CN211095004U - 助力式膝关节假肢 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种助力式膝关节假肢，包括大腿连接件、小腿连接件、与大腿连接件相连的上关节组件、与小腿连接件相连的下关节组件和驱动上关节组件与下关节组件发生相对转动的助力机构，助力机构包括用于放大力矩并产生膝关节驱动力的谐波减速机、用于驱动谐波减速机的驱动轴、与驱动轴相连以驱动驱动轴转动的驱动电机，谐波减速机包括波形发生器、柔轮和刚轮，波形发生器与驱动轴相连，柔轮与下关节组件相连，刚轮与上关节组件相连。本实用新型的助力式膝关节假肢，在转动连接的上关节组件与下关节组件之间，设有谐波减速机，谐波减速机对力矩进行放大，降低安装假肢一侧髋关节的输出力矩，使截肢患者能够长时间保持对称自然的步态行走。

Description

助力式膝关节假肢

技术领域

本实用新型属于人体仿生假肢技术领域，更具体地说，是涉及一种助力式膝关节假肢。

背景技术

肢体的缺失给残疾人的生活和工作带来诸多不便，为帮助下肢截肢患者恢复基本的行走功能，通常在患者截肢位置处安装假肢。近年来，假肢技术取得了很大进步。为了使患者有更好的行走体验，使患者在行走的过程中，能够实现基本的弯腿和伸腿功能，下肢假肢通常在位于人体膝关节的位置设有可弯曲与伸展运动的假肢膝关节。常见的假肢膝关节主要为被动型和半主动型假肢膝关节，普遍采用复杂结构的气压/液压阻尼***模拟人体肌肉-肌腱组织，再依靠下肢残肢带动假肢膝关节运动，由于上述假肢膝关节动力不足，在能量提供方面存在缺陷，使穿戴假肢膝关节产品的下肢截肢患者在平地行走所消耗的能量比健康人高出60％，并且其安装假肢一侧髋关节的输出力矩是健康人的三倍，造成穿戴假肢的截肢患者能量消耗较大、步态不自然，难以实现对称步态和高效自然行走，长时间穿戴还会使截肢者产生疲劳感，从而不能长时间正常行走。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种助力式膝关节假肢，旨在解决现有技术中存在的假肢结构复杂，假肢膝关节驱动力不足，难以实现对称步态和长时间正常行走的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种助力式膝关节假肢，包括用于连接截肢患者膝上残余下肢的大腿连接件、用于连接人工脚的小腿连接件、与所述大腿连接件相连的上关节组件和与所述小腿连接件相连的下关节组件，所述上关节组件与所述下关节组件转动相连；所述助力式膝关节假肢还包括用于驱动所述上关节组件与所述下关节组件发生相对转动以使所述大腿连接件与所述小腿连接件进行弯曲与伸展运动的助力机构，所述助力机构包括用于放大力矩并产生膝关节驱动力的谐波减速机、用于驱动所述谐波减速机的驱动轴、与所述驱动轴相连以带动所述驱动轴转动的驱动电机，所述谐波减速机包括波形发生器、与所述波形发生器相连的柔轮和与所述柔轮相连的刚轮，所述谐波减速机与所述上关节组件相连，所述谐波减速机的力矩输入端与所述驱动轴相连，所述谐波减速机的力矩输出端与所述下关节组件相连。

进一步地，所述上关节组件包括并排且间隔设置的第一关节座和第二关节座，所述第一关节座与所述第二关节座之间形成有用于容置所述谐波减速机的容置空间，所述谐波减速机容置于所述容置空间中；所述谐波减速机包括与所述驱动轴相连的波形发生器、与所述波形发生器相连的柔轮和与所述柔轮相连的刚轮，所述刚轮的两侧分别固定于所述第一关节座和所述第二关节座上，所述第一关节座上开设有用于供所述柔轮与所述下关节组件相连的槽孔，所述柔轮与所述下关节组件相连；所述驱动轴的一端与所述第二关节座转动连接，所述驱动轴的另一端伸出所述槽孔并与所述下关节组件转动连接。

