一种轻便运动助力装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及助力装置技术领域，特别是一种轻便运动助力装置。
【背景技术】
[0002]人们在生活中经常会进行上楼梯、爬山、骑自行车等运动，而这些运行都会使得膝关节承受很大的力量，长时间会损伤膝关节，对于老年人或者负重行走的人员更是如此。随着科技水平的不断进步，出现了可穿戴式辅助机械装置，此类装置可以辅助老人和体弱者短途行走和解决在日常生活中遇到的问题；随着老龄化社会的到来，这类辅助机械将会有广阔的应用空间，在有效控制成本的情况下这类商品甚至将成为每个家庭中的必须品，普及程度很高。适用人群不仅限于尚能独立行走的中老年人，还包括需要助力支持的青壮年人。
[0003]可穿戴式辅助机械装置在机械装置中增加智能，可以经过配置耦合于穿戴者身上，能够承担穿戴者及其背负的部分负荷，这类装置也成为人机外骨骼系统。专利CN200680006514.UCN200910020107.UCN201180028332.5 以及 CN201310215174.5 均就相关装置的实现进行说明。
[0004]上述发明创造揭示的外骨骼系统及装置能够实现运动助力功能，但均实现复杂、成本高昂且很笨重，不适合大规模推广普及。
[0005]有一些产品如矫正器或护膝，能够对膝关节起到一定的支撑或保护作用，但却不具备提供动力的能力，不能对人体行动起到主动助力的作用，如专利CN201320711776.5。
[0006]专利CN201410462145.3提到一种基于套索传动的膝关节助力康复装置，该装置采用套索传动，系统依靠腰部提供力量支撑。为此，该装置需要大力度固定在腰部，给穿戴者造成不适，且正常工作时套索不断运动，容易磨损；该装置主要用于助行康复器械领域，不太适应普通人群的日常工作生活。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型提供一种轻便运动助力装置，以解决上述助力装置实现复杂、成本高昂且很笨重，不适合大规模推广普及的技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种轻便运动助力装置，包括能源组件、控制组件和至少一套执行组件，所述能源组件分别与所述控制组件和执行组件连接，所述控制组件与所述执行组件连接；所述执行组件包括支撑结构、力矩产生器及传感装置组件；所述传感装置组件感应人体运动状态参数、并将所述运动状态参数传送给所述控制组件，所述控制组件根据所述运动状态参数、并发出控制指令给所述执行组件，所述力矩产生器根据所述控制指令产生动力驱动所述支撑结构；所述能源组件为所述控制组件和执行组件提供能源；所述支撑结构包括大腿连接段、小腿连接段、大小腿连接轴，所述大腿连接段和所述小腿连接段通过所述大小腿连接轴连接；所述大腿连接段设有与人体大腿紧密固定的大腿束带，所述小腿连接段设有与人体小腿紧密固定的小腿束带；所述力矩产生器和传感装置组件分别包括大腿力矩产生器和大腿传感装置，所述大腿传感装置设置在所述大腿连接段上以感应大腿束带的张力；所述大腿力矩产生器设置在所述大腿连接段和所述小腿连接段之间。
[0009]本实用新型的有益效果是:由于大腿连接段设有与人体大腿紧密固定的大腿束带，小腿连接段设有与人体小腿紧密固定的小腿束带；这样可以大大简化装置结构、重量及成本，从而达到轻便、低成本的目的；大腿传感装置设置在大腿连接段上以感应大腿束带的张力，使得大腿束带既有固定助力装置的作用，又有传递大腿张力的作用，进一步简化了助力装置的结构。当控制组件检测到大腿传感装置的张力值后，如果张力值大于设定阈值，控制组件根据张力值计算大腿力矩产生器说需要的功率，然后驱动大腿力矩产生器工作，大腿力矩产生器带动大、小腿弯曲运动，从而为人的行走提供助力。
[0010]进一步，所述支撑结构还包括足部结构和脚踝轴，所述小腿连接段和所述足部结构通过所述脚踝轴连接。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是:设置足部结构，使得人体穿戴更为方便。
[0012]进一步，所述传感装置组件还包括压力传感装置，所述压力传感装置设置在所述足部结构上，所述压力传感装置与所述控制组件连接。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是:在足部结构上设置压力传感装置，通过压力传感装置探测人体足部的压力来控制助力装置，使得控制更为准确。
