4工作在其驅(qū)動模式下時，第一和第二可控閥206和208關(guān)閉。這使得整個液壓泵的輸出流流入扭矩發(fā)生器104中。這進(jìn)一步使信號處理器130通過控制電動機(jī)202來控制扭矩發(fā)生器104。在驅(qū)動模式下，向扭矩發(fā)生器104中輸入能量，能夠控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107的運動，或向膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107上施加理想的扭矩。
[0045]在一些實施例中，如圖10所示，液壓閥回路204包括第二止回閥209和第二可控閥208，二者串聯(lián)安裝，且與串聯(lián)安裝的第一可控閥206和第一止回閥207并聯(lián)安裝。本實施例的工作類似于圖9的實施例的工作，其不同之處在于，如果第二可控閥208打開，且仍能夠在扭矩發(fā)生器104的伸展方向輸入能量，則該操作允許扭矩發(fā)生器104進(jìn)行自由彎曲。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，第一和第二可控閥206和208關(guān)閉。這得能夠控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107的運動，或向膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107上施加理想的扭矩。
[0046]圖11顯示了液壓閥回路204的另一實施例。圖11的液壓閥回路204的實施例與圖8的實施例相似，不同之處在于，圖8的止回閥207被并聯(lián)回路217替代。并聯(lián)回路217包括第一止回閥207和第一調(diào)節(jié)限制閥215，二者串聯(lián)安裝，且與串聯(lián)安裝的第二止回閥209和第二調(diào)節(jié)限制閥216并聯(lián)安裝。
[0047]在工作中，當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，第一可控閥206關(guān)閉。這使得整個液壓泵的輸出流流入扭矩發(fā)生器104。這進(jìn)一步使信號處理器130通過控制電動機(jī)202來控制扭矩發(fā)生器104。在驅(qū)動模式下，向扭矩發(fā)生器104中輸入能量，能夠控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107的運動，或向膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107上施加理想的扭矩。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其非驅(qū)動模式下時，可以調(diào)整執(zhí)行器閥214的開口，以調(diào)整扭矩發(fā)生器104中的液體流動阻力。第一調(diào)節(jié)限制閥215在扭矩發(fā)生器104的伸展方向上向液流提供阻力。第二調(diào)節(jié)限制閥216在扭矩發(fā)生器104的彎曲方向上向液流提供阻力。調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中的液體流動阻力，能夠在行走周期的各階段中控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107對力和扭矩的阻力，同時使用的電能更少，因為電動機(jī)202在該非驅(qū)動模式下未消耗任何電能。
[0048]在一些實施例中，如圖12所示，液壓閥回路204包括能夠控制液壓流的三通閥210。在操作中，當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，三通閥將端口 211連接到端口 213，并封閉端口 212。這使得液壓泵201和扭矩發(fā)生器104之間具有液流，使得液壓泵的整個輸出流流入扭矩發(fā)生器104中。這進(jìn)一步使得信號處理器130通過控制電動機(jī)202來控制扭矩發(fā)生器104。在驅(qū)動模式下，向扭矩發(fā)生器104中輸入能量，能夠控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107的運動，或向膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107上施加理想的扭矩。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其非驅(qū)動模式下時，三通閥210將端口 212連接到端口 213。通過使用信號處理器130，可以調(diào)節(jié)端口 213的開口，以調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中的液體流動阻力。調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中液體流動阻力，能夠控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107對力和扭矩的阻力，同時使用的電能更少，因為電動機(jī)202在該非驅(qū)動模式下未消耗任何電能。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在功率再生模式下時，三通閥210將端口 211連接到端口 213，使來自扭矩發(fā)生器104的至少一部分液流轉(zhuǎn)動液壓泵201，同時電動機(jī)控制器128對電動機(jī)202施加非零電流，以阻擋液壓泵201中的液流。
