技术领域
[0001] 本
发明涉及一种矫形器，更特别地说，是指一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器。
背景技术
[0002] 矫形器是为了
预防或矫正四肢、躯干的畸形或
治疗骨关节及神经肌肉
疾病并补偿其功能的辅助医疗器械。
[0003] 踝足矫形器是具有从小腿到足底的结构，对踝关节运动进行控制的矫形器。
[0004] 踝足矫形器一个重要的功能是改善足下垂的不正常步态，足下垂导致不能背屈足部，行走时是拖拉病足或是将该侧下肢举得较高，落地时总是足尖触地面。足下垂是昏迷、瘫痪、下肢功能障碍、长期卧床患者常见的并发症。
[0005] 目前，国内外的踝足矫形器大致分为两种：被动式的与主动式的。被动式的踝足矫形器目前最为常见，原因是结构简单，成本低。通常这类装置结构上一般是整体式的，如采用
弹簧钢片实现病人在行走过程中关节的微小
变形。通过限制病人非正常的大
角度的运动，实现矫形的目的。被动式踝足矫形器基本不包含控制与
电子设备，但是可能有机械元件比如弹簧或者阻尼器在步态过程中起运动控制的作用。由于结构简单，没有主动驱动的动力，不能辅助病人前进，只能限制病人踝关节过度的跖屈(足下垂)，功能相对单一，对患者初期或者病情严重的病人康复效果差。
[0006] 被动式的矫形器只进行运动控制，没有提供步态推动的直接辅助，此外，被动矫形器的控制依赖于激活弹簧、
阀门、
开关以开环的方式，这种控制方式具有很差的鲁棒性，不能适应改变行走条件，改变功能任务的情况。而主动驱动的矫形器利用外部
能源克服了以上不足。
[0007] 主动驱动的踝足矫形器通过利用
传感器跟可控的机构来控制踝足的运动。提供的动力不仅能防止足下垂，又用来辅助前进，但是目前的主动驱动的踝足矫形器大都采用
行星轮或者滚珠
丝杠实现减速，导致机构很笨重，不适合日常穿戴。
发明内容
[0008] 为了解决上述存在的
缺陷，本发明设计了一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器。本发明主动驱动踝足矫形器一方面根据人体
仿生学，设计了智能压力传感足底，采用
弹簧钢片连接传感足底脚跟与脚掌，模拟人体足底的分段结构，使脚趾与脚掌能在行走过程中自由弯曲；另一方面，在踝关节的矢状面上设计了一个主动驱动的
自由度，在防止病人足下垂的同时，通过直流
电机的驱动，有效提供病人前进所需的动力，减轻病人的行走负担。
[0009] 本发明的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，其包括有小腿固定组件(1)、足部传感组件(2)和主动驱动组件(3)；
[0010] 小腿固定组件(1)包括有第一连接件(1A)、第二连接件(1B)、第三连接件(1C)、第四连接件(1D)、第五连接件(1E)、第六连接件(1F)、第七连接件(1G)、第八连接件(1H)、第九连接件(1J)、第十连接件(1K)、第十一连接件(1L)、第十二连接件(1M)；
[0011] 第一连接件(1A)为U形结构件。第一连接件(1A)上设有第一支臂(1A1)、第二支臂(1A2)和第一横板(1A3)。第一支臂(1A1)上连接有第三连接件(1C)的上端。第二支臂(1A2)上连接有第四连接件(1D)的上端。第一横板(1A3)上连接有第十二连接件(1M)的第三连接臂(1M1)。
[0012] 第二连接件(1B)为U形结构件。第二连接件(1B)上设有第三支臂(1B1)、第四支臂(1B2)和第二横板(1B3)。第三支臂(1B1)上设有前固定面板(1B11)和后固定面板(1B12)，所述第三支臂(1B1)的前固定面板(1B11)与第三连接件(1C)连接，所述第三支臂(1B1)的后固定面板(1B12)上连接有第七连接件(1G)的上端。第四支臂(1B2)上设有前固定面板(1B21)和后固定面板(1B22)，所述第四支臂(1B2)的前固定面板(1B21)与第四连接件(1D)连接，所述第四支臂(1B2)的后固定面板(1B22)上连接有第八连接件(1H)的上端。第二横板(1B3)上连接有第九连接件(1J)和第十连接件(1L)。
[0013] 第三连接件(1C)下端部设有第一限位导槽(1C2)和A通孔(1C1)；第一限位导槽(1C2)用于放置第十三连接件(2G)上端的A
凸块，A通孔(1C1)用于A踝足关节轴(35F)穿过。
[0014] 第四连接件(1D)下端部设有第二限位导槽(1D2)和B通孔(1D1)；第二限位导槽(1D2)用于放置第十四连接件(2H)上端的B凸块(2H3)，B通孔(1D1)用于B踝足关节轴(36F)穿过。
[0015] 第五连接件(1E)固定安装在第三连接件(1C)上。
[0016] 第六连接件(1F)固定安装在第四连接件(1D)上。
[0017] 第七连接件(1G)下端设有第三限位导槽(1G1)；第三限位导槽(1G1)内放置有A张紧螺杆(33E)。
[0018] 第八连接件(1H)下端设有第四限位导槽(1H1)；第四限位导槽(1H1)内放置有B张紧螺杆(34E)。
[0019] 第九连接件(1J)为L形结构件。第九连接件(1J)的第一连接臂(1J1)上设有
螺纹孔，第九连接件(1J)的第一
