可智能蓄能的膝关节穿戴助力器的制作方法

本申请涉及医疗器械的技术领域，具体来说是涉及一种可智能蓄能的膝关节穿戴助力器。

背景技术：

得益于外骨骼技术的积累和相关技术领域的突破，可穿戴式的助力器在各个方面具有广泛的应用前景。目前，日本、法国、以色列、美国等国都相继推出了自己的外骨骼助力产品，并且在市场上引起了强烈的反响，创造了巨大的经济价值与社会价值。

在日常生活中，作为可穿戴式的助力器其中之一的膝关节助力设备绝大部分是应用于膝关节出现损伤的人体身上，但是，现有可穿戴膝关节助力设备大多数是通过事先录入控制程序、规划好步态来辅助人体行走或运动，继而当人体弯曲膝关节时，无法同步智能蓄存能量，以待人体膝关节伸直时，将所蓄存能量转化为动能以用于辅助人体伸直膝关节。

技术实现要素：

本申请所要解决是针对上述现有的技术问题，提供一种可智能蓄能的膝关节穿戴助力器。

为解决上述技术问题，本申请是通过以下技术方案实现：

可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，包括大腿穿戴组、设于所述大腿穿戴组下侧的小腿穿戴组、连接于所述大腿穿戴组右下侧与所述小腿穿戴组右上侧间的右连接关节，以及连接于所述大腿穿戴组左侧和所述小腿穿戴组左侧的智能储能装置，所述智能储能装置包括：

驱动组，其位于所述大腿穿戴组和所述小腿穿戴组的左侧；

左下连接件，其套设于所述驱动组上，且其下端与所述小腿穿戴组左侧相连接；

左上连接件，其设于所述左下连接件与所述大腿穿戴组之间，且其上端与所述大腿穿戴组左侧相连接；

形变储能机构，其套设于所述左上连接件内，且其左侧与所述驱动组右侧相连接，继而可从动所述驱动组转动，进而当被所述驱动组驱动时，所述形变储能机构内部可沿所述驱动组的驱动方向发生弹性形变以产生弹性势能，同时蓄存所产生的弹性势能；

位置传感器，其设于所述形变储能机构与所述左上连接件之间，用以检测所述形变储能机构内部位置的变化并将所检测到的位置信息转化为位置信号，继而将所述位置信号发送至所述驱动组以控制所述驱动组。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述形变储能机构包括：

连接卡轮，其上开设有沿其横向方向设置的横向贯通孔，以及开设有多个均设于所述横向贯通孔周侧且与所述横向贯通孔相连通的连接卡槽；

从动驱动齿轮，其设于所述横向贯通孔内，且其左侧与所述驱动组右侧相连接；

弹性弹片，其上端卡接于所述连接卡槽内，下端卡接于所述从动驱动齿轮上的相邻齿牙间。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述连接卡槽沿所述连接卡轮横向方向贯穿所述连接卡轮。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述连接卡轮上还均设有多个位其外部周侧且朝外凸出的外凸卡接部，所述左上连接件左侧开设有向右凹陷以让位容装所述连接卡轮且可与所述外凸卡接部相适配的右凹卡槽。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述驱动组包括：

驱动电机，其位于所述大腿穿戴组1和所述小腿穿戴组2的左侧；

第一连接法兰，其连接于所述驱动电机右侧；

第二连接法兰，其连接于所述第一连接法兰右侧；

连接轴套，其套设于所述第二连接法兰内，且其左侧与所述驱动电机右侧动力输出端相连接；

左小连接轴承，其套设于所述连接轴套左侧，且被所述第一连接法兰限位于所述第二连接法兰内；

右小连接轴承，其套设于所述连接轴套右侧；

连接卡套，其套设于所述连接轴套右侧，并包覆套接所述右小连接轴承，且其右侧与所述从动驱动齿轮左侧相连接。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述右连接关节包括：

