一种基于能量回馈的下肢助力装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于能量回馈的下肢助力装置，包括分别穿戴与人体的腰部和两腿部的腰部装置和腿部装置、连接腰部装置和腿部装置的拉索，所述腿部装置包括上支板、下支板、转轴、绕线轮，所述上支板与转轴固定连接，所述下支板与绕线轮固定连接，所述绕线轮与转轴可转动地同轴相连，所述绕线轮上设置有第一发条弹簧组件；所述的腰部装置通过束带固定在人体的腰部，包括连接束带的底座、安装板、电机组件、滚轮和第二发条弹簧组件；所述的拉索一端缠绕固定在绕线轮上，另一端缠绕固定在所述滚轮上。本实用新型专利技术通过利用发条弹簧和发电机使关节减速或协同驱动关节运动，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。

A lower limb aid device based on energy feedback

The utility model discloses a lower limb support device based on energy feedback, which includes a waist and leg device, a leg device, a waist device and a leg device respectively. The leg device includes a upper branch plate, a lower branch plate, a rotating shaft and a winding wheel. The upper plate and the rotating shaft are fixed. The lower branch plate is fixedly connected with the winding wheel, and the winding wheel is rotatably connected with the rotating shaft, and the first spring spring assembly is arranged on the winding wheel, and the waist device is fixed on the waist of the body by the band band, including the base, the mounting plate, the motor component, the roller and the second spring bar. The end of the cable is wound and fixed on the winding wheel, and the other end is wound and fixed on the roller. The utility model can reduce the function of the muscle to drive the joint movement by using the spring spring and the generator to slow down the joint or drive the joint motion in a cooperative way, thus reducing the biological energy expenditure of the human movement.

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量回馈的下肢助力装置
本技术涉及可再生能源领域，具体涉及一种能够实现能量回馈的下肢助力装置。
技术介绍
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，人体动能捕获器在捕获能量的同时，是以人体支出额外生物能为代价的。人体支出的这部分额外生物能可能会影响人的正常活动，给人体带来不适感。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，且不给人体带来不适感。
技术实现思路