支撑臂(1J2)上设有第三
轴承孔(1J3)，该第三轴承孔(1J3)内安装有B
滚珠轴承(32B)。
[0020] 第十连接件(1K)为L形结构件。第十连接件(1K)的第二连接臂(1K1)上设有
螺纹孔，第十连接件(1K)的第二支撑臂(1K2)上设有第四轴承孔(1K3)，该第四轴承孔(1K3)内安装有A滚珠轴承(31B)。
[0021] 第十一连接件(1L)的上端固定安装在第四连接件(1D)上，第十一连接件(1L)的下端上固定安装有光电
编码器(35D)。
[0022] 第十二连接件(1M)为L形结构件。第十二连接件(1M)的第三连接臂(1M1)上设有螺纹孔，第十二连接件(1M)的第三支撑臂(1M2)上设有供减速器(3H)穿过的通孔(1M3)。
[0023] 足部传感组件(2)包括有
鞋带部分、
鞋底部分、
鞋后跟部分和7片
薄膜压力传感器及1个
加速度计；
[0024] 其中，鞋带部分包括有第一绑带(2A)、第二绑带(2B)、第三绑带(2C)、第四绑带(2D)、第五绑带(2E)、第一绑带连接件(2X)和第二绑带连接件(2Y)；
[0025] 其中，鞋底部分包括有钢片脚板(2Q)、脚趾
底板(2T)、脚掌底板(2U)、第一托片掌(2I)、第二托片掌(2J)、第三托片掌(2K)、第四托片掌(2L)、第五托片掌2M、第六托片掌(2N)、第七托片掌(2P)；所述的第一托片掌(2I)、第二托片掌(2J)、第三托片掌(2K)、第四托片掌(2L)、第五托片掌(2M)、第六托片掌(2N)和第七托片掌(2P)的底部结构相同；
[0026] 其中，鞋后跟部分包括有后跟
挡板(2F)、后跟上板(2R)、后跟下板(2S)、后跟上挡板(2V)、后跟下挡板(2W)、第十三连接件(2G)和第十四连接件(2H)；
[0027] 第一绑带连接件(2X)上设有AA通孔(2X1)、AB通孔(2X2)、以及供第一绑带(2A)和第二绑带(2B)两端穿过的通孔；AA通孔(2X1)用于放置第一薄膜压力传感器(21)；AB通孔(2X2)用于放置第二薄膜压力传感器(22)。
[0028] 第二绑带连接件(2Y)上设有AC通孔(2Y1)、AD通孔(2Y2)、以及供第三绑带(2C)和第四绑带(2D)两端穿过的通孔；AC通孔(2Y1)用于放置第三薄膜压力传感器(23)；AD通孔(2Y2)用于放置第四薄膜压力传感器(24)。
[0029] 钢片脚板(2Q)上设有BA通孔(2Q1)、BB通孔(2Q2)、BC通孔(2Q3)、BD通孔(2Q4)、BE通孔(2Q5)、BF通孔(2Q6)和BG通孔(2Q7)，BA通孔(2Q1)用于放置第一薄膜压力传感器(21)，BB通孔(2Q2)用于放置第二薄膜压力传感器(22)，BC通孔(2Q3)用于放置第三薄膜压力传感器(23)，BD通孔(2Q4)用于放置第四薄膜压力传感器(24)，BE通孔(2Q5)用于放置第五薄膜压力传感器(25)，BF通孔(2Q6)用于放置第六薄膜压力传感器(26)，BG通孔(2Q7)用于放置第七薄膜压力传感器(27)。
[0030] 脚趾底板(2T)上设有AA凹腔(2T1)、AB凹腔(2T2)，AA凹腔(2T1)用于固定第一薄膜压力传感器(21)的下端面，AB凹腔(2T2)用于固定第二薄膜压力传感器(22)的下端面。
[0031] 脚掌底板(2U)上设有AC凹腔(2U1)、AD凹腔(2U2)，AC凹腔(2U1)用于固定第三薄膜压力传感器(23)的下端面，AD凹腔(2U2)用于固定第四薄膜压力传感器(24)的下端面。
[0032] 后跟上板(2R)上设有AE通孔(2R1)、AF通孔(2R2)、AG通孔(2R3)，AE通孔(2R1)用于放置第五薄膜压力传感器(25)，AF通孔(2R2)用于放置第六薄膜压力传感器(26)，AG通孔(2R3)用于放置第七薄膜压力传感器(27)。
[0033] 后跟下板(2S)上设有AE凹腔(2S1)、AF凹腔(2S2)、AG凹腔(2S3)和AH凹腔(2S4)，AE凹腔(2S1)用于固定第五薄膜压力传感器(25)的下端面，AF凹腔(2S2)用于固定第六薄膜压力传感器(26)的下端面，AG凹腔(2S3)用于固定第七薄膜压力传感器(27)的下端面，AH凹腔(2S4)用于安装加速度计。
[0034] 第一托片掌(2I)的底部设有圆凸台(2I1)，所述圆凸台(2I1)上设有供放置第一薄膜压力传感器(21)的凹腔(2I3)，所述圆凸台(2I1)的中心是AE通孔(2I2)，该AE通孔(2I2)用于螺钉穿过，穿过的螺钉实现将第一托片掌(2I)与第一薄膜压力传感器(21)的上端面固定；
[0035] 第二托片掌(2J)的底部与第二薄膜压力传感器(22)的上端面固定，第三托片掌(2K)的底部与第三薄膜压力传感器(23)的上端面固定，第四托片掌(2L)的底部与第四薄膜压力传感器(24)的上端面固定，第五托片掌(2M)的底部与第五薄膜压力传感器(25)的上端面固定，第六托片掌(2N)的底部与第六薄膜压力传感器(26)的上端面固定，第七托片掌(2P)的底部与第七薄膜压力传感器(27)的上端面固定；
[0036] 第十三连接件(2G)上设有AA横向连接件(2G1)、AA纵向连接件(2G2)和A凸块；AA横向连接件(2G1)与后跟下板(2S)的一侧固定，后跟下板(2S)的另一侧与第十四连接件(2H)的AB横向连接件(2H1)固定；AA纵向连接件(2G2)的上端与第三连接件(1C)连接，AA纵向连接件(2G2)上连接有后跟挡板(2F)的一端。
