一种球形结构的关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢

本发明属于仿生人体假肢技术领域，具体涉及一种球形结构的关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢。

背景技术：

目前市面上涉及的踝关节假肢产品主要方形外形为主，对穿戴者来说不够自然与美观，而且目前踝关节假肢都是以轴为主要的承力元件，而人在行走过程中产生的力是非常大的，导致轴径往往较大，假肢的整体尺寸也较大；人体踝关节轴以多轴的形式组成，为了更好的提高穿戴者的使用感，多轴踝关节假肢是目前的研究主流方向，市面上也有一些多轴踝关节假肢产品，但是这些假肢的两轴空间角度固定，对于不同的截肢患者，他们的健肢的踝关节角度有所区别，导致此类产品的个性化适配度低，穿戴者患侧与常侧肢体的运动协调性差，步态不协调，面对不同路面的适应性差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种球形结构，利用沿轨道的运动来取代绕轴的运动，减少整体尺寸，结构精简，承载能力强，多轴结果，穿戴者自己进行简单的操作就能进行个性化调节踝关节运动轴的空间角度方位，从而提高穿戴者患侧与常侧肢体的运动协调性，提升假肢的环境适应性与穿戴舒适性，能应对不同路面变化的一种球形结构的关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢产品。

本发明由脚连接部a、腿连接部b、上部c、下部d、球ⅰ1、球ⅱ2、球ⅲ3、辅助板42组成，其中脚连接部a、下部d、上部c和腿连接部b自下而上顺序排列；上部c中滑块组件ⅰe的凸台ⅰ22位于腿连接部b中上盖7的长形滑槽ⅱf内，凸台ⅰ22与长形滑槽ⅱf间隙配合；上部c中滑块组件ⅰe的螺纹杆ⅰ21穿过腿连接部b中上盖7的长形滑槽ⅱf，并经螺母固接；下部d中滑块组件ⅱg的凸台ⅱ36位于脚连接部a中下盖5的长形滑槽ⅰb内，凸台ⅱ36与长形滑槽ⅰb间隙配合；下部d中滑块组件ⅱg的螺纹杆ⅱ37穿过脚连接部a中下盖5的长形滑槽ⅰb，并经螺母固接；下部d中球体组件h的球体32放置于上部c中半球壳组件f的半球壳16中，通过旋紧半球壳组件f的螺栓18，将球体32夹紧固接；球ⅰ1位于脚连接部a和下部d之间，且球ⅰ1与下部d中球体组件h的球体32下面接触，球ⅰ1由脚连接部a中下盖5的局部球形坑ⅰa限位；球ⅱ2位于腿连接部b和上部c之间，且球ⅱ2与上部c中半球壳组件f的半球壳16接触，球ⅱ2由腿连接部b中上盖7的局部球形坑ⅱe限位；球ⅲ3位于腿连接部b和上部c之间，且球ⅲ3与上部c中半球壳组件f的半球壳16接触，球ⅲ3由腿连接部b中上盖7的局部球形坑ⅲg限位。辅助板42在进行角度调节时放置于脚连接部a与腿连接部b之间。

所述的脚连接部a由连接器ⅰ4、下盖5组成，其中下盖5为空心半球状，且空心半球的开口朝上，下盖5下端中心设有立柱ⅰ6，立柱ⅰ6下端中心设有螺纹盲孔ⅰc；下盖5的右侧中部设有长形滑槽ⅰb，下盖6的内壁设有局部球形坑ⅰa，且局部球形坑ⅰa位于长形滑槽ⅰb的纵向延伸线上；连接器ⅰ4的中心设有通孔ⅰd；连接器ⅰ4经螺栓固接于下盖5的立柱ⅰ6下端。

所述的腿连接部b由上盖7、连接器ⅱ8组成，其中上盖7为空心半球状，且空心半球的开口朝下，上盖7上端中心设有立柱ⅱ9，立柱ⅱ9的上端中心设有螺纹盲孔ⅱi；上盖7的左侧下端设有缺口h,上盖7的右侧设有长形滑槽ⅱf；上盖7的内壁前后两侧对称设有局部球形坑ⅱe和局部球形坑ⅲg；连接器ⅱ8的中心设有通孔ⅱj；连接器ⅱ8经螺栓固接于上盖7的立柱ⅱ9上端。

