【技术实现步骤摘要】
本公开属于外骨骼，具体涉及一种用于机械能收集和步态辅助的膝关节用外骨骼装置、套装及其使用方法。
技术介绍
1、膝骨关节炎(knee osteoarthritis，以下简称koa)通常会使老年人的活动能力和生活质量严重恶化。迄今为止，几乎没有有效的koa药物得到批准。koa患者通常只能依赖于能量效率低的辅助装置(诸如拐杖和助行器等)来恢复有限的活动能力。尽管如此，研究人员已经提出了各种构思来提高koa患者的活动能力和行走能量效率，在这些构思中，基于弹簧的结构和柔软的弹性带是可穿戴式外骨骼装置的主流。
2、已经进行了各种努力来提高koa患者的活动能力和行走能量效率。在现有技术中，主要对步态辅助和能量收集两方面开展工作。对于步态辅助，主要方式是承受部分体重并通过减小肌肉力来降低行走的能量消耗。对于能量收集，主要能量转换方法包括电磁效应、摩擦电效应和压电效应。人类行走的低频和不规则特征是人类运动能量收集的主要障碍，因此在电磁能收集器中通常采用升频转换机构。
3、然而，专利技术人发现，为了结合关节保护并且策略性地在使用者和可穿戴外骨骼装置之间传递生物机械能以增加可穿戴外骨骼装置的通用性和有效作用，需要对现有技术进行重大修改。此外，附接到肢体的未经策略性机械联接的刚性结构可能会限制关节运动并干扰正常步态模式。此外，现有技术的生物机械能采集器的功率输出显著小于一瓦特，这不足以连续地为大多数便携式电子设备供电。
技术实现思路
1、为了解决至少上述问题之一而提供了一种外骨骼装
2、根据本公开的一个方面，提供一种外骨骼装置，包括：第一连接部，其附接于人体的大腿；第二连接部，其附接于人体的小腿；以及第一接头，所述第一连接部的一端和所述第二连接部的一端分别可旋转地连接至所述第一接头；所述外骨骼装置还包括传动部件以及固定至所述第一连接部和所述第二连接部中的一者的凸轮、弹性组件和发电装置，所述凸轮通过凸轮转轴可旋转地固定于所述第一连接部和所述第二连接部中的所述一者，并且所述传动部件的一端连接至所述凸轮，所述传动部件的另一端连接至所述第一连接部和所述第二连接部中的另一者，在所述第一连接部绕所述第一接头远离所述第二连接部旋转的膝盖伸展过程中，所述传动部件在所述第一连接部和所述第二连接部中的所述另一者的带动下使所述凸轮围绕所述凸轮转轴沿旋转方向旋转，从而所述凸轮的外边缘按压所述弹性组件，并且在所述凸轮的外边缘的至少一部分处设置有弧形齿条，在所述膝盖伸展过程中，所述弧形齿条与所述发电装置的齿轮啮合，从而驱动所述发电装置发电。
3、在一些实施例中，所述凸轮、所述弹性组件和所述发电装置固定至所述第二连接部，并且所述传动部件的所述另一端连接至所述第一连接部。
4、在一些实施例中，所述第一连接部和所述第二连接部中的所述另一者设置有沿其纵长方向延伸的滑道，所述滑道配合设置有能够相对其滑动的滑块，所述传动部件的所述另一端可转动地连接至所述滑块。
5、在一些实施例中，所述传动部件包括延伸部和弧形部，所述延伸部从所述凸轮的外边缘延伸出，所述弧形部从所述延伸部以向与膝关节凸出方向的相同方向凸出的弧形板的形式延伸、并且与所述滑块可转动地连接。
6、在一些实施例中，所述弹性组件包括弹簧，所述弹簧的一端连接至能够与所述凸轮的外边缘接触的滚轮，所述弹簧的另一端抵靠至能够调节所述弹簧的预压缩的螺栓上，所述弹性组件还包括连接杆，所述连接杆通过旋转轴承可旋转地固定于所述第一连接部和所述第二连接部中的所述一者，所述连接杆连接至所述滚轮的转轴，在所述凸轮的外边缘按压所述滚轮时，所述滚轮绕所述旋转轴承旋转从而按压所述弹簧。
7、在一些实施例中，所述弧形齿条设置在所述凸轮的外边缘的在所述凸轮按压所述弹性组件时不与所述弹性组件接触的部分，并且在所述凸轮按压所述弹性组件的整个过程中，所述弧形齿条与所述齿轮啮合。
8、在一些实施例中，所述凸轮的外边缘在所述弧形齿条处的外轮廓相对于所述凸轮的外边缘在除所述弧形齿条以外部分处的外轮廓向内凹入。
9、在一些实施例中，所述凸轮、所述弹性组件和所述发电装置被封装在壳体中，并且通过所述壳体固定至所述第一连接部和所述第二连接部中的所述一者。
10、在一些实施例中，还包括：第二接头，其附接于大腿，并且所述第一连接部的与连接至所述第一接头的一端相反的另一端可旋转地连接至所述第二接头；第三接头，所述第二连接部的与连接至所述第一接头的一端相反的另一端可旋转地连接至所述第三接头；以及脚连接部，其附接于脚部，并且通过铰接部连接至所述第三接头。