进一步地，所述下关节组件包括设置于所述第一关节座外侧的第一关节臂和设置于所述第二关节座外侧的第二关节臂，所述驱动轴的另一端与所述第一关节臂转动连接，且所述第一关节臂的上部与所述柔轮固定连接，所述第二关节臂的上部与所述第二关节座转动相连，所述第一关节臂与所述第二关节臂的下部相连。

进一步地，所述第二关节臂上分别设有用于限定该第二关节臂转动位置的正限位开关和负限位开关。

进一步地，所述助力式膝关节假肢还包括用于放大力矩的传动机构，所述传动机构包括设置于所述驱动电机输出轴上的主动带轮、设置于所述驱动轴上的从动带轮、以及连接于所述主动带轮和所述从动带轮上的同步带。

进一步地，所述传动机构还包括用于调节所述同步带张紧程度的张紧机构，所述张紧机构包括安装于所述第一关节臂上的张紧轴、以及转动安装于所述张紧轴上并压于所述同步带上的张紧滚轮。

进一步地，所述第一关节臂的内侧设有第一凹槽，所述第二关节臂的内侧设有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽配合形成用于容置所述驱动电机的容置腔，所述驱动电机置于所述容置腔中，所述第一关节臂上开设有供所述驱动电机的输出轴伸出所述容置腔的轴孔。

进一步地，所述助力式膝关节假肢还包括用于保护所述传动机构的保护罩，所述保护罩罩于所述第一关节臂的外侧面上，所述传动机构置于所述保护罩内。

进一步地，所述助力式膝关节假肢还包括用于测量膝关节转动角度的电位计，所述电位计设置于所述上关节组件与所述下关节组件的铰接部位。

进一步地，所述助力式膝关节假肢还包括用于测量膝关节转动角度的电机编码器，所述电机编码器与所述驱动电机相连。

本实用新型提供的助力式膝关节假肢的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型提供的助力式膝关节假肢，在转动连接的上关节组件与所述下关节组件之间，设置有具有谐波减速机的助力机构，通过驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴驱动谐波减速机。在谐波齿轮减速传动过程中，谐波减速机的力矩输出端可对力矩进行放大，给假肢膝关节提供足够的瞬时驱动力，使连接于柔轮上的下关节组件与连接于刚轮上的上关节组件发生相对转动，完成大腿连接件与小腿连接件之间的弯曲与伸展运动。则在使用时，由于谐波减速机传动比大、传动平稳、无冲击、无噪音以及运动精度高，该假肢膝关节可提供足够大的助力及瞬时功率供人体正常行走，从而减少了截肢患者在平地行走所消耗的能量，并降低了截肢患者安装假肢一侧髋关节的输出力矩，使截肢患者能够长时间保持对称且自然的步态进行高效地行走。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的助力式膝关节假肢的立体结构示意图；

图2为图1中局部放大的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的助力式膝关节假肢的***结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的安装有助力式膝关节假肢的剖视的结构示意图一；