[0037] 第十四连接件(2H)上设有AB横向连接件(2H1)、AB纵向连接件(2H2)和B凸块(2H3)；AB横向连接件(2H1)与后跟下板(2S)的另一侧固定，AB纵向连接件(2H2)的上端与第四连接件(1D)连接，AB纵向连接件(2H2)上连接有后跟挡板(2F)的另一端。
[0038] 主动驱动组件(3)包括有驱动部分、第一传动部分、第二传动部分、第一张紧部分和第二张紧部分；
[0039] 其中，驱动部分的光电编码器(3F)和减速器(3H)与直流电机(3G)连接，经减速器(3H)伸出的驱动
主轴(3J)上安装有主动锥
齿轮(3A)，主动
锥齿轮(3A)与从动锥齿轮(3B)和
传动轴3C
啮合。
[0040] 其中，第一传动部分包括有A卡圈(31A)、A
同步带轮(31B)、A滚珠轴承(31C)、A键(31D)、第一同步带(3D)、E卡圈(35A)、C同步带轮(35B)、码盘(35C)、光电编码器(35D)、螺钉(35E)、A踝足关节轴(35F)、C键(35G)；第一同步带(3D)的一端套接A同步带轮(31B)，第一同步带(3D)的另一端套接C同步带轮(35B)，A同步带轮(31B)通过A键(31D)与传动轴(3C)的一端连接。A踝足关节轴(35F)连接在第十四连接件(2H)的B纵向连接件(2H2)上，且A踝足关节轴(35F)放置在第四连接件(1D)的B通孔(1D1)中，C同步带轮(35B)通过C键(35G)安装在A踝足关节轴(35F)上，且码盘(35C)和E卡圈(35A)安装在A踝足关节轴(35F)上，A踝足关节轴(35F)的端面
螺纹连接有螺钉(35E)。光电编码器(35D)安装在第十一连接件(1L)上。
[0041] 其中，第二传动部分包括有B卡圈(32A)、B同步带轮(32B)、B滚珠轴承(32C)、B键(32D)、第二同步带(3E)、F卡圈(36A)、D同步带轮(36B)、码盘(35C)、光电编码器(35D)、B
锁紧
螺母(36E)、B踝足关节轴(36F)、D键(36G)；第二同步带(3E)的一端套接B同步带轮(32B)，第二同步带(3E)的另一端套接D同步带轮(36B)，B同步带轮(32B)通过B键(32D)与传动轴(3C)的另一端连接。B踝足关节轴(36F)连接在第十三连接件(2G)的A纵向连接件(2G2)上，且B踝足关节轴(36F)放置在第三连接件(1C)的A通孔(1C1)中，D同步带轮(36B)通过D键(36G)安装在B踝足关节轴(36F)上。
[0042] 其中，第一张紧部分包括有C卡圈(33A)、C滚珠轴承(33C)、A张紧螺杆(33E)、A锁紧螺母(33F)；A张紧螺杆(33E)的一端穿过第八连接件(1H)上的第四限位导槽(1H1)后，顺次套接有A锁紧螺母(33F)、C滚珠轴承(33C)和C卡圈(33A)，C卡圈(33A)将C滚珠轴承(33C)卡紧在A张紧螺杆(33E)上；
[0043] 其中，第二张紧部分包括有D卡圈(34A)、D滚珠轴承(34C)、B张紧螺杆(34E)、B锁紧螺母(34F)；B张紧螺杆(34E)的一端穿过第七连接件(1G)上的第三限位导槽(1G1)后，顺次套接有B锁紧螺母(34F)、D滚珠轴承(34C)和D卡圈(34A)，D卡圈(34A)将D滚珠轴承(34C)卡紧在B张紧螺杆(34E)上；
[0044] 传动轴(3C)上设有第一轴段(3C1)、第二轴段(3C2)、第三轴段(3C3)、第四轴段(3C4)、第五轴段(3C5)、第六轴段(3C6)和第七轴段(3C7)；
[0045] 所述第二轴段(3C2)上设有用于放置A键(31D)的
键槽；
[0046] 所述第四轴段(3C4)上设有键槽(3C41)和
盲孔(3C42)，通过在键槽(3C41)中放置键以及在盲孔(3C42)中放置销钉实现从动锥齿轮(3B)与传动轴(3C)的固定；
[0047] 所述第六轴段(3C6)上设有用于放置B键(32D)的键槽。
[0048] A卡圈(31A)套接在第一轴段(3C1)上，A同步带轮(31B)套接在第二轴段(3C2)上，A滚珠轴承(31C)的
内圈套接在第三轴段(3C3)上，A滚珠轴承(31C)的
外圈安装在第十连接件(1K)的第四轴承孔(1K3)中。B卡圈(32A)套接在第七轴段(3C7)上，B同步带轮(32B)套接在第六轴段(3C6)上，B滚珠轴承(32C)的内圈套接在第五轴段(3C5)上，B滚珠轴承(32C)的外圈安装在第九连接件(1J)的第三轴承孔(1L3)中。
[0049] 本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的优点在于：
[0050] ①实现踝足矫形器的主动驱动，在踝关节的矢状面上具有一个主动驱动的自由度，丰富了装置的功能，在防止病人足下垂的同时，通过直流电机的驱动，有效提供病人前进所需的动力，减轻病人的行走负担。
[0051] ②通过锥齿轮与同步带双传动机构实现机构紧凑与轻巧的特点，适合病人日常穿戴。通过电机末端与踝关节处两套光电编码器系统实现整体装置的反馈控制，使装置的运动控制更为精准。