[0049]圖13顯示了圖12的實施例的實現(xiàn)。更具體地，圖13顯示了三通閥210，該三通閥210具備至少三個位置。當(dāng)三通閥210處于其第一位置時，三通閥將端口 211連接到端口213，并封閉端口 212。這使得半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下。三通閥210在處于其第二位置時，該三通閥210將端口 212連接到端口 213，并封閉端口 211。通過使用信號處理器130，可以調(diào)節(jié)端口 212和端口 213、或同時調(diào)節(jié)端口 212和端口 213的大小，從而適當(dāng)調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中的液體流動阻力。當(dāng)三通閥處于其第三位置時(如圖13所示)，這些端口彼此都互不連接。
[0050]圖14顯示了圖12的實施例的另一實現(xiàn)方式，其中，液壓閥回路204進(jìn)一步包括連接到端口 212上的第一止回閥207。與圖12的實施例對比可發(fā)現(xiàn)，該實施例將扭矩發(fā)生器104中液體流動阻力的范圍限制在彎曲方向上，并且使其總是大于液壓泵201產(chǎn)生的液體流動阻力。如果所有端口 211、212和213都互相連接，且能夠在扭矩發(fā)生器104的伸展方向上輸入能量，則該操作進(jìn)一步實現(xiàn)扭矩發(fā)生器104的自由伸展。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，三通閥210將端口 211連接到端口 213，并封閉端口 212。這使液壓泵201和扭矩發(fā)生器104之間具有液流，且使液壓泵的全部輸出流流入扭矩發(fā)生器104中。這進(jìn)一步使得信號處理器130能夠通過控制電動機(jī)202來控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107的運動，或者向膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107施加理想的扭矩。
[0051]圖15顯示了圖14中的實施例的實現(xiàn)。圖15顯示了具有至少三個位置的三通閥210。當(dāng)三通閥210處于其第一位置(驅(qū)動模式)時，三通閥210將端口 211連接到端口 213，并封閉端口 212。當(dāng)三通閥210處于其第二位置時，所有端口互相連接。通過使用信號處理器130，可以調(diào)節(jié)端口 212、端口 213或同時調(diào)節(jié)端口 212、端口 213的開口大小，以適當(dāng)調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中的液體流動阻力。當(dāng)三通閥210處于其第三位置時(圖15所示)，這些端口彼此之間都不互相連接。
[0052]圖16示意了與圖15相似的實施例，其中增加了一些特征。在存在任何泄漏或熱膨脹時，貯存器230確保系統(tǒng)中仍具有足夠的油。兩個止回閥228和229確保液壓流不被推回到貯存器230。兩個液壓流體路徑231和232確保任何從三通閥210和液壓泵201的泄漏都回饋至貯存器230。壓力傳感器126和127測量扭矩發(fā)生器104的第一和第二室中的液壓流的壓力。過濾器233收集液體中的所有雜質(zhì)。
[0053]圖17顯示了圖12的另一實施例，其中液壓閥回路204進(jìn)一步包括并聯(lián)回路217，該并聯(lián)回路217連接至端口 212。在操作中，當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，三通閥210將端口 211連接到端口 213，并封閉端口 212。這使得液壓泵201和扭矩發(fā)生器104之間具有液流，且液壓泵的全部輸出流流入扭矩發(fā)生器104中。這進(jìn)一步使信號處理器130通過控制電動機(jī)202來控制扭矩發(fā)生器104的運動。在驅(qū)動模式下，向扭矩發(fā)生器104中輸入能量，能夠控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107的運動，或向膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107上施加理想的扭矩。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其非驅(qū)動模式下時，三通閥210將端口 212連接到端口 213，并封閉端口 211。通過使用信號處理器130，可以調(diào)整端口 213或端口 212的開口大小，以調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中的液體流動阻力。第一調(diào)節(jié)限制閥215在扭矩發(fā)生器104的伸展方向上對液流產(chǎn)生阻力。第二調(diào)節(jié)限制閥216在扭矩發(fā)生器104的彎曲方向上對液流產(chǎn)生阻力。調(diào)節(jié)扭矩發(fā)生器104中液體流動阻力，能夠?qū)崿F(xiàn)在行走周期的各階段中控制膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107對力和扭矩的阻力，同時使用的電能更少，因為電動機(jī)202在該非驅(qū)動模式下未消耗任何電能。
