一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置及方法，包括两个支板、相互啮合的驱动齿轮及从动齿轮、加速齿轮组、发条弹簧及发电机，两个支板分别固定在通过关节相连的两条肢体上，驱动齿轮及从动齿轮分别安装在两个支板上，加速齿轮组与发电机连接，发条弹簧的内圈与驱动齿轮连接，发条弹簧的外圈固定在与驱动齿轮同一个支板上，通过关节的加速或减速，带动加速齿轮组驱动发电机产生电能，本发明可以部分地代替肌肉使关节的运动减速或者加速的功能，因此有效地减少人体生物能的支出。
【专利说明】一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可再生能源领域，具体涉及一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，可穿戴设备越来越多地走进人们的生活。利用可穿戴式的人体动能捕获装置为可穿戴的电子设备供电也成为人们关注的热点。然而，人体动能捕获器虽然可以提高穿戴式电子设备的体验，但是也需要人付出一定的代价，即人体需要支出额外的一部分生物能。对于正常活动中就必须消耗很多体力的群体来说，人体动能捕获器消耗的这部分额外生物能可能会对正常的活动造成很大的影响，因此，有必要寻找一种新的方法，既可以辅助人体的运动，减少生物能的支出，同时还能够捕获人体动能。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置及方法。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置，包括两个支板、相互啮合的驱动齿轮及从动齿轮、加速齿轮组、发条弹簧及发电机，所述两个支板分别固定在通过关节相连的两条肢体上，所述驱动齿轮及从动齿轮分别安装在两个支板上，所述从动齿轮驱动加速齿轮组，所述加速齿轮组与发电机连接，所述加速齿轮组、发电机及从动齿轮安装在同一个支板上，所述发条弹簧的内圈与驱动齿轮连接，所述发条弹簧的外圈固定在与驱动齿轮同一个支板上。
[0006]所述驱动齿轮的转轴和关节的转轴重合。
[0007]还包括整流调压电路。
[0008]一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获的方法，当关节的运动减速时，关节通过驱动齿轮使发条弹簧发生扭转变形而将动能转化为势能存储在发条弹簧中，发条弹簧产生反力矩协作肢体减速；由于肢体带动两个支板做相对运动，使得驱动齿轮带动从动齿轮，并进一步带动加速齿轮组，最后驱动发电机产生电能，电能存储在蓄电池中；
[0009]当关节运动加速时，发条弹簧释放势能转化为动能协助肢体做加速运动，并使得关节所连接的两个肢体发生相对运动，驱动齿轮带动从动齿轮，并进一步带动加速齿轮组，最后驱动发电机广生电能，电能存储在蓄电池中。
[0010]本发明的有益效果:
[0011]本发明可以部分地代替肌肉使关节的运动减速或者加速的功能，因此能够有效地减少人体生物能的支出，同时，本发明还捕获人体动能并转换为电能，可以满足随身携带的电子产品的供电需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
[0013]图2是本发明应用在膝关节上的结构示意图。
[0014]图中示出:
[0015]1-第一支板，2-驱动齿轮，3-发条弹簧，4-从动齿轮，5-加速齿轮组，6_发电机，7-第二支板，8-绑带。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0017]实施例
[0018]如图1、2所示，一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置，包括两个支板，分别为第一支板I及第二支板7，所述第一、第二支板分别固定在通过膝关节相连接的大腿及小腿部分，具体通过绑带8固定，并可随着关节的转动而作相对旋转运动，其旋转的转轴与关节的转轴重合。
[0019]本装置还包括相互啮合的驱动齿轮2及从动齿轮4、加速齿轮组5、发条弹簧3及发电机6，第一、第二支板分别设有驱动齿轮2及从动齿轮4，其中驱动齿轮2的转轴和关节的转轴重合，所述驱动齿轮2与发条弹簧3的内圈连接，并可以驱动发条弹簧3扭转变形，所述发条弹簧3的外圈固定在与驱动齿轮2同一条支板上，所述从动齿轮4与加速齿轮组5啮合，所述加速齿轮组5与发电机6连接，通过加速齿轮组5驱动发电机转动，所述加速齿轮组、发电机及从动齿轮安装在同一个支板上。
[0020]关节的转动通过两个支板传递给啮合的两个齿轮，从动齿轮4与加速齿轮组5啮合，从而使运动加速，最后驱动发电机6转动，产生电能。
[0021]一种获得电能的方法，当关节的运动需要减速时，发条弹簧在与之固连的齿轮驱动下发生扭转变形，把动能转化为弹性势能储存起来，从而产生反力矩，并最终作用到关节上，使关节减速，此时装置可以部分地代替肌肉使关节的运动减速的功能；当关节的运动需要加速时，发条弹簧通过齿轮驱动关节运动，此时装置部分地代替肌肉驱动关节运动的功能，从而减少人运动时的生物能支出。
[0022]当关节做减速运动时，驱动齿轮通过从动齿轮和加速齿轮组驱动发电机高速转动，使发电机产生电能，同时产生反力矩，反力矩最终作用在关节上，也可以部分地代替肌肉使关节的运动减速的功能；当关节做加速运动时，发条弹簧驱动关节运动的同时还通过从动齿轮和加速齿轮组驱动发电机转动，从而产生电能。
[0023]发电机6在关节减速或者加速时，都会进行高速地转动，从而产生电能，所产生的电能通过整流调压电路后，储蓄到蓄电池中，为人体随身携带的电子产品供电。
[0024]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可辅助运动的穿戴式人体动能捕获装置，其特征在于，包括两个支板、相互啮合的驱动齿轮及从动齿轮、加速齿轮组、发条弹簧及发电机，所述两个支板分别固定在通过关节相连的两条肢体上，所述驱动齿轮及从动齿轮分别安装在两个支板上，所述从动齿轮驱动加速齿轮组，所述加速齿轮组与发电机连接，所述加速齿轮组、发电机及从动齿轮安装在同一个支板上，所述发条弹簧的内圈与驱动齿轮连接，所述发条弹簧的外圈固定在与驱动齿轮同一个支板上。
2.根据权利要求1所述的捕获装置，其特征在于，所述驱动齿轮的转轴和关节的转轴重合。
3.根据权利要求1所述的捕获装置，其特征在于，还包括整流调压电路。
4.如权利要求1-3任一项所述的捕获装置的方法，其特征在于， 当关节的运动减速时，关节通过驱动齿轮使发条弹簧发生扭转变形而将动能转化为势能存储在发条弹簧中，发条弹簧产生反力矩协作肢体减速；由于肢体带动两个支板做相对运动，使得驱动齿轮带动从动齿轮，并进一步带动加速齿轮组，最后驱动发电机产生电能，电能存储在蓄电池中； 当关节运动加速时，发条弹簧释放势能转化为动能协助肢体做加速运动，并使得关节所连接的两个肢体发生相对运动，驱动齿轮带动从动齿轮，并进一步带动加速齿轮组，最后驱动发电机产生电能，电能存储在蓄电池中。
【文档编号】F03G5/08GK104481825SQ201410697706
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】谢龙汉, 蔡明京, 李杰鸿 申请人:华南理工大学