一种智能关节支撑保护及辅助运动设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种智能控制领域，具体是一种一种智能关节支撑保护及辅助运动设备。


背景技术：

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目前国外及国内市场的行走辅助设备造价较高且产品功能日越来越强大，但是其设备重量、电池续航能力及产品外观等等都还有较大改善空间，而且面对细分市场的产品应用开发并不够完善。
[0003]
目前的辅助运动设备无法做到和身体构造契合，均为金属骨架结构，为满足强度设计，设备体积较大，不能实现在外套内隐藏穿戴，基本都是在人体外套上安装，整体感官人体行动不够灵活，由于体积过大使用并不方便；而且针对膝关节、髋关节等运动关节的保护也并不到位，无法实时的针对关节保护提供相应的支撑力或涨紧力，鉴于以上存在的问题，提出一种小型化的结构设计，满足隐蔽穿戴，且带有关节保护功能及运动能量回收功能的运动辅助设备。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于提供一种智能关节支撑保护及辅助运动设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
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为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：作为本实用新型进一步的方案：
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一种智能关节支撑保护及辅助运动设备，包括辅助运动设备与身体契合固定的支撑支架及粘扣部分、关节上的扭力马达、油气混合减震液压缸、后腰背包和压力传感器；其特征在于，所述辅助运动设备与身体契合固定的支撑支架采用柔性材料契合包裹腿部关节，所述支撑支架通过压力平衡连通管串联连接在一起，所述支撑支架底部连接足底支撑构件，所述的足底支撑构件上固定有支撑压力传感器，所述的关节上的扭力马达及压力传感器连接于后腰背包上，所述设备压力传感器包括支撑压力传感器、收腿压力传感器和抬腿压力传感器；所述收腿压力传感器和抬腿压力传感器位于支撑支架内侧，支撑压力传感器位于足底支撑构件上，身体支撑控制及调整开关位于支撑支架的下方关节处的扭力马达上，支撑支架膝盖以下的采用液压活塞和液压缸，支撑支架底部连接足底支撑构件，所述后腰背包包括压力调节电控阀、支撑力马达、膨胀动力发电机、压力膨胀罐、电池组、辅助行走控制计算模块和身体支撑控制计算模块；所述压力调节电控阀连接压力连通管的一端，压力连通管的另一端连接支撑力马达，支撑力马达连接压力连通管的一端，压力连通管的另一端连接膨胀动力发电机，膨胀动力发电机连接压力连通管的一端，压力连通管的另一端连接压力膨胀罐，所述压力膨胀罐靠近电池组，电池管理模块固定连接支撑力马达的输入端，电池管理模块固定连接膨胀动力发电机的输出端，电池管理模块连接身体支撑控制计算模块的输入端，身体支撑控制计算模块输入端连接身体支撑控制及调整开关的输出端，身体支撑控制计算模块的输出端连接支撑力马达的输入端，电池管理模块连接辅助行走控
制计算模块，辅助行走控制计算模块输出端连接辅助动力控制开关的输入端，辅助动力控制开关的输入端连接收腿压力传感器和抬腿压力传感器的输出端，辅助行走控制计算模块的输出端连接扭力马达的输入端。
[0007]
作为本实用新型进一步的方案：所述粘扣部分包括大腿根处支撑粘扣，大腿支撑粘扣和小腿支撑粘扣，所述粘扣均环形包裹支撑支架外表面。
[0008]
作为本实用新型进一步的方案：扭力马达设置在支撑架关节处两侧，每个扭力马达上安装有辅助动力控制开关和身体支撑控制及调整开关按钮，辅助动力控制开关按钮连接收腿压力传感器和抬腿压力传感器，同心圆的外圈是辅助动力控制开关，同心圆的内圈是身体支撑控制及调整开关按钮连接支撑压力传感器，每个腿部关节两侧按钮功能分别设计为向一侧旋转连续加大，即为辅助行走力量加大按钮，向另一侧旋转为连续减小直到关闭的功能，即为辅助行走力量减小按钮；每个腿部关节两侧中心的按钮功能分别设计为一侧连续按压为支撑力加大，另一侧按钮连续按压为支撑力减小至关闭，若同时按两腿外侧中心的辅助行走加大按钮，则辅助行走力量加大按钮的功能改为跟从模式，即：一条腿的行走运动主动跟随另一条腿的行走步频及步幅，实现辅助行走运动。
