一种可穿戴便携供气系统及可穿戴设备技术方案

本发明专利技术属于供气设备相关技术领域，其公开了一种可穿戴便携供气系统及可穿戴设备，所述供气系统包括背板、框架、气泵、气泵悬挂减震机构、气动板簧变刚度机构及气动减震圈变刚度机构；所述背板包括背侧板及底座，所述背侧板的一端连接于所述底座，所述底座通过气动板簧变刚度机构连接于所述框架底部的连接板；所述背侧板通过气动减震圈变刚度机构连接于所述框架的侧部；所述气泵通过气泵悬挂减震机构连接于所述框架；所述连接板与所述底座的内壁之间设置有圆柱滚子轴承。本发明专利技术采用多级减振及消音模式，以此削弱不同环境条件下的振动，相较于单一刚度的减震系统能够在不同的振动情形下达到更加适合的减震效果。下达到更加适合的减震效果。下达到更加适合的减震效果。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴便携供气系统及可穿戴设备


[0001]本专利技术属于供气设备相关
，更具体地，涉及一种可穿戴便携供气系统及可穿戴设备。

技术介绍

[0002]随着技术发展，各种电子元器件和传感器设备均实现小型化，可穿戴设备逐渐为大众所接受。其中类似软体假肢手、软体康复机器人等轻量化的气动可穿戴设备为残疾患者或者老年人恢复日常生活提供了条件，但是为气动设备提供压缩气体的供气装置系统体积过大，以及工作状态下泵的振动和噪音过大。因此，供气装置如何实现可穿戴并保证舒适性成为难题。
[0003]针对泵的振动问题，传统工业上会利用螺栓将泵同大质量机架固定，利用机架惯性消减震幅，但该方法易导致气泵固定不牢靠时同机架碰撞产生噪音，同时会造成连接件的疲劳损坏，为此专利CN114483541A提出一种悬挂式充气装置，该装置利用弹簧悬挂气泵，防止工作过程中撞击支架，实现降噪，但是该装置无法调节输出压力，且减震弹簧对高频振动的吸收能力有限。此外，针对供气系统体积较大问题，专利CN107242958提出的手套系统中涉及到一个背包供气装置，该装置实现紧凑设计并且用于气动外骨骼供气，但是该装置未进行减震降噪处理，在使用时会有较大的噪音与震感，无法保证穿戴的舒适性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种可穿戴便携供气系统及可穿戴设备，其采用多级减振及消音模式，以此削弱不同环境条件下的振动，相较于单一刚度的减震系统能够在不同的振动情形下达到更加适合的减震效果。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种可穿戴便携供气系统，所述供气系统包括背板、框架、气泵、气泵悬挂减震机构、气动板簧变刚度机构及气动减震圈变刚度机构；所述背板包括背侧板及底座，所述背侧板的一端连接于所述底座，所述底座通过气动板簧变刚度机构连接于所述框架底部的连接板；所述背侧板通过气动减震圈变刚度机构连接于所述框架的侧部；所述气泵通过气泵悬挂减震机构连接于所述框架；所述连接板与所述底座的内壁之间设置有圆柱滚子轴承。
[0006]进一步地，所述变厚度板簧相背的两端中厚度大的一端为第一端，另一端为第二端，所述第一端及所述第二端分别连接于所述底座及所述阻尼橡胶垫。
[0007]进一步地，所述气动板簧变刚度机构包括不均匀的变厚度板簧、板簧预压杆、橡胶阻尼垫、气动活塞缸、推压弹簧、连接管及推压杆；所述变厚度板簧的一端固定在所述底座上，另一端通过阻尼橡胶垫连接于所述板簧预压杆的一端，所述板簧预压杆的另一端固定在所述底座上；所述连接板与所述变厚度板簧接触；底座形成有空腔，所述气动活塞缸的一端连接于空腔的腔壁，且通过所述连接管与所述供气系统的出气口相连接；所述推压杆的一端活动地连接于所述变厚度板簧，另一端连接于所述气动活塞缸的活塞；所述推压弹簧
设在所述气动活塞缸内，且其套设在所述推压杆上。
[0008]进一步地，所述气泵悬挂减震机构包括三个减震球及连接件，所述连接件包括平板及L型板，所述减震球的两端分别连接于所述平板及所述L型板的一端，所述平板连接于所述框架，所述气泵连接于所述L型板的另一端。
[0009]进一步地，气动减震圈变刚度机构包括多个可变刚度减震圈，所述可变刚度减震圈连接所述框架及所述背侧板。
[0010]进一步地，所述可变刚度减震圈包括减震圈外圈及设置在所述减震圈外圈内的减震圈内圈；所述减震圈外圈内是充气柔性材料，且其与出气口相连通，通过充放气的方式调节减震圈外圈中可充气柔性材料的真空度；所述减震圈内圈内部设置阻尼颗粒。
[0011]进一步地，所述供气系统还包括微控制器及背包，所述框架设置在所述背包内，所述背包外侧设置有人机交互控制屏；所述框架被分为多个间隔隔间，以分别用于承载储气罐、电源、所述气泵、压力传感器、消音器、微控制器及电气比例阀及振动检测仪，所述气泵连接于所述储气罐，所述储气罐通过油雾分离器连接于所述电气比例阀；所述电气比例阀连接于所述出气口；两个压力传感器分别与所述储气罐及所述出气口相连接；所述微控制器分别与所述电气比例阀、所述压力传感器、所述振动检测仪及所述人机交互控制屏相连接。