所述的上部c由限位块ⅰ10、滑块组件ⅰe、限位块ⅱ11、半球壳组件f、弹簧ⅰ12、弹簧ⅱ13组成，其中滑块组件ⅰe由螺纹杆ⅰ21、凸台ⅰ22和凸型块ⅰ23组成，螺纹杆ⅰ21、凸台ⅰ22和凸型块ⅰ23自上而下排列并固接；半球壳组件f由立板ⅰ14、立板ⅱ15、半球壳16、杆对17和螺栓18组成，其中半球壳16右侧下面设有缺口ⅰ19，半球壳16左侧中间设有左缺口20，杆对17的两个杆右端分别固接于半球壳16左侧下面、左缺口20的前后两侧，杆对17的两个杆左端由螺栓18连接，半球壳16的最大弧度略微超过球心；立板ⅰ14和立板ⅱ15前后平行设置，立板ⅰ14和立板ⅱ15之间形成凸字形轨道；立板ⅰ14和立板ⅱ15下面固接于半球壳16右部上面；限位块ⅰ10由横块ⅰ24和竖块ⅰ25组成，横块ⅰ24右部下面固接于竖块ⅰ25顶端；限位块ⅱ11由横块ⅱ26和竖块ⅱ27组成，横块ⅱ26左部下面固接于竖块ⅱ27顶端；限位块ⅰ10、弹簧ⅰ12、滑块组件ⅰe的凸型块ⅰ23、弹簧ⅱ13和限位块ⅱ11自右至左顺序排列，且位于立板ⅰ14和立板ⅱ15之间；其中限位块ⅰ10的竖块ⅰ25固接于立板ⅰ14和立板ⅱ15的右下端；限位块ⅱ11的竖块ⅱ27固接于立板ⅰ14和立板ⅱ15的左上端；滑块组件ⅰe的凸型块ⅰ23与立板ⅰ14和立板ⅱ15之间的凸字形轨道滑动连接。

所述的下部d由滑块组件ⅱg、限位块ⅲ28、球体组件h、限位块ⅳ29、弹簧ⅲ30和弹簧ⅳ31组成，其中滑块组件ⅱg由凸型块ⅱ35、凸台ⅱ36和螺纹杆ⅱ37组成，凸型块ⅱ35、凸台ⅱ36和螺纹杆ⅱ37自下而上排列并固接；球体组件h由球体32、立板ⅲ33和立板ⅳ34组成，立板ⅲ33和立板ⅳ34左右平行设置，立板ⅲ33和立板ⅳ34之间形成凸字形轨道；立板ⅲ33和立板ⅳ34下面固接于球体32右部上面；限位块ⅲ28由横块ⅲ38和竖块ⅲ39组成，横块ⅲ38固接于竖块ⅲ39顶端；限位块ⅳ29由横块ⅳ40和竖块ⅳ41组成，横块ⅳ40固接于竖块ⅳ41顶端；限位块ⅲ28、弹簧ⅲ30、滑块组件ⅱg的凸型块ⅱ35、弹簧ⅳ31和限位块ⅳ29自前至后顺序排列，且位于立板ⅲ33和立板ⅳ34之间；其中限位块ⅲ28的竖块ⅲ39固接于立板ⅲ33和立板ⅳ34的后端；限位块ⅳ29的竖块ⅳ41固接于立板ⅲ33和立板ⅳ34的前端；滑块组件ⅱg的凸型块ⅱ35与立板ⅲ33和立板ⅳ34之间的凸字形轨道滑动连接。

本发明的关节轴角度调节过程如下：

1.将辅助板42放置于脚连接部a与腿连接部b之间；

2.松开螺栓18；

3.松开螺纹杆ⅰ21上的螺母；

4.保持脚连接部a不动，水平旋转腿连接部b，带动上部c一起水平旋转到一个合适的位置，等效于完成踝关节轴水平角度的调节；

5.沿长形滑槽ⅱf转动滑块组件ⅰe，带动上部c沿长形滑槽ⅱf转动到合适的位置，等效于完成踝关节轴竖直角度的调节；

6.锁紧螺纹杆ⅰ21上的螺母，等效于踝关节轴的角度调节完毕；

7.松开螺纹杆ⅱ37上的螺母；

8.保持腿连接部b不动，水平旋转脚连接部a，带动下部d一起水平旋转到一个合适的位置，等效于完成距下关节轴水平角度的调节；

9.沿长形滑槽ⅰb转动滑块组件ⅱg，带动下部d沿长形滑槽ⅰb转动到合适的位置，等效于完成距下关节轴竖直角度的调节；

10.锁紧螺纹杆ⅱ37上的螺母，等效于距下关节轴的角度调节完毕；

11.旋紧螺栓18，使半球壳16夹紧球体32；

12.取出辅助板42。

到此为止，关节轴角度调节完毕。

本发明的有益效果在于：

本发明在外形上采用球形，更加的美观与接近人体踝关节；运动方面采用沿轨道的滑动来代替了传统绕轴类的转动，利用球体进行受力取代了以往的轴的受力方式，大大的提高承载能力；角度调节方面的设计也更加的简便，穿戴者只需要转动外部零件就可以实现关节轴的角度调节；由于没有了轴类零件，起角度调节作用的零件都由球壳盖代替，所以所需的零件数目很少，结够非常简洁；使用前可以先测量人体健肢一侧踝关节处的关节角度，然后自行对此假肢产品的关节轴进行角度调节，直到达到最优的穿戴使用效果。此发明可以大程度的改善踝关节假肢产品结构复杂，配适度低、适应性差，穿戴者能耗大的问题。

