防摔倒辅助装置的制作方法

本发明涉及生活用品技术领域，特别是防摔倒辅助装置。

背景技术：

随着人口老龄化问题的愈发严峻，老人的监护也成为当今亟待解决的社会问题，老年人由于生理机能的衰退，下肢肌肉的力量非常薄弱，平衡能力很差，极易摔倒，据统计，在摔倒的老年人中有20％会造成肢体的二次伤害，10％由于摔倒直接或间接引起的疾病在一年内过世。同时，老年人存在下肢运动障碍，导致行动不便，在生活上难以自理，不得不长期卧床或借助轮椅运动，常常导致泌尿系统感染、压疮、骨质疏松、静脉血栓等，在身心方面长年忍受着常人体会不到的痛苦。其中老年人摔倒问题尤其严重，因摔倒而死亡是65岁及以上人群因伤害致死的重要死因，当老人独自外出，如果不小心摔倒，往往面临极大危险。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种防摔倒辅助装置，它结构简单，能够灵活迅速地调整本装置的运动姿态，维持老年人身体平衡，有效避免摔倒。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：防摔倒辅助装置，包括固定在腰部的腰部固定装置、位于腰部固定装置下方的外骨骼躯干装置，所述腰部固定装置上设置用于为整个装置提供能源的电源，与电源电连接的控制器，与控制器电连接的陀螺仪，所述腰部固定装置与外骨骼躯干装置之间通过髋关节部件连接，所述髋关节部件与控制器电连接，所述外骨骼躯干装置包括大腿部件、小腿部件，所述大腿部件和小腿部件之间通过膝关节部件连接，所述伺服电机与控制器电连接，所述大腿部件上设置用于绑在大腿上的绷带，所述小腿部件上设置用于绑在小腿上的绷带。

所述大腿部件底端与小腿部件顶端铰接，所述膝关节部件包括第二伺服电机，所述第二伺服电机输出轴上安装转轴，所述转轴上安装第一棘轮、第一转盘、第二棘轮和第二转盘，所述第一棘轮与转轴之间键连接，所述第一转盘与大腿固定连接，所述第一转盘上安装与第一棘轮相适应的第一棘爪，所述第二棘轮与转轴之间键连接，所述第二转盘与小腿固定连接，所述第二转盘上安装与第二棘轮相适应的第二棘爪，且所述第二棘轮的棘齿方向与第一棘轮的棘齿方向相反。

所述腰部固定装置底端与大腿部件顶端铰接，所述髋关节部件为控制大腿运动的第一伺服电机。

所述大腿部件、小腿部件、以及脊椎部件均为合金板。

所述小腿底端设置环形弹力绳。

所述腰部固定装置上设置背带。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明结构简单，通过陀螺仪感知人体平衡，并将信号传递给控制器，控制器控制髋关节部件、膝关节部件作出动作，根据具体情况，控制大腿部件和小腿部件及时作出动作，从而平衡人体重心，避免摔倒。

2、大腿部件、小腿部件均为合金板，采用合金板质量轻，强度高。

3、小腿部件底端设置环形弹力绳，使用时将弹力绳踩于脚底，增加本装置的牢固性。

4、腰部固定装置上设置背带，减轻腿部负重，并且适用于不同腰围的使用者。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图2是本发明控制流程框图；

附图3是本发明髋关节部件结构示意图；

附图4是本发明膝关节部件结构示意图；

附图5是本发明大腿部件放大结构示意图；

附图6是本发明小腿部件放大结构示意图；

附图7是本发明向前摔倒状态示意图；

附图8是本发明向后摔倒状态示意图。

附图中所示标号：1、腰部固定装置；2、电源；3、控制器；4、陀螺仪；5、髋关节部件；6、大腿部件；7、小腿部件；8、绷带；9、第二伺服电机；10、转轴；11、第一棘轮；12、第一转盘；13、第二棘轮；14、第二转盘；15、第一棘爪；16、第二棘爪；17、环形弹力绳；18、背带。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

防摔倒辅助装置，包括固定在腰部的腰部固定装置1、位于腰部固定装置1下方的外骨骼躯干装置，腰部固定装置包括固定环，以及沿固定环两侧向下延伸设置的固定板。所述腰部固定装置1上设置用于为整个装置提供能源的电源2，与电源2电连接的控制器3，与控制器3电连接的陀螺仪4，陀螺仪用于感知平衡，然后将感知到的信号传递给控制器，控制器接受信号，做出相应的反应。所述腰部固定装置1与外骨骼躯干装置之间通过髋关节部件5连接，使得各个外骨骼躯干部件之间实现弯曲和伸展。所述髋关节部件5与控制器3电连接，根据控制器的控制做出动作。所述外骨骼躯干装置包括大腿部件6、小腿部件7，所述大腿部件6和小腿部件7之间通过膝关节部件连接，所述大腿部件6上设置用于绑在大腿上的绷带8，所述小腿部件7上设置用于绑在小腿上的绷带8。通过绷带方便将装置固定在人体上，增加牢固性，并且人体腿部在需要的时候通过本装置辅助运动避免摔倒。

