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CN106821686B - 一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器 - Google Patents

一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及矫形器技术领域，尤其涉及一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器。该液压阻尼器包括活塞缸和比例阀，其中所述活塞缸内设有第一油腔和第二油腔，所述第一油腔中设有第一活塞，所述第一活塞连接活塞杆，所述第二油腔中设有第二活塞，所述第二活塞连接弹簧，所述弹簧与所述第二油腔的内壁相连，所述比例阀设置在所述第一油道与所述第二油道之间。本发明通过活塞缸中活塞杆的伸缩运动配合人体行走状态，通过比例阀调节活塞缸中活塞杆的伸缩速率，使得液压阻尼器的活塞运动能够被动的配合人体的行走状态，根据使用者行走速度的快慢来进行随时调节，最大限度保持人体行走自如，保证稳定性。

Description

一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器
技术领域
本发明涉及矫形器技术领域，尤其涉及一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器。
背景技术
人体下肢外骨骼矫形器是一款可穿戴的机械助力装置，主要应用在军事和医疗领域，其中在军事领域，是用来协助军人携带超人体负荷的武器，而在医疗领域，主要作为医疗康复用具，辅助病人进行康复。因此，基于上述应用，人体下肢外骨骼矫形器需要具备穿戴灵活，穿着舒适，质量轻便等特点，穿着外骨骼矫形器后，可以辅助人体行走，或者是人体能在超负荷下行走。
现有下肢外骨骼矫形器通常采用电机与液压缸进行矫形器的调节控制，其中电机带动转盘转动，进而通过连杆推动活塞在液压缸内进行往复运动，从而带动伸缩杆进行伸缩运动，实现肢体运动范围的控制调节。由于需要电机驱动液压缸进行活塞运动，使得人体运动必须配合液压缸伸缩杆的伸缩运动，在液压缸的带动下强行带动人行走，但由于人体身高尺寸存在差异性，这种主动调节控制方法无法适应人体自身行走需求，容易造成重心不稳，走路姿势僵硬的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，解决现有技术存在的电机驱动液压缸进行活塞运动时强行带动人体行走，容易造成重心不稳，走路姿势僵硬的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，包括活塞缸以及与所述活塞缸连接的比例阀，其中所述活塞缸内设有第一油腔和第二油腔，所述第一油腔中设有第一活塞，所述第一活塞连接活塞杆的第一端，所述活塞杆的第二端伸出所述活塞缸的外部；所述第二油腔中设有第二活塞，所述第二活塞连接弹簧的第一端，所述弹簧的第二端连接所述第二油腔的内壁；所述第一油腔的通油口连接第一油道，所述第二油腔的通油口连接第二油道，所述比例阀设置在所述第一油道与所述第二油道之间。
进一步地，所述比例阀包括信号输入端和流量控制输出端，其中所述信号输入端设置在所述活塞缸外部，所述信号输入端包括驱动放大器，所述驱动放大器与外部控制器连接，用于接收外部控制器发出的流量控制信号；所述流量控制输出端设置在所述活塞缸内，所述流量控制输出端包括电磁铁以及与所述电磁铁相配合的磁芯，所述驱动放大器与所述电磁铁相连，所述驱动放大器用于将接收的流量控制信号转化为控制电流输出至所述电磁铁，所述电磁铁控制所述磁芯动作，所述磁芯设置在所述所述第一油道与所述第二油道之间的通油口上。
具体地，所述活塞缸的左右两端分别设有端盖和缸盖，其中所述活塞杆的第一端穿过所述端盖伸出所述活塞缸的外部。
具体地，所述活塞杆的第一端连接有第一安装件，所述缸盖的外部连接有第二安装件。
具体地，所述端盖和所述缸盖上分别设有若干通气孔。
特别地，所述第一油腔和第二油腔分别设置在所述比例阀的左右两侧，所述第二油腔的横截面大于所述第一油腔的横截面。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，通过活塞缸中活塞杆的伸缩运动配合人体行走状态，通过比例阀调节活塞缸中活塞杆的伸缩速率，使得液压阻尼器的活塞运动能够被动的配合人体的行走状态，根据使用者行走速度的快慢来进行随时调节，最大限度保持人体行走自如，保证稳定性。