为解决上述问题，提出了一种可实现能量回馈的下肢助力装置，它利用特殊的机构辅助人体下肢关机运动加速或减速，从而部分代替人体肌肉的功能，实现人体行走的助力，同时捕获人体动能并转换为电能。本技术实现技术目的的具体技术方案是：一种基于能量回馈的下肢助力装置，包括分别穿戴与人体的腰部和两腿部的腰部装置和腿部装置、连接腰部装置和腿部装置的拉索，所述的腿部装置包括固定在大腿外侧的上支板、固定在小腿外侧的下支板、和膝关节轴同轴的转轴、绕线轮，所述上支板与转轴固定连接，所述下支板与绕线轮固定连接，所述绕线轮与转轴可转动地同轴相连，所述绕线轮上设置有同时与绕线轮和转轴相作用的第一发条弹簧组件；所述的腰部装置通过束带固定在人体的腰部，包括连接束带的底座、固定在底座一端的安装板、固定在所述底座上的电机组件、同轴地连接于所述电机组件输出端的滚轮和第二发条弹簧组件；所述的拉索一端缠绕固定在绕线轮上，另一端缠绕固定在所述滚轮上。进一步地，所述的电机组件包括发电机、加速齿轮组、蓄电装置，所述加速齿轮组的壳体一端与发电机通过螺纹连接成一体，所述发电机通过螺纹连接安装板，所述安装板通过螺钉与底座固连，所述加速齿轮组的输出轴与所述发电机的输入轴相连接，所述蓄电装置与发电机电路连接。进一步地，所述的第二发条弹簧组件包括用于固定缠绕所述拉索滚轮、卷簧盖、位于卷簧盖内的第二发条弹簧、卷簧封盖，所述的滚轮同轴地固定在所述加速齿轮组的输入轴上，所述的卷簧盖通过螺钉与安装板固定连接，所述第二发条弹簧的内圈与滚轮固连，外圈与卷簧盖固连，所述的卷簧盖密封固定在所述卷簧盖的开口处。进一步地，所述底座靠近人体的一面设置有螺纹孔以及用于套在束带上的矩形槽，使用紧固件固定底座和束带。进一步地，所述的上支板通过大腿紧固组件固定在大腿外侧，所述的大腿紧固组件包括紧贴大腿前后侧的上固定板、通过螺钉固定连接在所述上固定板中部的弧形上连接环、使所述上固定板的与人体大腿紧密贴合的上绑带，所述上连接环中间部位及上支板上设置有若干相同间距的螺纹孔，通过螺纹紧固件将上支板固定连接上连接环；所述的下支板通过小腿紧固组件固定在小腿外侧，所述的小腿紧固组件包括紧贴小腿前后侧的下固定板、通过螺钉固定连接在所述下固定板中部的弧形下连接环、使所述下固定板的与人体小腿紧密贴合的下绑带，所述下连接环中间部位及下支板上设置有若干相同间距的螺纹孔，通过螺纹紧固件将下支板固定连接下连接环。进一步地，所述的上固定板和下固定板的横截面呈弧形，采用弹性材料。进一步地，所述的上固定板和下固定板的上、下端均设置有定位小槽，所述上绑带及下绑带穿过所述定位小槽分别将上固定板和下固定板与人体大腿及小腿紧密贴合固定。进一步地，所述上支板和下支板上沿长度方向均设置有若干组相同间距的螺纹孔。进一步地，所述的上支板上通过螺钉还固定设置有导向器，所述导向器的中心设置有供拉索穿过的小孔。进一步地，所述第一发条弹簧组件包括外卷簧盖、内卷簧盖、第一发条弹簧，所述外卷簧盖与绕线轮固定连接，所述内卷簧盖与外卷簧盖固定连接，所述第一发条弹簧的外圈与内卷簧盖固连，其内圈与转轴固连，当膝关节转动，所述绕线轮相对转轴转动时，第一发条弹簧产生扭转。相对于现有技术，本技术具有以下优点：本技术的装置中利用固定板的弯曲形状特性与弹性材料特性，使腰部装置与人体紧密贴合且不给人造成不适感。本技术的装置中腰部装置对于人的力作用点在大小腿前后侧，不产生使腿向左右侧翻动的力，与人行走时腿部前后摆动的趋势一致。本技术的装置可通过更换不同直径的内卷簧盖来改变发条弹簧扭转产生的力矩。本技术在膝关节减速时利用发条弹簧发生扭转变形产生的反力矩，和发电机发电产生的反力矩，使关节减速；在膝关节加速时，发条弹簧的弹性势能释放，通过滚轮、拉索和绕线轮驱动关节运动，同时控制膝关节减速时发电机产生的电能反过来驱动发电机，与发条弹簧协同驱动关节运动，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。附图说明图1是本技术实施例的下肢助力装置的安装示意图。图2是本技术实施例中腿部装置的结构示意图。图3是本技术实施例中导向器的结构示意图。图4是本技术实施例中腿部装置膝关节部位的结构示意图。图5是本技术实施例中腰部装置的结构示意图。图6是本技术实施例中腰部装置分解结构示意图。图中所示：1-人体；2-腰部装置；3-腿部装置；4-导向器；5-绕线轮；6-第一发条弹簧；7-下支板；8-下固定板；9-下连接环；10-下绑带；11-上绑带；12-上连接环；13-上支板；14-上固定板；15-拉索；16-束带；17-外卷簧盖；18-内卷簧盖；19-转轴；20-底座；21-安装板；22-发电机；23-加速齿轮组；24-滚轮；25-第二发条弹簧；26-卷簧盖；27-卷簧封盖。具体实施方式下面将结合具体实施例对本技术作进一步说明，但不限于此。如图1所示，一种基于能量回馈的下肢助力装置，包括分别穿戴与人体1的腰部和两腿部的两套腰部装置2和两套腿部装置3、连接腰部装置2和腿部装置3的拉索15，所述的腿部装置3包括固定在大腿外侧的上支板13、固定在小腿外侧的下支板7、和膝关节轴同轴的转轴19、绕线轮5，所述上支板13与转轴19固定连接，所述下支板7与绕线轮5固定连接，所述绕线轮5与转轴19可转动地同轴相连，所述绕线轮5上设置有同时与绕线轮5和转轴19相作用的第一发条弹簧组件；所述的两套腰部装置2通过束带16固定在人体1的腰部，包括连接束带16的底座20、固定在底座20一端的安装板21、固定在所述底座20上的电机组件、同轴地连接于所述电机组件输出端的滚轮24和第二发条弹簧组件，所述底座20靠近人体的一面设置有螺纹孔以及用于套在束带16上的矩形槽，使用紧固件固定底座20和束带16(见图6)。