[0009]
作为本实用新型进一步的方案：所述支撑连杆，支撑连杆为中空柔性材料，在身体关节处设置液压活塞和液压缸，利用活塞原理可在支撑连杆的局部实现长度的弹性伸缩，利用长度变化贴合身体表面的同时，对所支撑的身体部位实时提供涨紧力或支撑力。
[0010]
作为本实用新型进一步的方案：所述支撑连杆位于液压活塞和液压缸结构的下部设有压力平衡连通管，利用连通器原理实现结构跟随身体关节角度变化时，设备对身体关节所提供的支撑或涨紧力不发生变化。
[0011]
作为本实用新型进一步的方案：所述每个身体支撑控制及调整开关对应连接的一个支撑压力传感器，而每个辅助动力控制开关均连接一个抬腿压力传感器和一个收腿压力传感器。
[0012]
作为本实用新型进一步的方案：电池组之前利用人体运动压迫关节处液压活塞和液压缸产生的柔性支撑连杆的压力连通管内压力变化导致的管道内流体流速发生剧烈变化，实现背包内膨胀动力发电机发电，实现人体运动能力回收的功能。
[0013]
作为本实用新型进一步的方案：电池组由若干电池管理模块组成。实现运动电能实时回收及电池亏电后外部电源可快速充电等功能。
[0014]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：所述设备小型化可以针对不同关节功能使用产品；亦可以组合连接不同产品，满足膝关节、髋关节、肘关节等等的协调运动需求，根据压力传感器数据，模块芯片计算出合理的支撑压力，通过油气混合减震液压缸做工形式对受压迫或拉伸的关节进行支撑，减轻关节的物理磨损，油气混合减震液压缸利用连通器原理，均衡关节周围的缸体压力，避免因关节运动产生前后支撑杆的长度变化及不同运动状态下导致的关节处支撑力出现压差变化，该设计提高设备的穿戴和支撑舒适度，后腰背包有膨胀箱，并与往复流体发电装置相连，满足行走过程中，把身体对关节的压迫变成流体运动发电，并储存于电池包内，用于关节上的扭力马达的辅助运动的电能损耗，该结构设计针对的人群为有行动能力且关节不方便大剂量运动的群体，例如关节疾病人员、登山徒步的人员、轻微负重行走人员等等，产品可选用单个或多个联动使用，相对以往产品的外观及尺寸更加贴合大众使用需求。
4、压力膨胀罐5、电池组6、辅助行走控制计算模块7和身体支撑控制计算模块8；所述压力调节电控阀2连接压力平衡连通管9的一端，压力平衡连通管9的另一端连接支撑力马达3，支撑力马达3连接压力平衡连通管9的一端，压力平衡连通管9的另一端连接膨胀动力发电机4，膨胀动力发电机4连接压力平衡连通管9的一端，压力平衡连通管9的另一端连接压力膨胀罐5，所述压力膨胀罐5连接电池组6，电池组6由若干电池管理模块10组成，电池管理模块10固定连接支撑力马达3的输出端，电池管理模块10固定连接膨胀动力发电机4的输出端，电池管理模块10连接身体支撑控制计算模块8的输出端，身体支撑控制计算模块8输入端连接身体支撑控制及调整开关14的输出端，身体支撑控制计算模块8的输出端连接支撑力马达3的输入端，电池管理模块10连接辅助行走控制计算模块7，辅助行走控制计算模块7输出端连接身体支撑控制及调整开关14的输入端，辅助行走控制计算模块7的输出端连接扭力马达16的输入端。
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本实用新型的工作原理是：通过支撑压力传感器13输出传递给身体支撑控制及调整开关14的输入端，身体支撑控制及调整开关14的输出端传递给身体支撑控制计算模块8 输入端，身体支撑控制计算模块8输出端连接支撑力马达3的输入端，在支撑力马达3的作用下实现对于行动人员的支撑，通过收腿压力传感器11和抬腿压力传感器12输出传递给辅助动力控制开关15的输入端，辅助动力控制开关15的输出端传递给辅助行走控制计算模块7输入端，辅助行走控制计算模块7输出端连接扭力马达16的输入端，在扭力马达16的作用下实现对于行动人员的行走。
[0026]
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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0027]
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。