11、在一些实施例中，在将靠近人体正面的一侧限定为前侧，并且将靠近人体背面的一侧限定为后侧的情况下，所述第一连接部包括彼此平行布置的位于前侧的第一连杆和位于后侧的第二连杆，所述第一连杆的一端和所述第二连杆的一端分别可旋转地连接至所述第一接头上间隔开的第一连接点和第二连接点，所述第一连杆的另一端和所述第二连杆的另一端分别可旋转地连接至所述第二接头上间隔开的第三连接点和第四连接点，并且所述第二连接部包括彼此平行布置的位于前侧的第三连杆和位于后侧的第四连杆，所述第三连杆的一端和所述第四连杆的一端分别可旋转地连接至所述第一接头上间隔开的第五连接点和第六连接点，所述第三连杆的另一端和所述第四连杆的另一端分别连接至所述第三接头上间隔开第一距离a1的第七连接点和第八连接点，所述外骨骼装置还包括弹簧系数为k1的第一连接弹簧和弹簧系数为k2的第二连接弹簧，所述第一连接弹簧连接在所述第一接头和所述第一连接部之间，并且所述第二连接弹簧连接在所述第三接头和所述第二连接部之间。
12、在一些实施例中，所述第三接头还包括第九连接点，所述第九连接点位于所述第八连接点的后侧，与所述第八连接点和所述第七连接点共线，并且所述第九连接点与所述第八连接点之间的距离为第二距离a2，所述第一连接弹簧连接在所述第一连接点与所述第二连杆上距所述第二连接点的距离为第三距离l1的第十一连接点之间，并且所述第二连接弹簧连接在所述第九连接点与所述第四连杆上距所述第八连接点的距离为第四距离l2的第十连接点之间，其中，所述弹簧系数k1、所述弹簧系数k2、所述第一距离a1、所述第二距离a2、所述第三距离l1和所述第四距离l2满足以下式子：a1k1l1＝a2k2l2。
13、在一些实施例中，所述第一连接部和所述第二连接部由中空的铝合金材料制成。
14、在一些实施例中，所述第一连接部通过安装在所述第二接头上的大腿附接装置附接于大腿，并且所述第二连接部通过固定在其上的小腿附接装置附接于小腿。
15、根据本公开的另一方面，提供一种外骨骼套装，所述外骨骼套装包括两个前述外骨骼装置，分别用于左腿和右腿。
16、根据本公开的又一方面，提供一种使用前述外骨骼装置的方法，该方法包括：将所述第一连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种外骨骼装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的外骨骼装置，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的外骨骼装置，其特征在于，
5.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的外骨骼装置，其特征在于，
7.根据权利要求1、2和6中任一项所述的外骨骼装置，其特征在于，
8.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置，其特征在于，
9.根据权利要求2所述的外骨骼装置，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求9所述的外骨骼装置，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的外骨骼装置，其特征在于，
12.根据权利要求1或10所述的外骨骼装置，其特征在于，
13.根据权利要求9所述的外骨骼装置，其特征在于，
14.一种外骨骼套装，其特征在于，
15.一种使用根据权利要求1至13中任一项所述的外骨骼装置的方法，其特征在于，所述方法包括：>...
【技术特征摘要】
1.一种外骨骼装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的外骨骼装置，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的外骨骼装置，其特征在于，
5.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的外骨骼装置，其特征在于，
7.根据权利要求1、2和6中任一项所述的外骨骼装置，其特征在于，
8.根据权利要求1或2所述的外骨骼装置，其特征...
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