[0012]进一步地，所述微控制器用于分别单独控制所述气动板簧变刚度机构及所述气动减震圈变刚度机构的刚度；所述电气比例阀的数量与所述出气口的数量相同。
[0013]进一步地，所述框架的内壁及外壁均包裹有消音棉。
[0014]本专利技术还提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括如上所述的可穿戴便携供气系统及执行器件，所述执行器件连接于所述可穿戴便携供气系统。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的可穿戴便携供气系统及可穿戴设备主要具有以下有益效果：
[0016]1.所述底座通过气动板簧变刚度机构连接于所述框架底部的连接板；所述背侧板通过气动减震圈变刚度机构连接于所述框架的侧部；所述气泵通过气泵悬挂减震机构连接于所述框架；所述连接板与所述底座的内壁之间设置有圆柱滚子轴承，如此采用多级减振及消音模式，以此削弱不同环境条件下的振动，相较于单一刚度的减震系统能够在不同的振动情形下达到更加适合的减震效果。
[0017]2.所述微控制器分别与所述电气比例阀、所述压力传感器、所述振动检测仪及所述人机交互控制屏相连接；所述微控制器能够分别单独控制所述气动板簧变刚度机构及所述气动减震圈变刚度机构的刚度。
[0018]3.气动板簧变刚度机构以及气动减震圈变刚度机构能够在两个不同维度上自动判断系统所受的振动频率与幅度，并且通过气动的方式给予相应的反馈改变减震元件的刚度，具有更优的减震效果。
[0019]4.针对人们穿戴供气装置的实际需求，结合装置内振动和噪音来源以及减震单元的承载能力，并考虑到便携供气装置在人员运动过程中会使装置发生不同程度的振动，提出利用多级气动减震模块来应对装置内不同频率与不同幅值振动的减震思路，同时由于气泵同支架刚性连接后的振动本身就是气泵噪音的主要来源之一，因此装置同样实现大幅度降噪，并在此基础上内嵌多层隔音棉，进一步降低噪音。
[0020]5.为保证穿戴过程中使用安全，利用急停开关和泄压保护电路，保证意外情况下可以紧急停止工作并将储气罐内压力释放。
附图说明
[0021]图1中的(a)、(b)分别是本专利技术提供的可穿戴便携供气系统的三维结构示意图及局部示意图；
[0022]图2中的(a)、(b)分别是图1中的可穿戴便携供气系统两个不同角度的部分结构平面示意图；
[0023]图3是是图1中的可穿戴便携供气系统的多级减震流程图；
[0024]图4中的a、b分别是图1中的可穿戴便携供气系统的气泵悬挂减震机构两个角度方向的示意图；
[0025]图5中的(b)是图1中的可穿戴便携供气系统的背板及气动板簧变刚度机构的示意图，(a)是(b)中的背板及气动板簧变刚度机构沿A
‑
A方向的剖视图；
[0026]图6是图5中的(a)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴便携供气系统，其特征在于：所述供气系统包括背板、框架、气泵、气泵悬挂减震机构、气动板簧变刚度机构及气动减震圈变刚度机构；所述背板包括背侧板及底座，所述背侧板的一端连接于所述底座，所述底座通过气动板簧变刚度机构连接于所述框架底部的连接板；所述背侧板通过气动减震圈变刚度机构连接于所述框架的侧部；所述气泵通过气泵悬挂减震机构连接于所述框架；所述连接板与所述底座的内壁之间设置有圆柱滚子轴承。2.如权利要求1所述的可穿戴便携供气系统穿戴便携供气系统，其特征在于：所述气动板簧变刚度机构包括不均匀的变厚度板簧、板簧预压杆、橡胶阻尼垫、气动活塞缸、推压弹簧、连接管及推压杆；所述变厚度板簧的一端固定在所述底座上，另一端通过阻尼橡胶垫连接于所述板簧预压杆的一端，所述板簧预压杆的另一端固定在所述底座上；所述连接板与所述变厚度板簧接触；底座形成有空腔，所述气动活塞缸的一端连接于空腔的腔壁，且通过所述连接管与所述供气系统的出气口相连接；所述推压杆的一端活动地连接于所述变厚度板簧，另一端连接于所述气动活塞缸的活塞；所述推压弹簧设在所述气动活塞缸内，且其套设在所述推压杆上。3.如权利要求2所述的可穿戴便携供气系统，其特征在于：所述变厚度板簧相背的两端中厚度大的一端为第一端，另一端为第二端，所述第一端及所述第二端分别连接于所述底座及所述阻尼橡胶垫。4.如权利要求2所述的可穿戴便携供气系统，其特征在于：所述气泵悬挂减震机构包括三个减震球及连接件，所述连接件包括平板及L型板，所述减震球的两端分别连接于所述平板及所述L型板的一端，所述平板连接于所述框架，所述气泵连接于所述L型板的另一端。5.如权利要求3所述的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文斌，严禹，张闰哲，蔡俊杰，熊蔡华，汪涛，王亦达，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：