[0054]圖18顯示了液壓閥回路204的另一實施例。圖18的實施例與圖17的實施例相似，其不同之處在于，圖18中的調(diào)節(jié)限制閥215和216被第二三通閥218取代。在操作中，當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，三通閥210將端口 211連接到端口 213，并封閉端口 212。這使得液壓泵201和扭矩發(fā)生器104之間具有液流，且液壓泵的全部輸出流流入扭矩發(fā)生器104中。這進(jìn)一步使信號處理器130通過控制電動機(jī)202來控制扭矩發(fā)生器104的運動。當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其非驅(qū)動模式下時，第一三通閥210將端口 212連接到端口 213。當(dāng)扭矩發(fā)生器104沿著伸展方向移動時，第二三通閥218調(diào)節(jié)端口 219和端口 221之間的液體流動阻力，當(dāng)扭矩發(fā)生器104沿著彎曲方向移動時，第二三通閥218調(diào)節(jié)端口 220和端口 221之間的液體流動阻力。如果端口 219和端口 221互相連接，端口 220關(guān)閉，且端口 211、212和213互相連接，則該實施例中的扭矩發(fā)生器104可以自由伸展，且能夠在扭矩發(fā)生器104的伸展方向輸入能量。如果端口 220和端口 221互相連接并且端口 219關(guān)閉，以及如果端口 211、212和213互相連接，那么該實施例進(jìn)一步實現(xiàn)扭矩發(fā)生器104的自由彎曲，且能夠在扭矩發(fā)生器104的彎曲方向上輸入能量。
[0055]圖19顯示了液壓閥回路204的另一實施例。圖19中的實施例與圖18中的實施例相似，不同之處在于，兩個三通閥210和218被一個四通閥223替代。在工作中，當(dāng)半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100工作在其驅(qū)動模式下時，四通閥223將端口 224連接到端口 227，并封閉端口 225和226。這使得液流在液壓泵201和扭矩發(fā)生器104之間流動，從而使得所述液壓泵的全部輸出流流入扭矩發(fā)生器104中。這進(jìn)一步使得信號處理器130通過控制電動機(jī)202來控制扭矩發(fā)生器104。在半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100的非驅(qū)動模式下，當(dāng)扭矩發(fā)生器104在伸展方向上移動時，四通閥223調(diào)節(jié)端口 225和端口 227之間的液壓流的阻力，當(dāng)扭矩發(fā)生器104在彎曲方向上移動時，四通閥223調(diào)節(jié)端口 226和端口 227之間的液壓流的阻力。如果端口 224、225和227互相連接，端口 220關(guān)閉，則該實施例允許扭矩發(fā)生器104的自由伸展，且能夠在扭矩發(fā)生器104的伸展方向上輸入能量。如果端口 224、226和227互相連接，且端口 225關(guān)閉，則該實施例進(jìn)一步允許扭矩發(fā)生器104的自由彎曲，且能夠在扭矩發(fā)生器104的伸展方向上輸入能量。
[0056]從圖1到圖19中可見，液壓動力單元200包括兩條連接到扭矩發(fā)生器104的通路:一條通路通過液壓泵201，另一條通路通過液壓閥回路204。在驅(qū)動模式下，液壓泵201液壓連接至扭矩發(fā)生器104。在非驅(qū)動模式下，到扭矩發(fā)生器104的液流由至少一個閥進(jìn)行調(diào)
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[0057]圖20為半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100的一個實施例的示意圖。如前所述，半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100除其他部件外，還包括大腿連接件103、小腿連接件105和膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107，通過扭矩發(fā)生器104連接。膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)107使得大腿連接件103相對于小腿連接件105在彎曲方向101和伸展方向102上移動。半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100通過接口 111連接至膝上截肢者的殘余下肢110。更具體地，接口 111通過金字塔形接合器113或已知的類似接合器連接到大腿連接件103。腳踝塔架109通過步態(tài)站立傳感器124將小腿連接件105連接到人工足108。膝關(guān)節(jié)角度傳感器120測量大腿連接件103和小腿連接件105之間的角度121。大腿角度傳感器122位于大腿連接件103上，用于測量大腿連接件103的絕對角度。圖20顯示了液壓動力單元200的輪廓。
[0058]圖21和22為圖20所示的半驅(qū)動式假肢膝關(guān)節(jié)100的剖面透視圖和分解圖。在圖21和22所示的實施例中，錐形接合器113連接到大腿連接件103。固定到大腿連接件103的大腿角度傳感器122包括加速計133和陀螺儀134。軸118從大腿連接件103伸展開，并與大腿連接件103相對靜止。膝關(guān)節(jié)角度傳感器120為磁性編碼器，固定在編碼器殼體116