图5为本实用新型实施例提供的安装有助力式膝关节假肢的剖视的结构示意图二。

其中，图中各附图主要标记：

1-人工脚；2-小腿连接件；3-上关节组件；31-第一关节座；311-槽孔；32-第二关节座；

4-下关节组件；41-第一关节臂；411-第一凹槽；412-轴孔；42-第二关节臂；421-第二凹槽；

5-驱动轴；6-谐波减速机；61-波形发生器；62-柔轮；63-刚轮；7-驱动电机；

8-传动机构；81-主动带轮；82-从动带轮；83-同步带；

9-张紧机构；91-张紧轴；92-张紧滚轮；

10-保护罩；20-电位计；30-电机编码器；40-连接接头。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请一并参阅图1至图5，现对本实用新型提供的助力式膝关节假肢进行说明。本实用新型提供的助力式膝关节假肢，包括用于连接截肢患者膝上残余下肢的大腿连接件1、用于连接人工脚1的小腿连接件2、与大腿连接件1相连的上关节组件3和与小腿连接件2相连的下关节组件4，上关节组件3与下关节组件4转动相连，以使助力式膝关节假肢在行走时能够进行弯曲与伸展运动。助力式膝关节假肢还包括用于驱动上关节组件3与下关节组件4发生相对转动以使大腿连接件1与小腿连接件2进行弯曲与伸展运动的助力机构，助力机构包括用于放大力矩并产生膝关节驱动力的谐波减速机6、用于驱动谐波减速机6的驱动轴5、与驱动轴5相连以驱动驱动轴5转动的驱动电机7，谐波减速机6(刚轮63)与上关节组件3相连，谐波减速机6的力矩输入端(波形发生器61)与驱动轴5相连，谐波减速机6的力矩输出端(柔轮62)与下关节组件相连，通过谐波减速机6对驱动电机的输出力矩进行放大，谐波减速机6传动比大、传动平稳、无冲击、无噪音以及运动精度高，便于实现假肢膝关节的传动，减少驱动电机7直接驱动的冲击与震动，以较好地帮助截肢患者实现对称步态行走，并使截肢者行走时能够保持人体自然步态。

本实用新型提供的助力式膝关节假肢的基本工作原理：将大腿连接件1连接于截肢患者膝上残余下肢部分，将小腿连接件2连接于人工脚1上，驱动电机7带动驱动轴5转动，驱动轴5驱动波形发生器61转动，波形发生器61上装配的柔性轴承使柔轮62(柔性齿轮)产生可控弹性变形，并且柔轮62(柔性齿轮)与刚轮63(刚性齿轮)相啮合以产生谐波齿轮减速传动。在谐波齿轮减速传动过程中，驱动电机7的驱动力可以通过谐波减速机6进行力矩放大，给假肢膝关节提供足够的动力，产生膝关节驱动力，使连接于柔轮62的下关节组件4与连接于刚轮63的上关节组件3发生相对转动以使大腿连接件1与小腿连接件2进行弯曲与伸展运动，能够在假肢膝关节处提供足够人体正常行走的驱动力，从而减少了患者在平地行走所消耗的能量，降低了安装假肢一侧髋关节的输出力矩。同时，假肢膝关节主动助力机构部分采用驱动电机7驱动的谐波减速机6，使下关节组件4与上关节组件3发生相对转动，从而使大腿连接件1与小腿连接件2平稳地完成弯曲与伸展运动，谐波减速机6传动比大、传动平稳、无冲击、无噪音以及运动精度高，便于实现假肢膝关节的传动，以较好地帮助截肢患者实现对称步态行走，并使截肢者行走时能够保持人体自然步态。

在截肢患者穿戴本实用新型的动力膝关节行走过程中，假肢膝关节的正常工作流程如下：

(1)在假肢人工脚1的脚跟与地面接触之前，驱动电机7产生旋转力矩，克服假肢膝关节的惯性力、重力及摩擦力而带动假肢膝关节的小腿连接件2相对于大腿连接件1进行摆动。

(2)假肢人工脚1的脚跟与地面接触后，进入行走的支撑相初期，假肢人工脚1的脚跟触底，此时假肢膝关节的驱动力矩增加，使小腿连接件2产生前进的推力。

(3)在行走的支撑相中期，假肢膝关节的驱动力矩逐渐减少。

(4)在行走的支撑相末期，假肢膝关节的驱动力矩变化较少，保持稳定。

(5)在跖屈蹬地后，假肢膝关节进入行走的摆动项初期。此时，假肢人工脚1的脚趾离地假肢膝关节在驱动电机7带动下进入摆动弯曲状态，踝关节恢复到自然状态。

(6)在行走的摆动相中后期，假肢膝关节由弯曲角度最大的状态开始摆动伸展。

根据本实用新型设计的动力助力式膝关节假肢装置，通过驱动电机7驱动谐波减速机6的结构来向假肢膝关节提供足够且稳定的驱动力，模拟实现正常步行的生物力学参数，使该动力助力式膝关节假肢在能满足截肢患者正常步态行走前的提下，能够保持人体自然步态。并且，该动力助力式膝关节假肢结构紧凑、重量轻、体积小，有助于减少截肢患者行走所需要的能量消耗，减轻患者正常关节在正常行走过程中所承受的压力，使截肢患者能够长时间保持对称步态进行高效自然行走，而且使截肢患者不仅较容易完成上、下楼梯和蹲、起等日常基本动作，还可为截肢患者实现负重行走、起立坐下和跑跳等复杂动作。

