一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法，包括依次通过软管连接的柔性人工肌肉机构、腿部“电

【技术实现步骤摘要】
一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体来说涉及一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法。

技术介绍

[0002]随着我国人口老龄化加剧及具有运动障碍的患者数量显著增多，研发运动辅助型智能装备的重要性日益凸显。目前，多数外骨骼装备采用大量的刚性部件，以电机、气压或液压驱动为主，大大降低了人机交互的柔顺性及安全性。
[0003]目前外骨骼辅助装置存在以下问题：
[0004]现有的外骨骼辅助装置多采用弹簧的弹力来供能，使得整个装置太过沉重，不利于使用。
[0005]现有的气动柔性外骨骼辅助装置需要配备气泵或空压机等供能装置，具有重量大、噪声高、不易携带等缺点，大大限制了辅助装置的灵活性和便携性；同时现有的气动柔性外骨骼辅助装置需要配备气泵或空压机等供能装置，需要更多的供电能量；且现有的辅助装置不能够应用于人体多处部位。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术方案的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法。
[0007]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0008]一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法，所述基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置包括依次通过软管连接的柔性人工肌肉机构、腿部“电
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气”路控制机构和脚部供能机构；
[0009]所述脚部供能机构用于脚底，其包括鞋垫和气囊，所述气囊位于所述鞋垫的内部，位于脚后跟处，在所述鞋垫的后端开设与所述气囊相连通的第一外接口，所述第一外接口通过所述软管与所述腿部“电
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气”路控制机构连通，实现脚部供能机构与腿部“电
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气”路控制机构连通；
[0010]所述腿部“电
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气”路控制机构包括第一捆绑带和控制盒，所述第一捆绑带固定于所述控制盒上，在所述控制盒上开设有多个第二外接口，其中一个通过所述软管与所述柔性人工肌肉机构连通，其中另一个通过所述软管与所述脚部供能机构连通，实现腿部“电
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气”路控制机构分别与柔性人工肌肉机构和脚部供能机构连通；
[0011]所述柔性人工肌肉机构包括第二捆绑带和阵列式人工肌肉气囊，所述第二捆绑带用以固定于小腿、大腿、膝关节或腰腹部，所述阵列式人工肌肉气囊位于所述第二捆绑带的内侧，在所述阵列式人工肌肉气囊上开设两个第三外接口，两个所述第三外接口分别通过所述软管与腿部“电
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气”路控制机构连通，实现柔性人工肌肉机构与腿部“电
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气”路控制机构连通；
[0012]所述工作方法包括以下步骤：
[0013]步骤1，将所述的装置戴在相应的位置，当人正常行走时，人体重心随着步态的调整不断发生改变，由迈步而产生的重力势能加载于脚部供能机构，改变脚部供能机构的气囊的体积大小，气体由软管传至腿部“电
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气”路控制机构中，并经过腿部“电
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气”路控制机构中的气路通道中的三个三通阀门分别传至不同方向的第一单向导通阀和第二单向导通阀，经过第一单向导通阀后传至第一气压传感器和柔性人工肌肉机构，经过第二单向导通阀后接通外界，并传至柔性人工肌肉机构的气体继续返回腿部“电
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气”路控制机构通过三通阀门II连接到电磁开关阀与第二气压传感器上，此时电磁开关阀处于关闭状态，整个装置达到一个气体封闭空间，即柔性人工肌肉机构开始生成压力；
[0014]步骤2，当抬脚时，上述气体空间压力由于第一单向导通阀的限制不发生改变，外界空气通过第二单向导通阀进入并注入脚部供能机构中，完成脚部供能机构的气囊中的气体补充，如此反复，直至使柔性人工肌肉机构内气压达到气压限制值，即达到一定的输出力效果，同时通过第二气压传感器采集到的数据使单片机控制单元控制电磁开关阀导通，完成部分卸压，使柔性人工肌肉机构内部实现气压稳定；
[0015]步骤3，单片机控制单元与上位机系统通过通讯模块连接，通过上位机可以进行对气压限制值的调节，进而实现对整个装置内的气压控制。
[0016]在上述技术方案中，在所述控制盒内部设置有单片机控制单元、电磁开关阀、三个三通阀门和两个单向导通阀；