[0052] ③根据人体仿生学，设计了智能压力传感足底，采用弹簧钢片连接传感足底脚跟与脚掌，模拟人体足底的分段结构，使脚趾与脚掌能在行走过程中自由弯曲，让病人穿戴更加舒适，7片薄膜压力传感器与加速度计分别实时检测病人行走过程中的足底压力与行走加速度，用于步态控制。
附图说明
[0053] 图1是本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的结构图。
[0054] 图1A是本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的另一视角结构图。
[0055] 图2是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的小腿固定组件的结构图。
[0056] 图2A是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的小腿固定组件的分解图。
[0057] 图3是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的足部传感组件的结构图。
[0058] 图3A是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的足部传感组件的分解图。
[0059] 图3B是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的足部传感组件中托片的结构图。
[0060] 图4是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的主动驱动组件的结构图。
[0061] 图4A是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的主动驱动组件的分解图。
[0062] 图4B是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的主动驱动组件中传动轴的结构图。
[0063]1.小腿固定组件 1A.第一连接件 1A1.第一支臂
1A2.第二支臂 1A3.第一横板 1B.第二连接件
1B1.第三支臂 1B11.前固定面板 1B12.后固定面板
1B2.第四支臂 1B21.前固定面板 1B22.后固定面板
1B3.第二横板 1C.第三连接件 1C1.A通孔
1C2.第一限位导槽 1D.第四连接件 1D1.B通孔
1D2.第二限位导槽 1E.第五连接件 1F.第六连接件
1G.第七连接件 1G1.第三限位导槽 1H.第八连接件
1H1.第四限位导槽 1J.第九连接件 1J1.第一连接臂
1J2.第一支撑臂 1J3.第三轴承孔 1K.第十连接件
1K1.第二连接臂 1K2.第二支撑臂 1K3.第四轴承孔
1L.第十一连接件 1M.第十二连接件 1M1.第三连接臂
1M2.第三支撑臂 1M3.通孔 2.足部传感组件
2A.第一绑带 2B.第二绑带 2C.第三绑带
2D.第四绑带 2E.第五绑带 2F.后跟挡板
2G.第十三连接件 2G1.AA横向连接件 2G2.AA纵向连接件
2H.第十四连接件 2H1.AB横向连接件 2H2.AB纵向连接件
2I.第一托片掌 2I1.圆凸台 2I2.AH通孔
2I3.凹腔 2J.第二托片掌 2K.第三托片掌
2L.第四托片掌 2M.第五托片掌 2N.第六托片掌
2P.第七托片掌 2Q.钢片脚板 2Q1.BA通孔
2Q2.BB通孔 2Q3.BC通孔 2Q4.BD通孔
2Q5.BE通孔 2Q6.BF通孔 2Q7.BG通孔
2R.后跟上板 2R1.AE通孔 2R2.AF通孔
2R3.AG通孔 2S.后跟下板 2S1.AE凹腔
2S2.AF凹腔 2S3.AG凹腔 2S4.AH凹腔
[0064]2T.脚趾底板 2T1.AA凹腔 2T2.AB凹腔
2U.脚掌底板 2U1.AC凹腔 2U2.AD凹腔
2V.后跟上挡块 2W.后跟下挡块
2X.第一绑带连接件 2X1.AA通孔 2X2.AB通孔
2Y.第二绑带连接件 2Y1.AC通孔 2Y2.AD通孔
21.第一薄膜压力传感器 22.第二薄膜压力传感器 23.第三薄膜压力传感器
24.第四薄膜压力传感器 25.第五薄膜压力传感器 26.第六薄膜压力传感器
27.第七薄膜压力传感器 3.主动驱动组件 3A.主动锥齿轮
3B.从动锥齿轮 3C.传动轴 3C1.第一轴段
3C2.第二轴段 3C3.第三轴段 3C4.第四轴段
3C41.键槽 3C42.盲孔 3C5.第五轴段
3C6.第六轴段 3C7.第七轴段 3D.第一同步带
3E.第二同步带 3F.电机光电编码器 3G.直流电机
3H.减速器 3J.驱动主轴 31A.A卡圈
31B.A同步带轮 31C.A滚珠轴承 31D.A键
32A.B卡圈 32B.B同步带轮 32C.B滚珠轴承
32D.B键 33A.C卡圈 33C.C滚珠轴承
33E.A张紧螺杆 33F.A锁紧螺母 34A.D卡圈
34C.D滚珠轴承 34E.B张紧螺杆 34F.B锁紧螺母
35A.E卡圈 35B.C同步带轮 35C.码盘
35D.光电编码器 35E.螺钉 35F.A踝足关节轴