后上齿，其设于所述小腿穿戴组右上端后侧；

前上贯通孔，其沿所述小腿穿戴组横向方向开设于所述小腿穿戴组右上端前侧；

下后齿，其设于所述大腿穿戴组右下端后侧，且可与所述后上齿想啮合；

下前贯通孔，其沿所述大腿穿戴组横向方向开设于所述大腿穿戴组右下端前侧；

右内铰接连接件，其下端铰接于所述小腿穿戴组右上端的内侧，且其上端铰接于所述大腿穿戴组右下端的内侧；

右外铰接连接件，其下端铰接于所述小腿穿戴组右上端的外侧，且其上端铰接于所述大腿穿戴组右下端的外侧；

右下限位插销，其设于所述右内铰接连接件与所述右外铰接连接件之间的下侧，且横向套设于所述前上贯通孔内，用以配合所述前上贯通孔以限位所述小腿穿戴组的转动幅度；

右上限位插销，其设于所述右内铰接连接件与所述右外铰接连接件之间的上侧，且横向套设于所述下前贯通孔内，用以配合所述下前贯通孔以限位所述大腿穿戴组的转动幅度。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述前上贯通孔和所述下前贯通孔均为弧形长孔。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述右内铰接连接件前下侧设有第一前下定位孔，且其前上侧设有第一前上定位孔，所述右外铰接连接件前下侧设有与所述第一前下定位孔相配合以定位连接所述右下限位插销的第二前下定位孔，且其前上侧设有与所述第一前上定位孔相配合以定位连接所述右上限位插销的第二前上定位孔。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述大腿穿戴组包括：

大腿穿戴支架，其上侧设有朝后弯曲成型的朝后弯曲部，且其左右两侧分别设有与所述朝后弯曲部一体成型的第一左侧支脚和第一右侧支脚，所述第一左侧支脚与所述左上连接件相连接，所述第一右侧支脚下端设有所述下后齿和所述下前贯通孔；

大腿穿戴护垫，其设于所述大腿穿戴支架内侧，且其形状与所述大腿穿戴支架相适配；

大腿后上连接扣，其朝后连接于所述朝后弯曲部的左右两侧；

大腿前下连接扣，其朝前连接于所述第一左侧支脚和所述第一右侧支脚上，且位于所述大腿后上连接扣下侧；

大腿第一连接绑带，其穿设于两所述大腿后上连接扣之间；

大腿第二连接绑带，其穿设于两所述大腿前下连接扣之间。

如上所述的可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，所述小腿穿戴组包括：

小腿穿戴支架，其下侧设有朝前弯曲成型的朝前弯曲部，且其左右两侧分别设有与所述朝前弯曲部一体成型的第二左侧支脚和第二右侧支脚，所述第二左侧支脚与所述左下连接件相连接，所述第二右侧支脚上设有所述后上齿和所述前上贯通孔；

小腿穿戴护垫，其设于所述小腿穿戴支架内侧，且其形状与所述小腿穿戴支架相适配；

小腿前上连接扣，其朝前连接于所述朝前弯曲部的左右两侧；

小腿前下连接扣，其朝前连接于所述第二左侧支脚和所述第二右侧支脚上，且位于所述小腿前上连接扣下侧；

小腿第一连接绑带，其穿设于两所述小腿前上连接扣之间；

小腿第二连接绑带，其穿设于两所述小腿前下连接扣之间。

与现有技术相比，上述申请有如下优点：

1、本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器通过所述位置传感器检测所述形变储能机构内部位置的变化并将所检测到的位置信息转化为位置信号，且将所述位置信号发送至所述驱动组以反馈控制所述驱动组的输出扭力，继而实现智能控制所述形变储能机构内部发生弹性变形的变形量，从而实现智能调控所述形变储能机构以达到智能蓄存能量的目的，当所述大腿穿戴组或所述小腿穿戴组发生相对转动过后需进行复位时，所述形变储能机构所蓄存的弹性势能转化为动能以辅助所述大腿穿戴组或所述小腿穿戴组进行复位动作，进而辅助人体膝关节伸直动作以辅助人体行走或运动。

2、本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器通过所述驱动组驱动所述从动驱动齿轮转动时，沿所述横向贯通孔周侧方向均匀设置的所述弹性弹片均被所述从动驱动齿轮驱动而发生弹性形变，继而可使每一所述弹性弹片均匀受力以形成均匀分布的弹性势能,从而有利于所述大腿穿戴组或所述小腿穿戴组进行复位动作，实现辅助人体膝关节伸直动作以辅助人体行走或运动。