本实用新型提供的助力式膝关节假肢，与现有技术相比，在转动连接的上关节组件3与下关节组件4之间，设置有具有谐波减速机6的助力机构，通过驱动电机7带动驱动轴5转动，驱动轴5平稳地无冲击地驱动波形发生器61转动，波形发生器61上装配的柔轮62产生可控弹性变形，柔轮62并与刚轮63相啮合以产生谐波齿轮减速传动。在谐波齿轮减速传动过程中，谐波减速机6可对力矩进行放大，给假肢膝关节提供足够的驱动力，使连接于柔轮62上的下关节组件4与连接于刚轮63上的上关节组件3发生相对转动，完成大腿连接件1与小腿连接件2之间的弯曲与伸展运动。则在使用时，由于谐波减速机6传动比大、传动平稳、无冲击、无噪音以及运动精度高，该假肢膝关节可提供足够的能量供人体正常行走，从而减少了截肢患者在平地行走所消耗的能量，并降低了安装假肢一侧髋关节的输出力矩，实现截肢患者能够长时间保持对称步态进行高效自然地行走。并且，该动力助力式膝关节假肢结构紧凑、重量轻、体积小，有助于减少截肢患者行走所需要的能量消耗，减轻患者正常关节在正常行走使所承受的压力，不仅使截肢患者较容易完成上、下楼梯和蹲、起等日常基本动作，还可为截肢患者实现负重行走、起立坐下和跑跳等复杂动作。

具体地，大腿连接件1和小腿连接件2分别采用假肢标准连接接头40与上关节组件3和下关节组件4连接，以便于定制更换，实现了可根据截肢患者个体差异和使用目的的不同而进行个性化定制。并且，大腿连接件1包括用于容置截肢患者膝上残余部的大腿接受腔(图中未示出)，大腿接受腔上端连接到截肢患者膝上残余部分，实现残肢与假肢之间牢固连接。大腿接受腔的下端通过标准接头与大腿连接件1连接。其中，大腿接受腔可根据不同患者进行定制，以满足不同截肢患者的使用需求。小腿连接件2也可根据不同截肢患者的需求，进行更换不同长度的小腿连接件2，以适应不同腿长的截肢患者。

优选地，波形发生器61置于驱动轴5轴向方向的中部位置，并且驱动轴5通过销轴与波形发生器61连接，使受力均匀，结构紧凑，以使驱动轴5稳定高效地对波形发生器61进行驱动，保证膝关节助力机构对膝关节进行稳定驱动。

具体地，电机驱动器(图中未示出)和传感器采集卡(图中未示出)通过四个螺钉固定在电机驱动器固定件上，控制器安装壳通过螺钉孔固定于电机驱动器固定件上。驱动电机7通过电机辅助固定件和固定于控制器安装壳上。使用时，电机驱动器与控制器安装壳中的控制器进行电性连接，通过控制器控制电机驱动器驱动驱动电机7工作，并通过传感器采集卡对驱动电机7的运行参数进行采集。

进一步地，请一并参阅图3及图4，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，上关节组件3包括并排且间隔设置的第一关节座31和第二关节座32，第一关节座31与第二关节座32之间形成有用于容置谐波减速机6的容置空间，谐波减速机6容置于容置空间中；谐波减速机6包括与驱动轴5相连的波形发生器61、与波形发生器61相连的柔轮62和与柔轮62相连的刚轮63，刚轮63与上关节组件3相连，且刚轮63的两侧分别固定于第一关节座31和第二关节座32上，第一关节座31上开设有用于供柔轮62与下关节组件4相连的槽孔311，柔轮62与下关节组件4相连，以驱动下关节组件4相对上关节组件3发生相对转动。驱动轴5的一端通过轴承与第二关节座32转动连接，驱动轴5的另一端伸出槽孔311并与下关节组件4通过轴承转动连接。