本发明提供的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，与现有矫形器采用过重的电源和电机驱动液压缸的结构形式相比，省去了液压阻尼器的驱动原件，最大程度减轻重量，结构轻巧，采用本发明液压阻尼器的矫形器，便于在户外穿戴。
附图说明
图1是本发明实施例用于外骨骼矫形器的液压阻尼器的初始状态示意图；
图2是本发明实施例用于外骨骼矫形器的液压阻尼器的压缩状态示意图。
图中：1：活塞缸；2：比例阀；3：第一油腔；4：第二油腔；5：第一活塞；6：活塞杆；7：第二活塞；8：弹簧；9：第一油道；10：第二油道；11：端盖；12：缸盖；13：第一安装件；14：第二安装件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明实施例提供的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，包括活塞缸1以及与所述活塞缸1连接的比例阀2，其中所述活塞缸1内设有第一油腔3和第二油腔4，所述第一油腔3中设有第一活塞5，所述第一活塞5连接活塞杆6的第一端，所述活塞杆6的第二端伸出所述活塞缸1的外部。所述第二油腔4中设有第二活塞7，所述第二活塞7连接弹簧8的第一端，所述弹簧8的第二端连接所述第二油腔4的内壁。所述第一油腔3的通油口连接第一油道9，所述第二油腔4的通油口连接第二油道10，所述比例阀2设置在所述第一油道与所述第二油道之间，所述第一油道9与所述第二油道10通过所述比例阀2相连通。
本发明实施例所述的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，通过活塞缸1中活塞杆6的伸缩运动来配合人体行走状态，通过比例阀2调节活塞缸1中活塞杆6的伸缩速率，使得液压阻尼器的活塞运动能够被动的配合人体的行走状态，根据使用者行走速度的快慢来进行随时调节，最大限度保持人体行走自如，保证人体行走时的稳定性。
进一步来说，所述比例阀2包括信号输入端和流量控制输出端，其中所述信号输入端设置在所述活塞缸1外部，所述信号输入端包括驱动放大器，所述驱动放大器与外部控制器连接，用于接收外部控制器发出的流量控制信号。所述流量控制输出端设置在所述活塞缸1内，所述第一油道9与所述第二油道10分别与所述流量控制输出端相连通，所述流量控制输出端包括电磁铁以及与所述电磁铁相配合的磁芯。
工作时，在所述电磁铁的线圈中通电压为24v直流电流，所述磁芯受到所述电磁铁的磁力影响，向外伸出，使得与所述第一油道9与所述第二油道10相连通的油口慢慢打开，当所述电磁铁线圈的电流为0时，所述磁芯慢慢恢复至初始状态，将油口完全封闭。所述电磁铁由所述驱动放大器驱动控制，所述驱动放大器能够将所述外部控制器发出的流量控制信号转换为电压模拟量0～10v，所述驱动放大器再将该电压模拟量转化为控制电流施加在所述电磁铁上，电流越大，则所述磁芯运动的距离越大，油口打开的开口也越大，则所述第一油道9与所述第二油道10之间液压油的流量相应的变大，进而使所述活塞缸1中活塞杆6的伸缩速率变快；反之，施加在所述电磁铁上的电流越小，则所述磁芯运动的距离越小，油口打开的开口也越小，则所述第一油道9与所述第二油道10之间液压油的流量相应的变小，进而所述活塞缸1中活塞杆6的伸缩速率变快。也即，通过调节所述比例阀2，能够调节所述第一油道9与所述第二油道10之间液压油的流量，进而调节所述活塞缸1中活塞杆6的伸缩速率，从而使液压阻尼器中活塞运动的速率能够更加符合人体行走的速度要求，保证人体行走时的平稳性，将本发明所述液压阻尼器安装在矫形器上，使用者佩戴后行走更加自如舒适。
具体来说，所述活塞缸1的左右两端分别设有端盖11和缸盖12，其中所述活塞杆6的第一端穿过所述端盖11伸出所述活塞缸1的外部。所述活塞杆6的第一端连接有第一安装件13，所述缸盖12的外部连接有第二安装件14。通过第一安装件13和第二安装件14将液压阻尼器安装在外骨骼矫形器上。
具体来说，所述端盖11和所述缸盖12上分别设有若干通气孔，避免活塞运动过程中压缩空气的影响。