3、本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器通过所述右连接关节与所述智能储能装置相配合，不仅可降低本申请连接关节的刚度，且还可增加本申请的柔性度，进而可大大提高穿戴本申请时的舒适性。

【附图说明】

图1是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器的立体图。

图2是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器隐藏所述智能储能装置后的立体图。

图3是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器在弯曲状态下进行局部分解的分解立体图。

图4是图3的局部放大视图Ⅰ。

图5是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述智能储能装置的分解立体图。

图6是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述形变储能机构的局部分解图。

图7是图6的局部放大视图Ⅱ。

图8是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述左上连接件的立体图。

图9是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述驱动组的分解图。

图10是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述驱动组隐藏所述驱动电机后的分解图。

图11是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述右内铰接连接件的立体图。

图12是本申请可智能蓄能的膝关节穿戴助力器中所述右外铰接连接件的立体图。

【具体实施方式】

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

如图1～12所示，可智能蓄能的膝关节穿戴助力器，包括大腿穿戴组1、设于所述大腿穿戴组1下侧的小腿穿戴组2、连接于所述大腿穿戴组1右下侧与所述小腿穿戴组2右上侧间的右连接关节3，以及连接于所述大腿穿戴组1左侧和所述小腿穿戴组2左侧的智能储能装置4，所述智能储能装置4包括驱动组41、左下连接件42、左上连接件43、形变储能机构44、位置传感器45。所述驱动组41位于所述大腿穿戴组1和所述小腿穿戴组2的左侧。所述左下连接件42套设于所述驱动组41上，且其下端与所述小腿穿戴组2左侧相连接。所述左上连接件43设于所述左下连接件42与所述大腿穿戴组1之间，且其上端与所述大腿穿戴组1左侧相连接。所述形变储能机构44套设于所述左上连接件43内，且其左侧与所述驱动组41右侧相连接，继而可从动所述驱动组41转动，进而当被所述驱动组41驱动时，所述形变储能机构44内部可沿所述驱动组41的驱动方向发生弹性形变以产生弹性势能，同时蓄存所产生的弹性势能。所述位置传感器45设于所述形变储能机构44与所述左上连接件43之间，用以检测所述形变储能机构44内部位置的变化并将所检测到的位置信息转化为位置信号，且将所述位置信号发送至所述驱动组41以反馈控制所述驱动组41的输出扭力，继而可实现智能控制所述形变储能机构44内部发生弹性变形的变形量，从而实现智能调控所述形变储能机构44以达到智能蓄存能量的目的，当所述大腿穿戴组1或所述小腿穿戴组2在转动过后进行复位时，所述形变储能机构44所蓄存的弹性势能可转化为动能以辅助所述大腿穿戴组1或所述小腿穿戴组2进行复位动作，进而辅助人体膝关节伸直动作以辅助人体行走或运动。

所述形变储能机构44包括连接卡轮441、从动驱动齿轮443、弹性弹片442。所述连接卡轮441上开设有沿其横向方向设置的横向贯通孔4411，以及开设有多个均设于所述横向贯通孔4411周侧且与所述横向贯通孔4411相连通的连接卡槽4412。所述从动驱动齿轮443设于所述横向贯通孔4411内，且其左侧与所述驱动组41右侧相连接，继而从动于所述驱动组41转动。所述弹性弹片442上端卡接于所述连接卡槽4412内，下端卡接于所述从动驱动齿轮443上的相邻齿牙间。其优点在于当所述从动驱动齿轮443从动所述驱动组41转动时，沿所述横向贯通孔4411周侧方向均匀设置的所述弹性弹片442均被所述从动驱动齿轮443驱动而发生弹性形变，继而不仅可使每一所述弹性弹片442都均匀受力以产生相等弹性势能，且还可使所产生的所述弹性势能蓄存于发生弹性形变的所述弹性弹片442上，从而当所述大腿穿戴组1或所述小腿穿戴组2复位时，所述弹性势能转化为动能，用以辅助所述大腿穿戴组1或所述小腿穿戴组2进行复位动作，进而辅助人体膝关节伸直动作。当然，在此过程中，所述位置传感器45检测到所述形变储能机构44内部的位置变化为：所述从动驱动齿轮443被所述驱动组41驱动转动时，所述从动驱动齿轮443相对所述连接卡轮441的角度位移，目的在于通过所述位置传感器45反馈控制所述驱动组41的输出扭力，从而控制所述从动驱动齿轮443的转动幅度，进而控制每一所述弹性弹片442的变形量以实现智能蓄存能量以辅助所述大腿穿戴组1或所述小腿穿戴组2复位动作的目的。