35G.C键 36A.F卡圈 36B.D同步带轮
36F.B踝足关节轴 36G.D键
具体实施方式
[0065] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0066] 参见图1、图1A所示，本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，该主动驱动踝足矫形器包括有小腿固定组件1、足部传感组件2和主动驱动组件3；足部传感组件2和主动驱动组件3与小腿固定组件1连接。
[0067] 小腿固定组件1
[0068] 参见图1、图1A、图2、图2A所示，小腿固定组件1包括有第一连接件1A、第二连接件1B、第三连接件1C、第四连接件1D、第五连接件1E、第六连接件1F、第七连接件1G、第八连接件1H、第九连接件1J、第十连接件1K、第十一连接件1L、第十二连接件1M；
[0069] 其中，第三连接件1C与第四连接件1D的结构相同，且相对放置；
[0070] 其中，第五连接件1E与第六连接件1F的结构相同，且相对放置；
[0071] 其中，第七连接件1G与第八连接件1H的结构相同，且相对放置；
[0072] 其中，第九连接件1J与第十连接件1K的结构相同，且相对放置。
[0073] 第一连接件1A为U形结构件。第一连接件1A上设有第一支臂1A1、第二支臂1A2和第一横板1A3，第一支臂1A1、第二支臂1A2和第一横板1A3上分别设有螺纹孔。为了减轻第一连接件1A的重量，其上开有减重孔。第一支臂1A1上连接有第三连接件1C的上端。第二支臂1A2上连接有第四连接件1D的上端。第一横板1A3上连接有第十二连接件1M的第三连接臂1M1。
[0074] 第二连接件1B为U形结构件。第二连接件1B上设有第三支臂1B1、第四支臂1B2和第二横板1B3，第三支臂1B1、第四支臂1B2和第二横板1B3上分别设有螺纹孔。为了减轻第二连接件1B的重量，其上开有减重孔。第三支臂1B1上设有前固定面板1B11和后固定面板1B12，所述第三支臂1B1的前固定面板1B11与第三连接件1C连接，所述第三支臂1B1的后固定面板1B12上连接有第七连接件1G的上端。第四支臂1B2上设有前固定面板
1B21和后固定面板1B22，所述第四支臂1B2的前固定面板1B21与第四连接件1D连接，所述第四支臂1B2的后固定面板1B22上连接有第八连接件1H的上端。第二横板1B3上连接有第九连接件1J和第十连接件1L。
[0075] 第三连接件1C上设有多个减重孔和螺纹孔，第三连接件1C的下端部设有第一限位导槽1C2和A通孔1C1；第一限位导槽1C2用于放置第十三连接件2G上端的A凸块，第一限位导槽1C2实现对所述A凸块的运动范围进行限定；A通孔1C1用于A踝足关节轴35F穿过。
[0076] 第四连接件1D上设有多个减重孔和螺纹孔，第四连接件1D的下端部设有第二限位导槽1D2和B通孔1D1；第二限位导槽1D2用于放置第十四连接件2H上端的B凸块2H3，第二限位导槽1D2实现对所述B凸块2H3的运动范围进行限定；B通孔1D1用于B踝足关节轴36F穿过。
[0077] 第五连接件1E上设有多个减重孔和螺纹孔，第五连接件1E固定安装在第三连接件1C上。
[0078] 第六连接件1F上设有多个减重孔和螺纹孔，第六连接件1F固定安装在第四连接件1D上。在第五连接件1E与第六连接件1F的结合下，并通过绳子或带子
捆绑实现夹紧人的小腿。
[0079] 第七连接件1G的上端设有螺纹孔，第七连接件1G的下端设有第三限位导槽1G1；第三限位导槽1G1内放置有A张紧螺杆33E。当调节A张紧螺杆33E在第三限位导槽1G1内到达合适的
位置后，通过A锁紧螺母33F拧紧。
[0080] 第八连接件1H的上端设有螺纹孔，第八连接件1H的下端设有第四限位导槽1H1；第四限位导槽1H1内放置有B张紧螺杆34E。当调节B张紧螺杆34E在第四限位导槽1H1内到达合适的位置后，通过B锁紧螺母34F拧紧。
[0081] 第九连接件1J为L形结构件。第九连接件1J的第一连接臂1J1上设有螺纹孔，第九连接件1J的第一支撑臂1J2上设有第三轴承孔1J3，该第三轴承孔1J3内安装有B滚珠轴承32B。
[0082] 第十连接件1K为L形结构件。第十连接件1K的第二连接臂1K1上设有螺纹孔，第十连接件1K的第二支撑臂1K2上设有第四轴承孔1K3，该第四轴承孔1K3内安装有A滚珠轴承31B。
[0083] 第十一连接件1L的上端固定安装在第四连接件1D上，第十一连接件1L的下端上固定安装有光电编码器35D。
[0084] 第十二连接件1M为L形结构件。第十二连接件1M的第三连接臂1M1上设有螺纹孔，第十二连接件1M的第三支撑臂1M2上设有供减速器3H穿过的通孔1M3。
[0085] 在本发明中，小腿固定组件1的装配为：第一连接件1A上连接有第三连接件1C、第四连接件1D和第十二连接件1M；第二连接件1B上连接有第三连接件1C、第四连接件1D、第七连接件1G、第八连接件1H、第九连接件1J和第十连接件1K；第一连接件1A与第二连接件1B保持平行；第三连接件1C上连接有第五连接件1E和第十三连接件2G；第四连接件1D上连接有第六连接件1F、第十一连接件1L和第十四连接件2H。