本实施例中，上关节组件3包括并排且间隔设置的第一关节座31和第二关节座32，第一关节座31与第二关节座32之间形成有用于容置谐波减速机6的容置空间，谐波减速机6容置于容置空间中，结构紧凑，减小助力式膝关节假肢的整体体积，并避免谐波减速机6发生卷入衣物或肢体的风险，方便地实现假肢膝关节间的运动传递，在保证安全性的同时，具有较高的运动传递效率以及较稳定的工作性能。并且，膝关节驱动部分采用将谐波减速机6结构，在能满足截肢患者能够通过膝关节正常行走的情况下，相对于气压或者液压驱动结构具有结构紧凑、轻量便捷的特点。

进一步地，请一并参阅图3及图4，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，下关节组件4包括设置于第一关节座31外侧的第一关节臂41和设置于第二关节座32外侧的第二关节臂42，驱动轴5的另一端伸出槽孔311并与第一关节臂41通过轴承转动连接，且第一关节臂41上的部与柔轮62固定连接，第二关节臂42上的部通过轴承转动设置于第二关节座32外端面上，第一关节臂41与第二关节臂42的下部相连。

本实施例中，谐波减速机6和驱动轴5置于第一关节座31与第二关节座32之间形成的容置空间中，并且驱动轴5的两端分别与第一关节臂41和第二关节座32通过轴承转动连接，谐波减速机6的刚轮63的两侧分别固定于第一关节座31和第二关节座32上，谐波减速机6的柔轮62与第一关节臂41上的部固定连接，第二关节臂42上的部通过轴承转动设置于第二关节座32外端面上，第一关节臂41与第二关节臂42的下部相连，使整个助力式膝关节假肢及其驱动结构保持两侧的一致性，结构更加紧凑，受力更加均匀稳定，便于实现假肢膝关节的传动，以较好地帮助截肢患者实现对称步态行走，并使截肢者行走时能够保持人体自然步态。

进一步地，请一并参阅图3、图4、及图5，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，第二关节臂42上分别设有用于限定该第二关节臂42转动位置的正限位开关和负限位开关。使用时，将正限位开关和负限位开关分别与控制驱动电机7的控制器电性连接，以通过正限位开关和负限位开关对第二关节臂42转动的极限位置进行限定，以保证助力式膝关节假肢安全可靠的同时，实现了假肢的智能化控制，操作简单，方便实用。

进一步地，请一并参阅图3及图4，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，助力式膝关节假肢还包括用于放大力矩的传动机构8，传动机构8包括设置于驱动电机7输出轴上的主动带轮81、设置于驱动轴5上的从动带轮82、以及连接于主动带轮81和从动带轮82上的同步带83。

使用时，驱动电机7驱动主动带轮81转动，主动带轮81通过同步带83带动从动带轮82转动，从动带轮82带动驱动轴5旋转，从而通过驱动轴5驱动波形发生器61转动，波形发生器61上装配的柔性轴承使柔轮62(柔性齿轮)产生可控弹性变形，并且柔轮62(柔性齿轮)与刚轮63(刚性齿轮)相啮合以产生谐波齿轮减速传动。在谐波齿轮减速传动过程中，驱动电机7的驱动力可以通过谐波减速机6进行力矩放大，给假肢膝关节提供足够的动力，产生膝关节驱动力，使连接于柔轮62的第一关节臂41和转动连接于第二关节座32外端面上的第二关节臂42，与连接于刚轮63的上关节组件3(第一关节座31及第二关节座32)发生相对转动，以使大腿连接件1与小腿连接件2进行弯曲与伸展运动，能够在假肢膝关节处提供足够人体正常行走的驱动力，从而减少了患者在平地行走所消耗的能量，降低了安装假肢一侧髋关节的输出力矩。并且，驱动轴5的两端分别通过轴承与第二关节座32和第一关节臂41铰接，提高了助力式膝关节假肢结构的紧凑与稳固性，使整个助力式膝关节假肢及其驱动结构保持两侧的一致性，受力更加均匀稳定，便于实现假肢膝关节的传动，较好地帮助截肢患者实现对称步态行走，并使截肢者行走时能够保持人体自然步态。