所述连接卡槽4412沿所述连接卡轮441横向方向贯穿所述连接卡轮441。其优点在于无论从所述连接卡轮441的哪一侧均可插入所述弹性弹片442，进而有利于方便组装工作。

所述连接卡轮441上还均设有多个位其外部周侧且朝外凸出的外凸卡接部4413，所述左上连接件43左侧开设有向右凹陷以让位容装所述连接卡轮441且可与所述外凸卡接部4413相适配的右凹卡槽431。其优点不仅在于方便拆装所述连接卡伦441，且还可通过所述外凸卡接部4413与所述右凹卡槽431相配合以限位所述连接卡轮441。

所述驱动组41包括驱动电机411、第一连接法兰412、第二连接法兰413、连接轴套414、左小连接轴承415、右小连接轴承416及连接卡套417。所述驱动电机411位于所述大腿穿戴组1和所述小腿穿戴组2的左侧。所述第一连接法兰412连接于所述驱动电机411右侧。所述第二连接法兰413连接于所述第一连接法兰412右侧。所述连接轴套414套设于所述第二连接法兰413内，且其左侧与所述驱动电机411右侧动力输出端相连接。所述左小连接轴承415套设于所述连接轴套414左侧，且被所述第一连接法兰412限位于所述第二连接法兰413内。所述右小连接轴承416套设于所述连接轴套414右侧，且可与所述左小连接轴承415相配合以提高所述驱动电机411驱动所述连接轴套414的稳定性。所述连接卡套417套设于所述连接轴套414右侧，并包覆套接所述右小连接轴承416，且其右侧与所述从动驱动齿轮443左侧相连接。所述左下连接件42套设于所述连接卡套417外侧上，且被所述第二连接法兰413所限位，其优点在于方便拆装所述左下连接件42。

所述位置传感器45优选为角位移传感器，其优点在于所述角位移传感器具有较高检测精度，以及还具有较高的可靠性能。

所述智能储能装置4还包括罩设于驱动组41外侧且用以围护所述驱动组41的围护壳体40，采用所述围护壳体40的目的在于保护所述驱动组41，避免外界灰尘、水滴进入而影响所述驱动组41正常工作。

所述右连接关节3包括后上齿31、前上贯通孔32、下后齿33、下前贯通孔34、右内铰接连接件35、右外铰接连接件36、右下限位插销37、右上限位插销38。所述后上齿31设于所述小腿穿戴组2右上端后侧。所述前上贯通孔32沿所述小腿穿戴组2横向方向开设于所述小腿穿戴组2右上端前侧。所述下后齿33设于所述大腿穿戴组1右下端后侧，且可与所述后上齿31想啮合。所述下前贯通孔34沿所述大腿穿戴组1横向方向开设于所述大腿穿戴组1右下端前侧。所述右内铰接连接件35下端铰接于所述小腿穿戴组2右上端的内侧，且其上端铰接于所述大腿穿戴组1右下端的内侧。所述右外铰接连接件36下端铰接于所述小腿穿戴组2右上端的外侧，且其上端铰接于所述大腿穿戴组1右下端的外侧。所述右下限位插销37设于所述右内铰接连接件35与所述右外铰接连接件36之间的下侧，且横向套设于所述前上贯通孔32内，用以配合所述前上贯通孔32以限位所述小腿穿戴组2的转动幅度。所述右上限位插销38设于所述右内铰接连接件35与所述右外铰接连接件36之间的上侧，且横向套设于所述下前贯通孔34内，用以配合所述下前贯通孔34以限位所述大腿穿戴组1的转动幅度。其优点不仅可连动所述大腿穿戴组1和所述小腿穿戴组2，且还可限位所述大腿穿戴组1和所述小腿穿戴组2的相对转动幅度。