所述的拉索15一端缠绕固定在绕线轮5上，另一端缠绕固定在所述滚轮24上。当膝关节转动时，上支板13和下支板7可相对转动，绕线轮5可绕膝关节轴转动，并带动拉索15直线运动。如图5和图6所示，所述的电机组件包括发电机22、加速齿轮组23、蓄电装置，所述加速齿轮组23的壳体一端与发电机22通过螺纹连接成一体，所述发电机22通过螺纹连接安装板21，所述安装板21通过螺钉与底座20固连，所述加速齿轮组23的输出轴与所述发电机22的输入轴相连接，所述蓄电装置与发电机22电路连接。如图6所示，所述的第二发条弹簧组件包括用于固定缠绕所述拉索15滚轮24、卷簧盖26、位于卷簧盖26内的第二发条弹簧25、卷簧封盖27，所述的滚轮24同轴地固定在所述加速齿轮组23的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于能量回馈的下肢助力装置，包括分别穿戴与人体(1)的腰部和两腿部的腰部装置(2)和腿部装置(3)、连接腰部装置(2)和腿部装置(3)的拉索(15)，其特征在于：所述的腿部装置(3)包括固定在大腿外侧的上支板(13)、固定在小腿外侧的下支板(7)、和膝关节轴同轴的转轴(19)、绕线轮(5)，所述上支板(13)与转轴(19)固定连接，所述下支板(7)与绕线轮(5)固定连接，所述绕线轮(5)与转轴(19)可转动地同轴相连，所述绕线轮(5)上设置有同时与绕线轮(5)和转轴(19)相作用的第一发条弹簧组件；所述的腰部装置(2)通过束带(16)固定在人体(1)的腰部，包括连接束带(16)的底座(20)、固定在底座(20)一端的安装板(21)、固定在所述底座(20)上的电机组件、同轴地连接于所述电机组件输出端的滚轮(24)和第二发条弹簧组件；所述的拉索(15)一端缠绕固定在绕线轮(5)上，另一端缠绕固定在所述滚轮(24)上。

【技术特征摘要】
1.一种基于能量回馈的下肢助力装置，包括分别穿戴与人体(1)的腰部和两腿部的腰部装置(2)和腿部装置(3)、连接腰部装置(2)和腿部装置(3)的拉索(15)，其特征在于：所述的腿部装置(3)包括固定在大腿外侧的上支板(13)、固定在小腿外侧的下支板(7)、和膝关节轴同轴的转轴(19)、绕线轮(5)，所述上支板(13)与转轴(19)固定连接，所述下支板(7)与绕线轮(5)固定连接，所述绕线轮(5)与转轴(19)可转动地同轴相连，所述绕线轮(5)上设置有同时与绕线轮(5)和转轴(19)相作用的第一发条弹簧组件；所述的腰部装置(2)通过束带(16)固定在人体(1)的腰部，包括连接束带(16)的底座(20)、固定在底座(20)一端的安装板(21)、固定在所述底座(20)上的电机组件、同轴地连接于所述电机组件输出端的滚轮(24)和第二发条弹簧组件；所述的拉索(15)一端缠绕固定在绕线轮(5)上，另一端缠绕固定在所述滚轮(24)上。2.根据权利要求1所述的基于能量回馈的下肢助力装置，其特征在于：所述的电机组件包括发电机(22)、加速齿轮组(23)、蓄电装置，所述加速齿轮组(23)的壳体一端与发电机(22)通过螺纹连接成一体，所述发电机(22)通过螺纹连接安装板(21)，所述安装板(21)通过螺钉与底座(20)固连，所述加速齿轮组(23)的输出轴与所述发电机(22)的输入轴相连接，所述蓄电装置与发电机(22)电路连接。3.根据权利要求2所述的基于能量回馈的下肢助力装置，其特征在于：所述的第二发条弹簧组件包括用于固定缠绕所述拉索(15)滚轮(24)、卷簧盖(26)、位于卷簧盖(26)内的第二发条弹簧(25)、卷簧封盖(27)，所述的滚轮(24)同轴地固定在所述加速齿轮组(23)的输入轴上，所述的卷簧盖(26)通过螺钉与安装板(21)固定连接，所述第二发条弹簧(25)的内圈与滚轮(24)固连，外圈与卷簧盖(26)固连，所述的卷簧盖(26)密封固定在所述卷簧盖(26)的开口处。4.根据权利要求1所述的基于能量回馈的下肢助力装置，其特征在于：所述底座(20)靠近人体的一面设置有螺纹孔以及用于套在束带(16)上的矩形槽，使用紧固件固定底座(20)和束带(16)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，李晓东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44