[0086] 足部传感组件2
[0087] 参见图1、图1A、图3、图3A所示，足部传感组件2包括有鞋带部分、鞋底部分、鞋后跟部分和7片薄膜压力传感器及1个加速度计；
[0088] 其中，7片薄膜压力传感器是指第一薄膜压力传感器21、第二薄膜压力传感器22、第三薄膜压力传感器23、第四薄膜压力传感器24、第五薄膜压力传感器25、第六薄膜压力传感器26和第七薄膜压力传感器27；
[0089] 其中，鞋带部分包括有第一绑带2A、第二绑带2B、第三绑带2C、第四绑带2D、第五绑带2E、第一绑带连接件2X和第二绑带连接件2Y；
[0090] 其中，鞋底部分包括有钢片脚板2Q、脚趾底板2T、脚掌底板2U、第一托片掌2I、第二托片掌2J、第三托片掌2K、第四托片掌2L、第五托片掌2M、第六托片掌2N、第七托片掌2P；所述的第一托片掌2I、第二托片掌2J、第三托片掌2K、第四托片掌2L、第五托片掌2M、第六托片掌2N和第七托片掌2P的底部结构相同；
[0091] 其中，鞋后跟部分包括有后跟挡板2F、后跟上板2R、后跟下板2S、后跟上挡板2V、后跟下挡板2W、第十三连接件2G和第十四连接件2H；第十三连接件2G与第十四连接件2H的结构相同。
[0092] 参见图3A所示，第一绑带连接件2X上设有AA通孔2X1、AB通孔2X2、以及供第一绑带2A和第二绑带2B两端穿过的通孔；AA通孔2X1用于放置第一薄膜压力传感器21；AB通孔2X2用于放置第二薄膜压力传感器22。
[0093] 参见图3A所示，第二绑带连接件2Y上设有AC通孔2Y1、AD通孔2Y2、以及供第三绑带2C和第四绑带2D两端穿过的通孔；AC通孔2Y1用于放置第三薄膜压力传感器23；AD通孔2Y2用于放置第四薄膜压力传感器24。
[0094] 参见图3A所示，钢片脚板2Q上设有BA通孔2Q1、BB通孔2Q2、BC通孔2Q3、BD通孔2Q4、BE通孔2Q5、BF通孔2Q6和BG通孔2Q7，BA通孔2Q1用于放置第一薄膜压力传感器21，BB通孔2Q2用于放置第二薄膜压力传感器22，BC通孔2Q3用于放置第三薄膜压力传感器23，BD通孔2Q4用于放置第四薄膜压力传感器24，BE通孔2Q5用于放置第五薄膜压力传感器25，BF通孔2Q6用于放置第六薄膜压力传感器26，BG通孔2Q7用于放置第七薄膜压力传感器27。
[0095] 参见图3A所示，脚趾底板2T上设有AA凹腔2T1、AB凹腔2T2，AA凹腔2T1用于固定第一薄膜压力传感器21的下端面，AB凹腔2T2用于固定第二薄膜压力传感器22的下端面。
[0096] 参见图3A所示，脚掌底板2U上设有AC凹腔2U1、AD凹腔2U2，AC凹腔2U1用于固定第三薄膜压力传感器23的下端面，AD凹腔2U2用于固定第四薄膜压力传感器24的下端面。
[0097] 参见图3A所示，后跟上板2R上设有AE通孔2R1、AF通孔2R2、AG通孔2R3，AE通孔2R1用于放置第五薄膜压力传感器25，AF通孔2R2用于放置第六薄膜压力传感器26，AG通孔2R3用于放置第七薄膜压力传感器27。
[0098] 参见图3A所示，后跟下板2S上设有AE凹腔2S1、AF凹腔2S2、AG凹腔2S3和AH凹腔2S4，AE凹腔2S1用于固定第五薄膜压力传感器25的下端面，AF凹腔2S2用于固定第六薄膜压力传感器26的下端面，AG凹腔2S3用于固定第七薄膜压力传感器27的下端面，AH凹腔2S4用于安装加速度计。
[0099] 参见图3A、图3B所示，第一托片掌2I的底部设有圆凸台2I1，所述圆凸台2I1上设有供放置第一薄膜压力传感器21的凹腔2I3，所述圆凸台2I1的中心是AE通孔2I2，该AE通孔2I2用于螺钉穿过，穿过的螺钉实现将第一托片掌2I与第一薄膜压力传感器21的上端面固定，即第一托片掌2I的底部与第一薄膜压力传感器21的上端面固定，第一薄膜压力传感器21的下端面固定在脚趾底板2T的AA凹腔2T1中。同理：
[0100] 第二托片掌2J的底部与第二薄膜压力传感器22的上端面固定，第二薄膜压力传感器22的下端面固定在脚趾底板2T的AB凹腔2T2中；
[0101] 第三托片掌2K的底部与第三薄膜压力传感器23的上端面固定，第三薄膜压力传感器23的下端面固定在脚掌底板2U的AC凹腔2U1中；
[0102] 第四托片掌2L的底部与第四薄膜压力传感器24的上端面固定，第四薄膜压力传感器24的下端面固定在脚掌底板2U的AD凹腔2U2中；
[0103] 第五托片掌2M的底部与第五薄膜压力传感器25的上端面固定，第五薄膜压力传感器25的下端面固定在后跟下挡板2S的AE凹腔2S1中；
[0104] 第六托片掌2N的底部与第六薄膜压力传感器26的上端面固定，第六薄膜压力传感器26的下端面固定在后跟下挡板2S的AF凹腔2S2中；
[0105] 第七托片掌2P的底部与第七薄膜压力传感器27的上端面固定，第七薄膜压力传感器27的下端面固定在后跟下挡板2S的AG凹腔2S3中。
[0106] 参见图3A所示，第十三连接件2G为T形结构体，其上设有AA横向连接件2G1、AA纵向连接件2G2和A凸块；AA横向连接件2G1与后跟下板2S的一侧固定，后跟下板2S的另一侧与第十四连接件2H的AB横向连接件2H1固定；AA纵向连接件2G2的上端与第三连接件1C连接，AA纵向连接件2G2上连接有后跟挡板2F的一端。