所述前上贯通孔32和所述下前贯通孔34均为弧形长孔。其目的在于满足实际工作需求，且有利于所述右下限位插销37和所述右上限位插销38分别顺畅移动于所述前上贯通孔32和所述下前贯通孔34中。

所述右内铰接连接件35前下侧设有第一前下定位孔351，且其前上侧设有第一前上定位孔352，所述右外铰接连接件36前下侧设有与所述第一前下定位孔351相配合以定位连接所述右下限位插销37的第二前下定位孔361，且其前上侧设有与所述第一前上定位孔352相配合以定位连接所述右上限位插销38的第二前上定位孔362。其优点在于方便定位安装所述右下限位插销37和所述右上限位插销38。

所述大腿穿戴组1包括大腿穿戴支架11、大腿穿戴护垫12、大腿后上连接扣13、大腿前下连接扣14、大腿第一连接绑带15、大腿第二连接绑带16。所述大腿穿戴支架11上侧设有朝后弯曲成型的朝后弯曲部111，且其左右两侧分别设有与所述朝后弯曲部111一体成型的第一左侧支脚112和第一右侧支脚113，所述第一左侧支脚112与所述左上连接件43相连接，所述第一右侧支脚113下端设有所述下后齿33和所述下前贯通孔34。所述大腿穿戴护垫12设于所述大腿穿戴支架11内侧，且其形状与所述大腿穿戴支架11相适配。所述大腿后上连接扣13朝后连接于所述朝后弯曲部111的左右两侧。所述大腿前下连接扣14朝前连接于所述第一左侧支脚112和所述第一右侧支脚113上，且位于所述大腿后上连接扣13下侧。所述大腿第一连接绑带15穿设于两所述大腿后上连接扣13之间。所述大腿第二连接绑带16穿设于两所述大腿前下连接扣14之间。其优点在于方便所述大腿穿戴组1穿戴于人体大腿上，且通过所述朝后弯曲部111与所述大腿第一连接绑带15及所述大腿第二连接绑带16相配合以贴紧人体大腿，进而有利于提高助力效果。

所述小腿穿戴组2包括小腿穿戴支架21、小腿穿戴护垫22、小腿前上连接扣23、小腿前下连接扣24、小腿第一连接绑带25及小腿第二连接绑带26。所述小腿穿戴支架21下侧设有朝前弯曲成型的朝前弯曲部211，且其左右两侧分别设有与所述朝前弯曲部211一体成型的第二左侧支脚212和第二右侧支脚213，所述第二左侧支脚212与所述左下连接件42相连接，所述第二右侧支脚213上设有所述后上齿31和所述前上贯通孔32。所述小腿穿戴护垫22设于所述小腿穿戴支架21内侧，且其形状与所述小腿穿戴支架21相适配。所述小腿前上连接扣23朝前连接于所述朝前弯曲部211的左右两侧。所述小腿前下连接扣24朝前连接于所述第二左侧支脚212和所述第二右侧支脚213上，且位于所述小腿前上连接扣23下侧。所述小腿第一连接绑带25穿设于两所述小腿前上连接扣23之间。所述小腿第二连接绑带26穿设于两所述小腿前下连接扣24之间。其优点在于方便所述小腿穿戴组2穿戴于人体小腿上，且通过所述朝前弯曲部211与所述小腿第一连接绑带25及所述小腿第二连接绑带26相配合以贴紧人体小腿，进而有利于提高助力效果。

所述大腿穿戴护垫12和所述小腿穿戴护垫22的制作材料均为塑胶，其优点不仅在于塑胶材料具有轻便、容易成型、高韧性、良好强度的凸出特点，且还可避免割破或压伤人体的肌肤。

所述可智能蓄能的膝关节穿戴助力器还包括设于所述智能储能装置4一侧并与所述智能储能装置4电连接的电源模块，其目的在于通过所述电源模块可向所述智能储能装置4提供电源。

综上所述对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式。即使其对本申请作出各种变化，则仍落入在本申请的保护范围。