一种髋关节储能机构制造技术

一种髋关节储能机构，包括凸轮、摆盘机架和推杆机构，所述凸轮通过转轴安装在摆盘机架内，所述摆盘机架和凸轮可绕转轴相对旋转，所述摆盘机架上固定有与其联动的推杆机构，所述推杆机构包括活动端和与活动端连接、通过活动端的压缩或拉伸实现储能的储能机构，所述推杆机构的活动端与凸轮的廓线接触，使得所述推杆机构朝凸轮推程方向旋转时，所述推杆机构的活动端沿凸轮廓线移动实现压缩或拉伸，从而实现储能机构的储能。本实用新型专利技术具有无动力、结构简易和低成本等优点，适用于偏瘫、术后患者康复治疗，老龄、体弱人群和户外运动爱好者步行助力。

A Hip Joint Energy Storage Mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种髋关节储能机构
本技术涉及人体步行辅助设备
，尤其涉及一种髋关节储能机构。
技术介绍
步行辅助装置为穿戴在人体外侧，辅助人体步行机能康复、增强人体下肢肌肉耐力的机械装置或机电系统。髋关节助力是对脊髓损伤、脑卒中等诱发的偏瘫步态进行运动康复治疗的最有效方式之一，此外，人体髋关节缺少踝关节所富集的肌肉-韧带组织，不利于运动能量的有效吸收利用，采用髋关节助力的步行辅助装置相对于踝关节助力的步行辅助装置具有更显著的辅助效率。而步行辅助装置的关键就在于如何实现髋关节的助力，而现有髋关节设计多采用旋转电机或液压缸、气缸、人工肌肉等主动驱动方式，系统复杂、重量大、穿戴舒适性差、成本高，不利于大批量推广应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种被动式的髋关节储能机构，旨在解决现有主动式髋关节助力步行辅助装置系统复杂、重量大、穿戴舒适性差和成本高等问题。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种髋关节储能机构，包括凸轮、摆盘机架和推杆机构，所述凸轮通过转轴安装在摆盘机架内，所述摆盘机架和凸轮可绕转轴相对旋转，所述摆盘机架上固定有与其联动的推杆机构，所述推杆机构包括活动端和与活动端连接、通过活动端的压缩或拉伸实现储能的储能机构，所述推杆机构的活动端与凸轮的廓线接触，使得所述推杆机构朝凸轮推程方向旋转时，所述推杆机构的活动端沿凸轮廓线移动实现压缩或拉伸，从而实现储能机构的储能。本装置通过凸轮廓线的引导，实现推杆机构活动端的压缩和拉伸，从而实现蓄能，再通过储能机构回推活动端，实现能量的释放，带动旋转端回转，实现被动助力的目的。进一步的，所述储能机构为弹簧弹性势能储能机构。进一步的，所述凸轮在推程极限位置设有限位凸台，所述凸轮的回转中心轴线与使用者髋关节转动中心轴线重合。进一步的，所述储能机构包括安装在摆盘机架的导槽结构内的弹簧导杆、弹簧和弹簧预紧旋钮，所述弹簧的一端与弹簧导杆连接，另一端与弹簧预紧旋钮连接，所述弹簧预紧旋钮依次将弹簧导杆、弹簧固定在所述摆盘机架的导槽结构内，所述弹簧导杆上安装有可自由滚动的滚轮，所述滚轮与凸轮的廓线接触。进一步的，所述弹簧预紧旋钮通过螺纹连接方式安装在摆盘机架上。进一步的，所述滚轮的中心设置在弹簧导杆的中心轴上。进一步的，所述滚轮的中心与弹簧导杆的中心轴设有一个偏离值。进一步的，所述滚轮通过滚轮轴安装在弹簧导杆的侧面。进一步的，所述凸轮的侧面设有凸轮槽，所述滚轮安装在所述凸轮槽内，所述凸轮槽构成凸轮的内轮廓线。进一步的，所述凸轮上安装有角度传感器，所述角度传感器为磁电式角度传感器、光电式角度传感器或可变电阻式角度传感器。进一步的，所述摆盘机架的外侧设有通过电池供电的发光环。本技术的优点在于利用髋关节储能机构储存下肢支撑相运动耗散的机械能，并将存储的能量重新分配施加给后续摆动相运动，实现髋关节运动助力，本装置应用在步行辅助装置上后，相对于主动式步行辅助装置具有无动力、结构简易、低成本等优势，适用于偏瘫、术后患者康复治疗，老龄、体弱人群和户外运动爱好者步行助力。综上所述，本技术提出一种髋关节储能机构，其主要能源来自于对人体“浪费能量”的回收利用，通过储存下肢支撑相运动耗散的机械能，并将存储的能量重新分配施加给后续摆动相运动，如此循环，实现髋关节运动助力，具有无动力、结构简易和低成本等优点，适用于偏瘫、术后患者康复治疗，老龄、体弱人群和户外运动爱好者步行助力。附图说明图1为本技术的立体结构示意图。图2为本技术穿戴在身上的结构示意图。图3为本技术髋关节储能机构实施例1的爆炸图。图4(a)为实施例1的剖视图。图4(b)为图4(a)A-A面的剖视图。图5为本技术髋关节储能机构实施例2的爆炸图。图6(a)为实施例2的剖视图。图6(b)为图6(a)A-A面的剖视图。图7为本技术髋关节储能机构实施例3的爆炸图。图8(a)为实施例3的剖视图。图8(b)为图8(a)A-A面的剖视图。图9为本技术髋关节储能机构实施例4的爆炸图。图10(a)为实施例4的剖视图。图10(b)为图10(a)A-A面的剖视图。附图中，1、腰部穿戴组件，2、髋关节储能机构，3、摆动连接件，4、膝关节旋转组件，5、小腿穿戴组件，6、使用者，11、腰部保持架，12、控制器，13、腰部绑束带，14、调节带，15、转轴，16、下摆支架，21、凸轮，22、摆盘机架，23、推杆机构，24、角度传感器，25发光环，211、凸轮槽，231、滚轮，232、滚轮轴，233、弹簧导杆，234、弹簧，235弹簧预紧旋钮，241、磁铁，242、电磁感应器，243、传感器固定支架，41、上转臂，42、下转臂，51、贴合部，52、腿部绑束带。具体实施方式为了更好地理解本技术，下面结合附图及实施实例，对技术作进一步详细说明，但本技术的实施方式不仅限于此，本技术的保护范围也涉及本领域技术人员根据本技术构思所能够想到的等同技术手段。下面实施例1至4是将本装置应用在步行辅助装置上的具体的实施方式：实施例1：如图1至图4所示，包括以下内容：(1)包括腰部穿戴组件1、髋关节储能机构2、摆动连接件3、膝关节旋转组件4和小腿穿戴组件5。其中，腰部穿戴组件1用于将髋关节储能机构2绑束在使用者6的腰部，见图1和2，包括腰部保持架11、控制器12、腰部绑束带13、调节带14、转轴15和下摆支架16，髋关节储能机构2固连在腰部穿戴组件1上，包括凸轮21、摆盘机架22、推杆机构23、角度传感器24和发光环25，推杆机构23包括滚轮231、滚轮轴232、弹簧导杆233、弹簧234和弹簧预紧旋钮235，角度传感器24包括磁铁241、电磁感应器242和传感器固定支架243，发光环25嵌入摆盘机架22外端面，摆动连接件3上端可拆卸地连接在髋关节储能机构2中摆盘机架22上，膝关节旋转组件4可拆卸地连接在摆动连接件3下端，包括共回转中心的上转臂41和下转臂42，小腿穿戴组件5用于将其固连的膝关节旋转组件4绑束在使用者6的小腿上，见图1和图2，包括腿部贴合部51和腿部绑束带52。(2)如图1所示，腰部穿戴组件1中腰部保持架11和下摆支架16通过转轴15转动连接，转轴15中心轴线沿使用者前进方向延伸，与下摆支架16固连的髋关节储能机构2能够绕转轴15中心轴线左右转动，以适应不同体型穿戴者。控制器12固连在腰部保持架11外侧，控制器12内包括MCU处理器、SD卡、加速度计、陀螺仪和为控制器、角度传感器以及发光环供电的锂电池。腰部绑束带13与腰部保持架11固连，通过魔术贴或连接卡扣将腰部保持架11绑束在人体腰部。调节带14两端分别与腰部绑束带13和下摆支架16固连，通过魔术贴或连接卡扣调节长短使得与下摆支架16固连的髋关节储能机构2完全贴合人体。在本实施例中，腰部保持架11、下摆支架16采用金属或具有一定刚性强度的复合材料制作，内部与人体贴合处可固连低反弹海绵缓冲材料，腰部绑束带13采用具有柔弹性的纤维织物或皮革制作。(3)如图1、3所示，髋关节储能机构2中凸轮21与腰部穿戴组件1中下摆支架16固连，并与摆盘机架22同轴转动连接。推杆机构23中滚轮231通过同轴滚轮轴232可转动连接在弹簧导杆233上(本例中的滚轮231与弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种髋关节储能机构，其特征在于：包括凸轮、摆盘机架和推杆机构，所述凸轮通过转轴安装在摆盘机架内，所述摆盘机架和凸轮可绕转轴相对旋转，所述摆盘机架上固定有与其联动的推杆机构，所述推杆机构包括活动端和与活动端连接、通过活动端的压缩或拉伸实现储能的储能机构，所述推杆机构的活动端与凸轮的廓线接触，使得所述推杆机构朝凸轮推程方向旋转时，所述推杆机构的活动端沿凸轮廓线移动实现压缩或拉伸，从而实现储能机构的储能。