附图说明

图1为球形结构的关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢的立体图

图2为球形结构的关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢的剖视图

图3为脚连接部a的立体图

图4为下盖5的俯视立体图

图5为下盖5的仰视立体图

图6为下盖5的剖视图

图7为连接器ⅰ4的立体图

图8为腿连接部b的立体图

图9为上盖7的俯视立体图

图10为上盖7的仰视立体图

图11为上盖7的剖视图

图12为连接器ⅱ9的立体图

图13为上部c的立体图

图14为上部c的剖视图

图15为半球壳组件f的立体图(一)

图16为半球壳组件f的立体图(二)

图17为滑块组件ⅰe的立体图

图18为限位块ⅰ10的立体图

图19为限位块ⅱ11的立体图

图20为下部d的立体图

图21为下部d的剖视图

图22为球体组件h的立体图

图23为滑块组件ⅱg的立体图

图24为限位块ⅲ28的立体图

图25为限位块ⅳ29的立体图

图26为安装辅助板42时球形结构的关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢的立体图

图27为辅助板42的立体图

其中：a.脚连接部b.腿连接部c.上部d.下部e.滑块组件ⅰf.半球壳组件g.滑块组件ⅱh.球体组件1.球ⅰ2.球ⅱ3.球ⅲ4.连接器ⅰ5.下盖6.立柱ⅰ7.上盖8.连接器ⅱ9.立柱ⅱ10.限位块ⅰ11.限位块ⅱ12.弹簧ⅰ13.弹簧ⅱ14.立板ⅰ15.立板ⅱ16.半球壳17.杆对18.螺栓19.缺口ⅰ20.左缺口21.螺纹杆ⅰ22.凸台ⅰ23.凸型块ⅰ24.横块ⅰ25.竖块ⅰ26.横块ⅱ27.竖块ⅱ28.限位块ⅲ29.限位块ⅳ30.弹簧ⅲ31.弹簧ⅳ32.球体33.立板ⅲ34.立板ⅳ35.凸型块ⅱ36.凸台ⅱ37.螺纹杆ⅱ38.横块ⅲ39.竖块ⅲ40.横块ⅳ41.竖块ⅳ42.辅助板a.局部球形坑ⅰb.长形滑槽ⅰc.螺纹盲孔ⅰd.通孔ⅰe.局部球形坑ⅱf.长形滑槽ⅱg.局部球形坑ⅲh.缺口i.螺纹盲孔ⅱj.通孔ⅱ

具体实施方式

下面结合附图描述本发明。

如图1、图2、图26、图27所示，本发明由脚连接部a、腿连接部b、上部c、下部d、球ⅰ1、球ⅱ2、球ⅲ3、辅助板42组成，其中脚连接部a、下部d、上部c和腿连接部b自下而上顺序排列；上部c中滑块组件ⅰe的凸台ⅰ22位于腿连接部b中上盖7的长形滑槽ⅱf内，凸台ⅰ22与长形滑槽ⅱf间隙配合；上部c中滑块组件ⅰe的螺纹杆ⅰ21穿过腿连接部b中上盖7的长形滑槽ⅱf，并经螺母固接；下部d中滑块组件ⅱg的凸台ⅱ36位于脚连接部a中下盖5的长形滑槽ⅰb内，凸台ⅱ36与长形滑槽ⅰb间隙配合；下部d中滑块组件ⅱg的螺纹杆ⅱ37穿过脚连接部a中下盖5的长形滑槽ⅰb，并经螺母固接；下部d中球体组件h的球体32放置于上部c中半球壳组件f的半球壳16中，通过旋紧半球壳组件f的螺栓18，将球体32夹紧固接；球ⅰ1位于脚连接部a和下部d之间，且球ⅰ1与下部d中球体组件h的球体32下面接触，球ⅰ1由脚连接部a中下盖5的局部球形坑ⅰa限位；球ⅱ2位于腿连接部b和上部c之间，且球ⅱ2与上部c中半球壳组件f的半球壳16接触，球ⅱ2由腿连接部b中上盖7的局部球形坑ⅱe限位；球ⅲ3位于腿连接部b和上部c之间，且球ⅲ3与上部c中半球壳组件f的半球壳16接触，球ⅲ3由腿连接部b中上盖7的局部球形坑ⅲg限位。辅助板42在进行角度调节时放置于脚连接部a与腿连接部b之间。

