极控制的义肢关节涉及一种转动角度广、关节转动灵活、可固定位置的义肢关节，用于义肢和仿生机器人的研究。

背景技术：

义肢是为弥补截肢者或肢体不完全缺损的肢体而专门设计和制作装配的人工假体，它的主要作用是代替失去肢体的部分功能，使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。而如今的大部分下肢假肢的关节部分都只是简单的支撑行走，有的采用多轴电机进行角度转动，有的则无法进行转动，并不能像人类原有的关节那样灵活，将关节采用多磁极控制，可以达到转动灵活，使用更加人性化。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明设计了一种多磁极控制的义肢关节，该义肢关节不仅转动角度广、转动灵活，而且可以根据需求实时调整关节转动，改变转动方向，也可以将位置进行固定。

本发明的目的是这样实现的：

一种多磁极控制的义肢关节，其特征在于，由义肢关节外球上部(1)、义肢关节外球下部(3)、义肢关节内球(2)和磁极阵列(12)组成；

所述义肢关节外球上部(1)空腔一侧固定义肢关节内球(2)的上部，空腔以圆环的形式均匀分布着圆孔(6)，义肢关节外球上部(1)下端两侧设置两个对称的固定接口(7)。

所述义肢关节内球(2)置于义肢关节外球上部(1)与义肢关节外球下部(3)之间的空腔中，义肢关节内球(2)与肢干(8)的接口(5)位于义肢关节外球上部(1)中，采用螺纹型式固定，义肢关节内球(2)为中空球体，由四部分组成，接口(20)采用切割的方式，钢珠(17)与磁极阵列(12)可根据需要设置于义肢关节内球(2)上均匀分布的圆孔(4)。

所述义肢关节外球下部(3)为半圆形空腔，空腔从中心位置以圆环的形式均匀分布着圆孔(10)，圆形空腔上端两侧设置两个与义肢关节外球上部(1)相同位置的固定接口(9)，通过螺丝与义肢关节外球上部两侧两个对称的固定接口(6)对接，义肢关节外球下部与肢干(18)的接口(19)采用螺纹型式固定。

所述义肢关节外球上部(1)的圆孔(7)与义肢关节外球下部(3)的圆孔(10)中均匀分布着n性磁极(21)，与磁极阵列(12)带有s性磁极(13)接触。

所述磁极阵列(12)设置于义肢关节内球(2)上均匀分布的圆孔(4)内，构成磁极阵列(12)的每个电磁铁(16)由线圈(11)和铁心(14)组成，线圈(11)缠绕在铁心(14)上，铁心(14)一端带有s性磁极(13)与义肢关节外球上部(1)和外求下部(3)接触，另一端接入有安全稳定的电压接口电路(15)上，磁极阵列(12)的阵列密度可以随着对义肢关节转动灵活度的控制要求增减。

本发明的有益效果：

第一、设计圆形的义肢关节，通过电磁铁工作使义肢关节自由转动，能够更灵活的获得多方向的转动角度；

第二、由于磁极阵列中每个电磁铁采用相对独立的工作模式，接口电路可以根据要求对不同位置电磁铁通电，实现义肢关节平滑流畅的自由转动和位置固定。

附图说明

图1是本发明一种多磁极控制的义肢关节的总体结构示意图；

图2是本发明一种多磁极控制的义肢关节的透视结构示意图；

图3是本发明一种多磁极控制的义肢关节的关节内球结构示意图；

图4是本发明一种多磁极控制的义肢关节的关节外球上部结构示意图；

图5是本发明一种多磁极控制的义肢关节的关节外球下部结构示意图；

图6是本发明一种多磁极控制的义肢关节的电磁铁结构示意图；

图7是本发明一种多磁极控制的义肢关节的钢珠与电磁铁的组合分布结构示意图；

图中：1义肢关节外球上部、2义肢关节内球、3义肢关节外球下部、4义肢关节内球圆孔、5义肢关节内球与肢干接口、6义肢关节外球上部圆孔、7固定接口（义肢关节外球上部）、8上部肢干、9固定接口（义肢关节外球下部）、10义肢关节外球下部圆孔、11线圈、12磁极阵列、13s性磁极、14铁心、15接口电路、16电磁铁、17钢珠、18义肢关节外球下部与肢干接口、19下部肢干、20内球组合切割面、21n性磁极。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例的一种多磁极控制的义肢关节，结构示意图如图1所示。该义肢关节由义肢关节外球上部(1)、义肢关节内球(2)、义肢关节外球下部(3)和磁极阵列(12)组成；

所述义肢关节外球上部(1)的结构示意图如图4所示。义肢关节外球上部(1)空腔一侧固定义肢关节内球(2)的前端，义肢关节外球上部(1)后端两侧设置两个对称的固定接口(7)；

所述义肢关节内球(2)的结构示意图如图3所示。义肢关节内球(2)置于义肢关节外球上部(1)与义肢关节外球下部(3)之间的空腔中，义肢关节内球(2)与肢干(8)的接口(5)位于义肢关节外球上部(1)中，采用螺纹型式固定，义肢关节内球(2)为中空球体，由四部分组成，接口(20)采用切割的方式，钢珠(17)与磁极阵列(12)可根据需要设置于义肢关节内球(2)上均匀分布的圆孔(4)；

所述义肢关节外球下部(3)的结构示意图如图5所示。义肢关节外球下部(3)为半圆形空腔，空腔从中心位置以圆环的形式均匀分布着圆孔(4)，圆形空腔前端两侧设置两个与义肢关节外球上部(1)相同位置的固定接口(9)，通过螺丝与义肢关节外球上部两侧两个对称的固定接口(7)对接；

所述电磁铁(16)的结构示意图如图6所示。多个相同的电磁铁构成了磁极阵列(12)。

所述磁极阵列(12)的结构示意图如图7所示。磁极阵列(12)设置于义肢关节内球(2)上均匀分布的圆孔(4)内，构成磁极阵列(12)的每个电磁铁(16)由线圈(11)和铁心(14)组成，线圈(11)缠绕在铁心(14)上，铁心(14)一端带有s性磁极(13)与义肢关节外球上部(1)与义肢关节外球下部(3)接触，另一端接入有安全稳定的电压接口电路(15)上；

具体实施例二

本实施例的一种多磁极控制的义肢关节，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述义肢关节内球(2)的圆形形状，及组合方式(20)，义肢关节内球(2)上均匀分布的圆孔(4)中根据需要设置钢珠(17)和磁极阵列(12)，磁极阵列(12)中每个电磁铁(16)的线圈(11)分别接入接口电路(15)。

这种结构限定，给出了实现义肢关节转动灵活，可以更加人性化活动的具体实施方式。

技术特征：

技术总结
本发明一种多磁极控制的义肢关节涉及一种多角度转动、转动灵活、可固定位置的活动关节；该义肢关节由关节内球、关节外球上框、关节外球窝和磁极阵列组成；关节内球置于义肢关节外球上部与义肢关节外球下部之间的空腔中，电磁铁设置于义肢关节外球下部上均匀分布的圆孔内，磁极阵列中每个电磁铁线圈分别接入接口电路；本发明义肢关节的有益效果在于：第一、设计圆形的关节模块，通过磁极对关节内球中磁铁的吸引作用，使关节模块自由转动，能够更灵活的进行多方向的转动；第二、由于磁极阵列中每个电磁铁采用相对独立的工作模式，接口电路可以根据要求对不同位置电磁铁通电，实现关节模块平滑流畅的自由转动和位置固定。

技术研发人员：罗中明;周子萱;赵宏宇;辛振涛;路佳浩
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.11.06
技术公布日：2019.01.25