[0107] 参见图3A所示，第十四连接件2H为T形结构体，其上设有AB横向连接件2H1、AB纵向连接件2H2和B凸块2H3；AB横向连接件2H1与后跟下板2S的另一侧固定，AB纵向连接件2H2的上端与第四连接件1D连接，且B凸块2H3在第四连接件1D的第二限位槽1D2中运动。AB纵向连接件2H2上连接有后跟挡板2F的另一端。
[0108] 在本发明中，薄膜压力传感器的安装为：先将第一薄膜压力传感器21和第二薄膜压力传感器22的下端面与脚趾底板2T固定，第三薄膜压力传感器23和第四薄膜压力传感器24的下端面与脚掌底板2U固定，第五薄膜压力传感器25、第六薄膜压力传感器26和第七薄膜压力传感器27的下端面与后跟下板2S固定，然后放置钢片脚板2Q，再在脚趾部位放置第一绑带连接件2X，脚掌部位放置第二绑带连接件2Y，后跟部位放置后跟上板2R，最后在第一绑带连接件2X的上端面放置第一托片掌2I和第二托片掌2J，第二绑带连接件2Y的上端面放置第三托片掌2K和第四托片掌2L，后跟上板2R的上端面放置第五托片掌2M、第六托片掌2N和第七托片掌2P。采用螺钉实现薄膜压力传感器的固定，智能压力传感足底采用了仿生学设计，其上布置有7片压力传感器以及一枚加速度计，当人的脚踩踏上后，通过七片托片掌与七片薄膜压力传感器
接触，来敏感人的踩踏力。
[0109] 在本发明设计的足部传感组件2中，钢片脚板2Q为仿人脚板且为一体结构件，是用于把足底压力传递到传感器上，同时起到增大接触面积，减小薄膜压力传感器的局部受力。托片采用分离设计成多片，能够增大人的足底与传感器之间的接触面积，使穿戴舒适。托片采用
硅胶材料加工，起吸振、稳定的传感器的作用。脚足底为分段结构，即脚趾部分、脚掌部分和脚后跟部分，脚趾与前脚掌正常弯曲。
[0110] 在本发明中，足部传感组件2的装配为：(A)将7片薄膜压力传感器和1个加速度计分别安装在脚趾底板2T、脚掌底板2U和后跟下板2S中的凹腔中；(B)放置钢片脚板2Q，再放置第一绑带连接件2X、第二绑带连接件2Y和后跟上板2R，最后再放托片压紧；(C)安装5条绑带；(D)安装第十三连接件2G、第十四连接件2H和后跟挡板2F。
[0111] 主动驱动组件3
[0112] 参见图1、图1A、图4、图4A所示，主动驱动组件3包括有驱动部分、第一传动部分、第二传动部分、第一张紧部分和第二张紧部分；第一传动部分与第二传动部分的结构相同；第一张紧部分和第二张紧部分的结构相同。
[0113] 其中，驱动部分包括有光电编码器3F、直流电机3G、减速器3H、驱动主轴3J、主动锥齿轮3A、从动锥齿轮3B和传动轴3C。在本发明中，直流电机3G提供病人前进踝关节跖屈所需的动力，直流电机3G可以选用型号为Maxon EC-powermax30直流无刷电机。在直流电机3G的
输出轴上安装行星齿轮减速器3H，减速器3H可以选用型号为GP32HP，减速比为190:1。在直流电机3G的计数器端上安装光电编码器3F，光电编码器3F可以选用型号为HEDL5540型的编码器。主动锥齿轮3A与从动锥齿轮3B的齿数比为1:2，即主动锥齿轮3A的齿数为12，从动锥齿轮3B的齿数为24，主动锥齿轮3A与从动锥齿轮3B啮合后，从动锥齿轮3B在传动轴3C上通过销钉与平键分别实现轴向与径向的固定。
[0114] 其中，第一传动部分包括有A卡圈31A、A同步带轮31B、A滚珠轴承31C、A键31D、第一同步带3D、E卡圈35A、C同步带轮35B、码盘35C、光电编码器35D、螺钉35E、A踝足关节轴35F、C键35G；在本发明中，A同步带轮31B与C同步带轮35B的
传动比为1:2，第一同步带3D的一端套接A同步带轮31B，第一同步带3D的另一端套接C同步带轮35B实现减速效果，A同步带轮31B通过平键(A键31D)与传动轴3C连接。A踝足关节轴35F连接在第十四连接件2H的B纵向连接件2H2上，A踝足关节轴35F放置在第四连接件1D的B通孔1D1中，C同步带轮35B通过C键35G安装在A踝足关节轴35F上，且码盘35C和E卡圈35A安装在A踝足关节轴35F上，在A踝足关节轴35F的端面上设有供安装螺钉35E的螺纹孔。光电编码器35D安装在第十一连接件1L上。
[0115] 其中，第二传动部分包括有B卡圈32A、B同步带轮32B、B滚珠轴承32C、B键32D、第二同步带3E、F卡圈36A、D同步带轮36B、码盘35C、光电编码器35D、B锁紧螺母36E、B踝足关节轴36F、D键36G；在本发明中，B同步带轮32B与D同步带轮36B的传动比为1:2，第二同步带3E的一端套接B同步带轮32B，第二同步带3E的另一端套接D同步带轮36B实现减速效果，B同步带轮32B通过平键(B键32D)与传动轴3C连接。B踝足关节轴36F连接在第十三连接件2G的A纵向连接件2G2上，B踝足关节轴36F放置在第三连接件1C的A通孔1C1中，D同步带轮36B通过D键36G安装在B踝足关节轴36F上。
[0116] 在本发明中，踝关节设置了光电编码器，能够实现踝关节的运动角度反馈，光电编码器35D可以选用飞思卡尔的100线光电编码器。