如图3至图7所示，所述的脚连接部a由连接器ⅰ4、下盖5组成，其中下盖5为空心半球状，且空心半球的开口朝上，下盖5下端中心设有立柱ⅰ6，立柱ⅰ6下端中心设有螺纹盲孔ⅰc；下盖5的右侧中部设有长形滑槽ⅰb，下盖6的内壁设有局部球形坑ⅰa，且局部球形坑ⅰa位于长形滑槽ⅰb的纵向延伸线上；连接器ⅰ4的中心设有通孔ⅰd；连接器ⅰ4经螺栓固接于下盖5的立柱ⅰ6下端。

如图8至图12所示，所述的腿连接部b由上盖7、连接器ⅱ8组成，其中上盖7为空心半球状，且空心半球的开口朝下，上盖7上端中心设有立柱ⅱ9，立柱ⅱ9的上端中心设有螺纹盲孔ⅱi；上盖7的左侧下端设有缺口h,上盖7的右侧设有长形滑槽ⅱf；上盖7的内壁前后两侧对称设有局部球形坑ⅱe和局部球形坑ⅲg；连接器ⅱ8的中心设有通孔ⅱj；连接器ⅱ8经螺栓固接于上盖7的立柱ⅱ9上端。

如图13至图19所示，所述的上部c由限位块ⅰ10、滑块组件ⅰe、限位块ⅱ11、半球壳组件f、弹簧ⅰ12、弹簧ⅱ13组成，其中滑块组件ⅰe由螺纹杆ⅰ21、凸台ⅰ22和凸型块ⅰ23组成，螺纹杆ⅰ21、凸台ⅰ22和凸型块ⅰ23自上而下排列并固接；半球壳组件f由立板ⅰ14、立板ⅱ15、半球壳16、杆对17和螺栓18组成，其中半球壳16右侧下面设有缺口ⅰ19，半球壳16左侧中间设有左缺口20，杆对17的两个杆右端分别固接于半球壳16左侧下面、左缺口20的前后两侧，杆对17的两个杆左端由螺栓18连接，半球壳16的最大弧度略微超过球心；立板ⅰ14和立板ⅱ15前后平行设置，立板ⅰ14和立板ⅱ15之间形成凸字形轨道；立板ⅰ14和立板ⅱ15下面固接于半球壳16右部上面；限位块ⅰ10由横块ⅰ24和竖块ⅰ25组成，横块ⅰ24右部下面固接于竖块ⅰ25顶端；限位块ⅱ11由横块ⅱ26和竖块ⅱ27组成，横块ⅱ26左部下面固接于竖块ⅱ27顶端；限位块ⅰ10、弹簧ⅰ12、滑块组件ⅰe的凸型块ⅰ23、弹簧ⅱ13和限位块ⅱ11自右至左顺序排列，且位于立板ⅰ14和立板ⅱ15之间；其中限位块ⅰ10的竖块ⅰ25固接于立板ⅰ14和立板ⅱ15的右下端；限位块ⅱ11的竖块ⅱ27固接于立板ⅰ14和立板ⅱ15的左上端；滑块组件ⅰe的凸型块ⅰ23与立板ⅰ14和立板ⅱ15之间的凸字形轨道滑动连接。

如图20至图25所示，所述的下部d由滑块组件ⅱg、限位块ⅲ28、球体组件h、限位块ⅳ29、弹簧ⅲ30和弹簧ⅳ31组成，其中滑块组件ⅱg由凸型块ⅱ35、凸台ⅱ36和螺纹杆ⅱ37组成，凸型块ⅱ35、凸台ⅱ36和螺纹杆ⅱ37自下而上排列并固接；球体组件h由球体32、立板ⅲ33和立板ⅳ34组成，立板ⅲ33和立板ⅳ34左右平行设置，立板ⅲ33和立板ⅳ34之间形成凸字形轨道；立板ⅲ33和立板ⅳ34下面固接于球体32右部上面；限位块ⅲ28由横块ⅲ38和竖块ⅲ39组成，横块ⅲ38固接于竖块ⅲ39顶端；限位块ⅳ29由横块ⅳ40和竖块ⅳ41组成，横块ⅳ40固接于竖块ⅳ41顶端；限位块ⅲ28、弹簧ⅲ30、滑块组件ⅱg的凸型块ⅱ35、弹簧ⅳ31和限位块ⅳ29自前至后顺序排列，且位于立板ⅲ33和立板ⅳ34之间；其中限位块ⅲ28的竖块ⅲ39固接于立板ⅲ33和立板ⅳ34的后端；限位块ⅳ29的竖块ⅳ41固接于立板ⅲ33和立板ⅳ34的前端；滑块组件ⅱg的凸型块ⅱ35与立板ⅲ33和立板ⅳ34之间的凸字形轨道滑动连接。