进一步的，所述大腿部件6底端与小腿部件7顶端铰接，所述膝关节部件包括第二伺服电机9，所述第二伺服电机9与控制器3电连接，控制器控制第二伺服电机的运动，从而带动大腿部件或者小腿部件运动。所述第二伺服电机9输出轴上安装转轴10，所述转轴10上安装第一棘轮11、第一转盘12、第二棘轮13和第二转盘14，所述第一棘轮11与转轴10之间键连接，所述第一转盘12与大腿部件6固定连接，所述第一转盘12上安装与第一棘轮11相适应的第一棘爪15，所述第二棘轮13与转轴10之间键连接，所述第二转盘14与小腿部件7固定连接，所述第二转盘14上安装与第二棘轮13相适应的第二棘爪16，且所述第二棘轮13的棘齿方向与第一棘轮11的棘齿方向相反。当陀螺仪检测到人体将要向前倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第二伺服电机工作，第二伺服电机转动带动转轴转动，转轴转动带动与其键连接的第一棘轮转动，第一棘轮带动第一棘爪转动，第一棘爪带动与其连接的第一转盘转动，从而使大腿部件向前运动，从而平衡重心位置，在大腿部件运动时，小腿部件不运动，由于第一棘轮的棘齿和第二棘轮的棘齿方向相反，第二棘轮不会带动第二转盘转动，从而小腿部件不会运动；当陀螺仪检测到人体将要向后倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第二伺服电机工作，第二伺服电机转动带动转轴转动，转轴转动带动与其键连接的第二棘轮转动，第二棘轮带动第二棘爪转动，第二棘爪带动与其连接的第二转盘转动，从而使小腿部件向后运动，从而平衡重心位置，在小腿部件运动时，大腿部件不运动，由于第二棘轮的棘齿和第一棘轮的棘齿方向相反，第一棘轮不会带动第一转盘转动，从而大腿部件不会运动。

作为优化，所述腰部固定装置1底端与大腿部件6顶端铰接，所述髋关节部件5为控制大腿部件运动的第一伺服电机17，所述第一伺服电机17与控制器3电连接。当陀螺仪检测到人体将要向前倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第一伺服电机转动，带动大腿部件顶端向后运动；当陀螺仪检测到人体将要向前倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第一伺服电机转动，带动大腿部件顶端向前运动。

作为优化，所述大腿部件6、小腿部件7均为合金板，采用合金板质量轻，强度高。

作为优化，所述小腿部件7底端设置环形弹力绳17，使用时将弹力绳踩于脚底，增加本装置的牢固性。

作为优化，所述腰部固定装置1上设置背带18，减轻腿部负重，并且适用于不同腰围的使用者。

实施例1：

防摔倒辅助装置，包括固定在腰部的腰部固定装置1、位于腰部固定装置1下方的外骨骼躯干装置，腰部固定装置包括固定环，以及沿固定环两侧向下延伸设置的固定板。所述腰部固定装置1上设置用于为整个装置提供能源的电源2，与电源2电连接的控制器3，与控制器3电连接的陀螺仪4，陀螺仪用于感知平衡，然后将感知到的信号传递给控制器，控制器接受信号，做出相应的反应。所述腰部固定装置1与外骨骼躯干装置之间通过髋关节部件5连接，使得各个外骨骼躯干部件之间实现弯曲和伸展。所述髋关节部件5与控制器3电连接，根据控制器的控制做出动作。所述外骨骼躯干装置包括大腿部件6、小腿部件7，所述大腿部件6和小腿部件7之间通过膝关节部件连接，所述大腿部件6上设置用于绑在大腿上的绷带8，所述小腿部件7上设置用于绑在小腿上的绷带8。通过绷带方便将装置固定在人体上，增加牢固性，并且人体腿部在需要的时候通过本装置辅助运动避免摔倒。所述大腿部件6底端与小腿部件7顶端铰接，所述膝关节部件包括第二伺服电机9，所述第二伺服电机9与控制器3电连接，控制器控制第二伺服电机的运动，从而带动大腿部件或者小腿部件运动。所述第二伺服电机9输出轴上安装转轴10，所述转轴10上安装第一棘轮11、第一转盘12、第二棘轮13和第二转盘14，所述第一棘轮11与转轴10之间键连接，所述第一转盘12与大腿部件6固定连接，所述第一转盘12上安装与第一棘轮11相适应的第一棘爪15，所述第二棘轮13与转轴10之间键连接，所述第二转盘14与小腿部件7固定连接，所述第二转盘14上安装与第二棘轮13相适应的第二棘爪16，且所述第二棘轮13的棘齿方向与第一棘轮11的棘齿方向相反。当陀螺仪检测到人体将要向前倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第二伺服电机工作，第二伺服电机转动带动转轴转动，转轴转动带动与其键连接的第一棘轮转动，第一棘轮带动第一棘爪转动，第一棘爪带动与其连接的第一转盘转动，从而使大腿部件向前运动，从而平衡重心位置，在大腿部件运动时，小腿部件不运动，由于第一棘轮的棘齿和第二棘轮的棘齿方向相反，第二棘轮不会带动第二转盘转动，从而小腿部件不会运动；当陀螺仪检测到人体将要向后倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第二伺服电机工作，第二伺服电机转动带动转轴转动，转轴转动带动与其键连接的第二棘轮转动，第二棘轮带动第二棘爪转动，第二棘爪带动与其连接的第二转盘转动，从而使小腿部件向后运动，从而平衡重心位置，在小腿部件运动时，大腿部件不运动，由于第二棘轮的棘齿和第一棘轮的棘齿方向相反，第一棘轮不会带动第一转盘转动，从而大腿部件不会运动。所述腰部固定装置1底端与大腿部件6顶端铰接，所述髋关节部件5为控制大腿部件运动的第一伺服电机17，所述第一伺服电机17与控制器3电连接。当陀螺仪检测到人体将要向前倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第一伺服电机转动，带动大腿部件顶端向后运动；当陀螺仪检测到人体将要向前倾斜摔倒时，信号传递给控制器，控制器控制第一伺服电机转动，带动大腿部件顶端向前运动。