本实例中，通过同步带83传动机构8将驱动电机7的驱动力传动至驱动轴5上，利用同步带83传动机构8对驱动电机7输出的力矩进行放大，提高助力机构对假肢膝关节的驱动力，可提供足够的能量供人体正常行走，从而减少了患者在平地行走所消耗的能量，并降低了安装假肢一侧髋关节的输出力矩，实现截肢患者能够长时间保持对称步态进行高效自然的行走。并且，通过同步带83传动机构8与驱动轴5的配合，使驱动电机7与谐波减速机6进行并联排布，进一步减小了助力式膝关节假肢外形轮廓尺寸，使助力式膝关节假肢整体结构紧凑，在满足截肢患者能够通过膝关节正常行走的情况下，相对于气压或者液压驱动结构具有穿戴行走较轻松便捷的特点。

进一步地，请一并参阅图3及图4，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，传动机构8还包括用于调节同步带83张紧程度的张紧机构9，张紧机构9包括位置可调整地安装于第一关节臂41上的张紧轴91、以及转动安装于张紧轴91上并压于同步带83上的张紧滚轮92。

本实施例中，在第一关节臂41上设有用于调节同步带83张紧程度的张紧机构9，可通过张紧机构9根据不同截肢患者使用需求对同步带83进行松紧调节，以助力式膝关节假肢达到最佳的助力行走使用效果，并可避免同步带83在力矩传递的过程中发生松弛甚至脱落，影响助力式膝关节假肢的正常使用。

进一步地，请一并参阅图3及图4，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，第一关节臂41的内侧设有第一凹槽411，第二关节臂42的内侧设有第二凹槽421，第一凹槽411与第二凹槽421配合形成用于容置驱动电机7的容置腔，驱动电机7置于容置腔中，第一关节臂41上开设有供驱动电机7的输出轴伸出容置腔的轴孔412。

本实施例中，将驱动电机7容置于由第一凹槽411与第二凹槽421配合形成的容置腔中，既使得结构紧凑，减小助力式膝关节假肢整体体积，又可避免驱动电机7发生卷入衣物或肢体的风险，方便地实现假肢膝关节间的运动传递，在保证安全性的同时，具有较高的运动传递效率以及较稳定的工作性能。

进一步地，请一并参阅图1至图4，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，助力式膝关节假肢还包括用于保护传动机构8的保护罩10，保护罩10罩于第一关节臂41的外侧面上，传动机构8置于保护罩10内。本实施例中，在第一关节臂41的外侧面上设有保护罩10，并将同步带83传动机构8置于保护罩10内，既使助力式膝关节假肢外部轮廓协调美观，又使得助力式膝关节假肢结构紧凑，减小助力式膝关节假肢整体体积，方便地实现假肢膝关节间的运动传递，在保证安全性的同时，具有较高的运动传递效率以及较稳定的工作性能。并且，保护罩10的设置，不仅可避免同步带83发生卷入衣物或肢体的风险，还可防止同步带83在运行时触碰异物影响正常工作甚至发生损毁。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，助力式膝关节假肢还包括用于测量膝关节转动角度的电位计20，电位计20设置于上关节组件3与下关节组件4的铰接部位。在使用时，将电位计20与控制驱动电机7的控制器电性连接，以通过电位计20对膝关节转动角度进行测量，通过控制器模拟实现正常步行的生物力学参数，实现截肢患者能够长时间保持对称步态进行高效自然的行走。并且，在保证助力式膝关节假肢精确运行的同时，实现了假肢的智能化控制，操作简单，方便实用。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的助力式膝关节假肢的一种具体实施方式，助力式膝关节假肢还包括用于测量膝关节转动角度的电机编码器30，电机编码器30与驱动电机7的输出轴相连。在使用时，将电机编码器30与控制驱动电机7的控制器电性连接，以通过电机编码器30对驱动电机7的转动角度进行测量，通过控制器模拟实现正常步行的生物力学参数，实现截肢患者能够长时间保持对称步态进行高效自然的行走。并且，在保证助力式膝关节假肢精确运行的同时，实现了假肢的智能化控制，操作简单，方便实用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种助力式膝关节假肢，包括用于连接截肢患者膝上残余下肢的大腿连接件、用于连接人工脚的小腿连接件、与所述大腿连接件相连的上关节组件和与所述小腿连接件相连的下关节组件，所述上关节组件与所述下关节组件转动相连；其特征在于：所述助力式膝关节假肢还包括用于驱动所述上关节组件与所述下关节组件发生相对转动以使所述大腿连接件与所述小腿连接件进行弯曲与伸展运动的助力机构，所述助力机构包括用于放大力矩并产生膝关节驱动力的谐波减速机、用于驱动所述谐波减速机的驱动轴、与所述驱动轴相连以带动所述驱动轴转动的驱动电机，所述谐波减速机与所述上关节组件相连，所述谐波减速机的力矩输入端与所述驱动轴相连，所述谐波减速机的力矩输出端与所述下关节组件相连。