[0014]进一步，所述压力传感装置为多个，分别分布在所述足部结构的前部和后部。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是:通过前部和后部的压力传感信号，可以清楚分辨人体的运动状态，为助力装置的控制提供了精确的控制信息，能够实现精准的控制。
[0016]进一步，所述足部结构设有与人体足部紧密固定的足部束带。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是:足部束带能够将人体的足部固定在足部结构上，穿戴比较可靠。
[0018]进一步，所述传感装置组件还包括足部传感装置，所述足部传感装置设置在所述足部结构上以感应足部束带的张力，所述足部传感装置与所述控制组件连接。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是:通过足部传感装置探测人体足部张力，以增强装置与人体的协调性，进一步提高助力装置的使用体验。
[0020]进一步，所述小腿连接段设有与人体小腿紧密固定的小腿束带，所述传感装置组件还包括小腿传感装置，所述小腿传感装置设置在所述小腿连接段上以感应小腿束带的张力，所述小腿传感装置与所述控制组件连接。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是:小腿传感装置能够探测人体小腿的张力值，根据人体小腿张力值来计算力矩产生器所需要的功率，为控制助力装置提供了更为准确的控制信息。
[0022]进一步，所述力矩产生器还包括小腿力矩产生器，所述小腿力矩产生器设置在所述小腿连接段和所述足部结构之间，所述小腿力矩产生器分别与所述能源组件和所述控制组件连接。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是:小腿力矩产生器能够为人体小腿提供驱动力，使得助力装置的省力效果更佳。
[0024]进一步，所述传感装置组件还包括角度传感装置，所述角度传感装置设置在所述大腿连接段上或所述小腿连接段上，所述角度传感装置与所述控制组件连接。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是:角度传感装置能够探测大腿连接段和小腿连接段之间的角度，通过大腿连接段和小腿连接段之间的角度的大小来调整助力装置的控制力矩，提高了助力装置控制的准确性。
[0026]进一步，所述大腿力矩产生器为收缩做功装置，所述小腿连接段延伸出所述大小腿连接轴形成延伸端，所述收缩做功装置设置在所述延伸端和所述大腿连接段之间。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是:收缩做功装置来为小腿连接段提供助力。
[0028]进一步，所述大腿力矩产生器为拉伸做功装置，所述拉伸做功装置设置在所述大腿连接段和所述小腿连接段的中段之间。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是:拉伸做功装置设置在大腿连接段和小腿连接段的中段之间，助力装置的整体结构较为紧凑。
[0030]进一步，其特征在于，所述执行组件还包括腰部固定结构，所述腰部固定结构包括腰部连接轴和腰部束带；所述腰部束带通过腰部连接轴与所述大腿连接段相连接。
[0031]采用上述进一步方案的有益效果是:通过腰部固定结构，能够确保助力装置与人体腰部的良好固定。
[0032]进一步，所述大腿连接段和所述腰部固定结构之间设置有弹簧。
[0033]采用上述进一步方案的有益效果是:弹簧使得大腿连接段和腰部结构之间保持张力；在穿戴者迈步抬腿时，弹簧的拉力可以减轻穿戴者迈步抬腿时装置本身重量带来的负荷。
[0034]进一步，所述大腿连接段和所述腰部固定结构之间设置有大腿抬腿动力产生器，所述大腿抬腿动力产生器驱动所述大腿连接段转动。
[0035]采用上述进一步方案的有益效果是:通过大腿抬腿动力产生器为助力器提供助力，驱动所述大腿连接段转动。
[0036]进一步，所述力矩产生器和大腿抬腿动力产生器为电动推杆或直线电机，所述能源组件为电源，所述电源与所述电动推杆电连接。
[0037]采用上述进一步方案的有益效果是:通过电动推杆或直线电机驱动力矩产生器和大腿抬腿动力产生器，提供助力的驱动源为电源，操作非常方便。
[0038]进一步，所述电源为电池、燃料电池、太阳能电池、生物