[0017]多个第二外接口为第二外接口I，第二外接口II，第二外接口III，第二外接口IV和第二外接口V，三个所述三通阀门为三通阀门I，三通阀门II和三通阀门III，两个所述单向导通阀为第一单向导通阀和第二单向导通阀，所述第一单向导通阀和第二单向导通阀的方向相反；所述第二外接口I通过软管连接至所述三通阀门I，用于为监测柔性人工机构上的阵列式人工肌肉气囊供气，所述三通阀门I的第一出口连接第一单向导通阀，所述三通阀门I的第二出口连接到集成于单片机控制单元上的第一气压传感器上，用于监测柔性人工机构上的阵列式人工肌肉气囊进气端的气压值；所述第二外接口IV通过软管连接至所述三通阀门II，所述三通阀门II的第一出口连接到集成于单片机控制单元上的第二气压传感器上，用于监测阵列式人工肌肉气囊出气端的气压值，所述三通阀门II的第二出口连接电磁开关阀的一端，所述电磁开关阀的另一端连接第二外接口III，用于卸压；所述第二外接口V通过软管连接至所述三通阀门III，所述三通阀门III的第一出口和第二出口分别连接第一单向导通阀和第二单向导通阀，其中所述第一单向导通阀用于运输气体至所述柔性人工肌肉机构，所述第二单向导通阀的出口与第二外接口II连接，用于脚部供能机构的气囊的气体补充与形状恢复。
[0018]在上述技术方案中，所述阵列式人工肌肉气囊包括公共腔室气囊和均匀分布在公共腔室气囊周围并与其连通的多个人工肌肉气囊，所述公共腔室气囊与人工肌肉气囊通过连接管连通；
[0019]两个所述第三外接口为第三外接口I和第三外接口II，在所述公共腔室气囊上的上下两端均设置一连通管，位于上方的连通管连接第三外接口I，位于下方的连通管连接第三外接口II。
[0020]在上述技术方案中，所述控制盒内部安装一分隔板，所述单片机控制单元、电磁开
关阀位于分隔板的一侧，所述三通阀门和单向导通阀位于分隔板的另一侧，用以将气动控制与电动控制分开设置，避免了电线与气管的复杂布局。
[0021]在上述技术方案中，在所述第二捆绑带的内侧壁上安装一包装层，所述阵列式人工肌肉气囊嵌于所述包装层内部，通过负压操作使其固定。
[0022]在上述技术方案中，在所述控制盒上开设有散热口。
[0023]在上述技术方案中，所述散热口和第二外接口位于所述控制盒的后盖上，与所述第一捆绑带相对。
[0024]在上述技术方案中，所述第一捆绑带的一端与控制盒的一侧侧壁粘接，所述第一捆绑带的另一端与控制盒的另一侧侧壁粘接，通过第一捆绑带将所述控制盒固定于小腿下部。
[0025]在上述技术方案中，所述第一捆绑带和第二捆绑带均为弹性材质。
[0026]在上述技术方案中，所述单片机控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置的工作方法，其特征在于，所述基于自供气式人工肌肉穿戴式辅助装置包括依次通过软管连接的柔性人工肌肉机构、腿部“电
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气”路控制机构和脚部供能机构；所述脚部供能机构用于脚底，其包括鞋垫和气囊，所述气囊位于所述鞋垫的内部，位于脚后跟处，在所述鞋垫的后端开设与所述气囊相连通的第一外接口，所述第一外接口通过所述软管与所述腿部“电
‑
气”路控制机构连通，实现脚部供能机构与腿部“电
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气”路控制机构连通；所述腿部“电
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气”路控制机构包括第一捆绑带和控制盒，所述第一捆绑带固定于所述控制盒上，在所述控制盒上开设有多个第二外接口，其中一个通过所述软管与所述柔性人工肌肉机构连通，其中另一个通过所述软管与所述脚部供能机构连通，实现腿部“电
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气”路控制机构分别与柔性人工肌肉机构和脚部供能机构连通；所述柔性人工肌肉机构包括第二捆绑带和阵列式人工肌肉气囊，所述第二捆绑带用以固定于小腿、大腿、膝关节或腰腹部，所述阵列式人工肌肉气囊位于所述第二捆绑带的内侧，在所述阵列式人工肌肉气囊上开设两个第三外接口，两个所述第三外接口分别通过所述软管与腿部“电
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气”路控制机构连通，实现柔性人工肌肉机构与腿部“电
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气”路控制机构连通；所述工作方法包括以下步骤：步骤1，将所述的装置戴在相应的位置，当人正常行走时，人体重心随着步态的调整不断发生改变，由迈步而产生的重力势能加载于脚部供能机构，改变脚部供能机构的气囊的体积大小，气体由软管传至腿部“电
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气”路控制机构中，并经过腿部“电
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气”路控制机构中的气路通道中的三个三通阀门分别传至不同方向的第一单向导通阀和第二单向导通阀，经过第一单向导通阀后传至第一气压传感器和柔性人工肌肉机构，经过第二单向导通阀后接通外界，并传至柔性人工肌肉机构的气体继续返回腿部“电
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气”路控制机构通过三通阀门II连接到电磁开关阀与第二气压传感器上，此时电磁开关阀处于关闭状态，整个装置达到一个气体封闭空间，即柔性人工肌肉机构开始生成压力；步骤2，当抬脚时，上述气体空间压力由于第一单向导通阀的限制不发生改变，外界空气通过第二单向导通阀进入并注入脚部供能机构中，完成脚部供能机构的气囊中的气体补充，如此反复，直至使柔性人工肌肉机构内气压达到气压限制值，即达到一定的输出力效果，同时通过第二气压传感器采集到的数据使单片机控制单元控制电磁开关阀导通，完成部分卸压，使柔性人工肌肉机构内部实现气压稳定；步骤3，单片机控制单元与上位机系统通过通讯模块连接，通过上位机可以进行对气压限制值的调节，进而实现对整个装置内的气压控制。2.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于，在所述控制盒内部设置有单片机控制单元、电磁开关阀、三个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姗姗，张子奇，孟晓帅，郭士杰，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：