[0117] 其中，第一张紧部分包括有C卡圈33A、C滚珠轴承33C、A张紧螺杆33E、A锁紧螺母33F；A张紧螺杆33E的一端穿过第八连接件1H上的第四限位导槽1h1后，顺次套接有A锁紧螺母33F、C滚珠轴承33C和C卡圈33A，C卡圈33A将C滚珠轴承33C卡紧在A张紧螺杆33E上，阻止C滚珠轴承33C在A张紧螺杆33E的轴向运动。在本发明中，通过第八连接件1H上的第四限位导槽1h1与A锁紧螺母33F固定可以实现A张紧螺杆33E位置的可调，A张紧螺杆33E固定于第八连接件1H的第四限位导槽1H1中。
[0118] 其中，第二张紧部分包括有D卡圈34A、D滚珠轴承34C、B张紧螺杆34E、B锁紧螺母34F；B张紧螺杆34E的一端穿过第七连接件1G上的第三限位导槽1G1后，顺次套接有B锁紧螺母34F、D滚珠轴承34C和D卡圈34A，D卡圈34A将D滚珠轴承34C卡紧在B张紧螺杆34E上，阻止D滚珠轴承34C在B张紧螺杆34E的轴向运动。在本发明中，通过第七连接件1G上的第三限位导槽1G1与B锁紧螺母34F固定可以实现B张紧螺杆34E位置的可调，B张紧螺杆34E固定于第七连接件1G的第三限位导槽1G1中。
[0119] 参见图4B所示，传动轴3C上设有第一轴段3C1、第二轴段3C2、第三轴段3C3、第四轴段3C4、第五轴段3C5、第六轴段3C6和第七轴段3C7；传动轴3C为阶梯设计，用于固定从动锥齿轮3B与两个小同步带轮(A同步带轮31A、B同步带轮32A)，同时通过键连接，实现直流电机3G
扭矩的传递。
[0120] 所述第二轴段3C2上设有用于放置A键31D的键槽；
[0121] 所述第四轴段3C4上设有键槽3C41和盲孔3C42，通过在键槽3C41中放置键以及在盲孔3C42中放置销钉实现从动锥齿轮3B与传动轴3C的固定；
[0122] 所述第六轴段3C6上设有用于放置B键32D的键槽。
[0123] A卡圈31A套接在第一轴段3C1上，A卡圈31A用于卡紧A同步带轮31B，从而阻止A同步带轮31B在传动轴3C的轴向上移动。A同步带轮31B套接在第二轴段3C2上，且通过A键31D使A同步带轮31B固定在传动轴3C上。A滚珠轴承31C的内圈套接在第三轴段3C3上，A滚珠轴承31C的外圈安装在第十连接件1K的第四轴承孔1K3中。
[0124] B卡圈32A套接在第七轴段3C7上，B卡圈32A用于卡紧B同步带轮33B，从而阻止B同步带轮32B在传动轴3C的轴向上移动。B同步带轮32B套接在第六轴段3C6上，且通过B键32D使B同步带轮32B固定在传动轴3C上。B滚珠轴承32C的内圈套接在第五轴段3C5上，B滚珠轴承32C的外圈安装在第九连接件1J的第三轴承孔1L3中。
[0125] 在本发明中，主动驱动组件3的装配为：(A)将电机3G与电机编码器3F、减速器3H安装好，且在驱动主轴3J上套接主动锥齿轮3A；(B)从动锥齿轮3B套接在传动轴3C上，在传动轴3C的一端安装有A滚珠轴承31B、A同步带轮31B和A卡圈31A，传动轴3C的另一端安装有B滚珠轴承32B、B同步带轮32B和B卡圈32A；(C)A张紧螺杆33E的一端穿过第八连接件1H上的第四限位导槽1h1后，顺次套接有A锁紧螺母33F、C滚珠轴承33C和C卡圈33A；B张紧螺杆34E的一端穿过第七连接件1G上的第三限位导槽1G1后，顺次套接有B锁紧螺母34F、D滚珠轴承34C和D卡圈34A；(D)A踝足关节轴35F连接在第十四连接件2H的B纵向连接件2H2上，A踝足关节轴35F放置在第四连接件1D的B通孔1D1中，C同步带轮35B通过C键35G安装在A踝足关节轴35F上，且码盘35C和E卡圈35A安装在A踝足关节轴35F上，在A踝足关节轴35F的端面上设有供安装螺钉35E的螺纹孔。光电编码器35D安装在第十一连接件1L上。B踝足关节轴36F连接在第十三连接件2G的A纵向连接件2G2上，B踝足关节轴36F放置在第三连接件1C的A通孔1C1中，D同步带轮36B通过D键36G安装在B踝足关节轴36F上。(E)在A同步带轮31B与C同步带轮35B上套接第一同步带3D，在B同步带轮32B与D同步带轮36B上套接第二同步带3E。
[0126] 设置电机的初始位置，电机的额定转速为15800rpm，额定转矩120mNm，功率为200W，减速器的减速比为190:1，锥齿轮与同步带传动机构减速比各位2:1，总的传动比是
760:1。传递到踝足关节轴的输出额定力矩为91.2Nm，满足人体踝足运动所需的
最大转矩。
[0127] 患者穿戴好本发明设计的主动驱动踝足矫形器后，通过按钮激活电机，电机的转矩通过平键联接传到主动锥齿轮上，主动锥齿轮与从动锥齿轮相互啮合，使从动锥齿轮产生转动，从动锥齿轮通过平键把转矩传递到传动轴上，传动轴通过轴两端的平键把转矩传递到A、B同步带轮中，A同步带轮与第一同步带相啮合，把动力传递到C同步带轮上，C同步带轮通过键连接与A踝关节的转动轴相连，带动A踝关节转动。B同步带轮与第二同步带相啮合，把动力传递到D同步带轮上，D同步带轮通过键连接与B踝关节的转动轴相连，带动B踝关节转动。当直流电机逆
时针旋转时，主动驱动踝足矫形器进入跖屈模式，提供病人前进行走的动力，当直流电机顺时针旋转时，带动踝关节背屈，防止出现足下垂。电机的光电编码器用于检测电机转速与转角，踝关节光电编码器用于检测踝关节转角，进行实时角度反馈控制。