2.如权利要求1所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述上关节组件包括并排且间隔设置的第一关节座和第二关节座，所述第一关节座与所述第二关节座之间形成有用于容置所述谐波减速机的容置空间，所述谐波减速机容置于所述容置空间中；所述谐波减速机包括与所述驱动轴相连的波形发生器、与所述波形发生器相连的柔轮和与所述柔轮相连的刚轮，所述刚轮的两侧分别固定于所述第一关节座和所述第二关节座上，所述第一关节座上开设有用于供所述柔轮与所述下关节组件相连的槽孔，所述柔轮与所述下关节组件相连；所述驱动轴的一端与所述第二关节座转动连接，所述驱动轴的另一端伸出所述槽孔并与所述下关节组件转动连接。

3.如权利要求2所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述下关节组件包括设置于所述第一关节座外侧的第一关节臂和设置于所述第二关节座外侧的第二关节臂，所述驱动轴的另一端与所述第一关节臂转动连接，且所述第一关节臂的上部与所述柔轮固定连接，所述第二关节臂的上部与所述第二关节座转动相连，所述第一关节臂与所述第二关节臂的下部相连。

4.如权利要求3所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述第二关节臂上分别设有用于限定该第二关节臂转动位置的正限位开关和负限位开关。

5.如权利要求3所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述助力式膝关节假肢还包括用于放大力矩的传动机构，所述传动机构包括设置于所述驱动电机输出轴上的主动带轮、设置于所述驱动轴上的从动带轮、以及连接于所述主动带轮和所述从动带轮上的同步带。

6.如权利要求5所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述传动机构还包括用于调节所述同步带张紧程度的张紧机构，所述张紧机构包括安装于所述第一关节臂上的张紧轴、以及转动安装于所述张紧轴上并压于所述同步带上的张紧滚轮。

7.如权利要求5所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述第一关节臂的内侧设有第一凹槽，所述第二关节臂的内侧设有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽配合形成用于容置所述驱动电机的容置腔，所述驱动电机置于所述容置腔中，所述第一关节臂上开设有供所述驱动电机的输出轴伸出所述容置腔的轴孔。

8.如权利要求5所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述助力式膝关节假肢还包括用于保护所述传动机构的保护罩，所述保护罩罩于所述第一关节臂的外侧面上，所述传动机构置于所述保护罩内。

9.如权利要求1至8任一项所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述助力式膝关节假肢还包括用于测量膝关节转动角度的电位计，所述电位计设置于所述上关节组件与所述下关节组件的铰接部位。

10.如权利要求9所述的助力式膝关节假肢，其特征在于：所述助力式膝关节假肢还包括用于测量膝关节转动角度的电机编码器，所述电机编码器与所述驱动电机相连。

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