特别地，所述第一油腔3和第二油腔4分别设置在所述比例阀2的左右两侧，所述第二油腔4的横截面大于所述第一油腔3的横截面。
本发明实施例所述的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器工作原理是：
将本发明实施例所述的液压阻尼器安装在外骨骼矫形器上，液压阻尼器将随着人体的行走状态进行活塞运动。
如图1所示为液压阻尼器的初始状态，此时所述活塞杆6完全伸出在所述活塞缸1的外部，所述第一活塞5处于所述第一油腔3的最左端，所述第二活塞7也处于所述第二油腔4的最左端，所述弹簧8处于伸展状态；当人体行走时向所述活塞杆6施加一定压力，所述活塞杆6向右端收缩，带动所述第一活塞5向右移动，进而压缩所述第一油腔3中的液压油向右流动，液压油从第一油道9经过所述比例阀2的调节后流入所述第二油道10，液压油从所述第二油道10进入到所述第二油腔4，推动所述第二活塞7向右移动，进而压缩所述弹簧8，此时液压阻尼器的状体如图2所示，在此过程中，通过调节所述比例阀2控制油口的大小来调节液压油的流量，进而控制所述活塞杆6的收缩速率，使得人体行走时更加平稳。
同理，在如图2所示的液压阻尼器的压缩状态基础上，当人体行走状态变化时，施加在所述活塞杆6上的压力逐渐减小，则在所述弹簧8的弹力作用下，推动所述第二活塞7向左移动，进而压缩所述第二油腔4中的液压油向左流动，液压油从所述第二油道10经过所述比例阀2的调节后流入所述第一油道9，液压油从所述第一油道9进入到所述第一油腔3，推动所述第一活塞5向左移动，带动所述活塞杆6向左端伸出，此时液压阻尼器回复到如图1所示的初始状态，在此过程中，通过调节所述比例阀2控制油口的大小来调节液压油的流量，进而控制所述活塞杆6的伸展速率，使得人体行走时更加平稳。
综上所述，本发明实施例提供的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，通过活塞缸1中活塞杆6的伸缩运动配合人体行走状态，通过比例阀2调节活塞缸1中活塞杆6的伸缩速率，使得液压阻尼器的活塞运动能够被动的配合人体的行走状态，根据使用者行走速度的快慢来进行随时调节，最大限度保持人体行走自如，保证稳定性。
本发明实施例提供的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，与现有矫形器采用过重的电源和电机驱动液压缸的结构形式相比，省去了液压阻尼器的驱动原件，最大程度减轻重量，结构轻巧，采用本发明液压阻尼器的矫形器，便于在户外穿戴。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，其特征在于：包括活塞缸以及与所述活塞缸连接的比例阀，其中所述活塞缸内设有第一油腔和第二油腔，所述第一油腔中设有第一活塞，所述第一活塞连接活塞杆的第一端，所述活塞杆的第二端伸出所述活塞缸的外部；所述第二油腔中设有第二活塞，所述第二活塞连接弹簧的第一端，所述弹簧的第二端连接所述第二油腔的内壁；所述第一油腔的通油口连接第一油道，所述第二油腔的通油口连接第二油道，所述比例阀设置在所述第一油道与所述第二油道之间；
所述比例阀包括信号输入端和流量控制输出端，其中所述信号输入端设置在所述活塞缸外部，所述信号输入端包括驱动放大器，所述驱动放大器与外部控制器连接，用于接收外部控制器发出的流量控制信号；所述流量控制输出端设置在所述活塞缸内，所述流量控制输出端包括电磁铁以及与所述电磁铁相配合的磁芯，所述驱动放大器与所述电磁铁相连，所述驱动放大器用于将接收的流量控制信号转化为控制电流输出至所述电磁铁，所述电磁铁控制所述磁芯动作，所述磁芯设置在所述所述第一油道与所述第二油道之间的通油口上；
所述第一油腔和第二油腔分别设置在所述比例阀的左右两侧，所述第二油腔的横截面大于所述第一油腔的横截面；
所述活塞缸的左右两端分别设有端盖和缸盖，其中所述活塞杆的第一端穿过所述端盖伸出所述活塞缸的外部。
2.根据权利要求1所述的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，其特征在于：所述活塞杆的第一端连接有第一安装件，所述缸盖上连接有第二安装件。
3.根据权利要求1所述的用于外骨骼矫形器的液压阻尼器，其特征在于：所述端盖和所述缸盖上分别设有若干通气孔。
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