【技术特征摘要】
1.一种髋关节储能机构，其特征在于：包括凸轮、摆盘机架和推杆机构，所述凸轮通过转轴安装在摆盘机架内，所述摆盘机架和凸轮可绕转轴相对旋转，所述摆盘机架上固定有与其联动的推杆机构，所述推杆机构包括活动端和与活动端连接、通过活动端的压缩或拉伸实现储能的储能机构，所述推杆机构的活动端与凸轮的廓线接触，使得所述推杆机构朝凸轮推程方向旋转时，所述推杆机构的活动端沿凸轮廓线移动实现压缩或拉伸，从而实现储能机构的储能。2.根据权利要求1所述的髋关节储能机构，其特征在于：所述储能机构为弹簧弹性势能储能机构。3.根据权利要求2所述的髋关节储能机构，其特征在于：所述储能机构包括安装在摆盘机架的导槽结构内的弹簧导杆、弹簧和弹簧预紧旋钮，所述弹簧的一端与弹簧导杆连接，另一端与弹簧预紧旋钮连接，所述弹簧预紧旋钮依次将弹簧导杆、弹簧固定在所述摆盘机架的导槽结构内，所述弹簧导杆上安装有可自由滚动的滚轮，所述滚轮与凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，江长青，李鸿炉，曹玉君，
申请(专利权)人：深圳华创测试技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44