【技術實現步驟摘要】
本公開屬于外骨骼，具體涉及一種用于機械能收集和步態輔助的膝關節用外骨骼裝置、套裝及其使用方法。
技術介紹
1、膝骨關節炎(knee?osteoarthritis，以下簡稱koa)通常會使老年人的活動能力和生活質量嚴重惡化。迄今為止，幾乎沒有有效的koa藥物得到批準。koa患者通常只能依賴于能量效率低的輔助裝置(諸如拐杖和助行器等)來恢復有限的活動能力。盡管如此，研究人員已經提出了各種構思來提高koa患者的活動能力和行走能量效率，在這些構思中，基于彈簧的結構和柔軟的彈性帶是可穿戴式外骨骼裝置的主流。
2、已經進行了各種努力來提高koa患者的活動能力和行走能量效率。在現有技術中，主要對步態輔助和能量收集兩方面開展工作。對于步態輔助，主要方式是承受部分體重并通過減小肌肉力來降低行走的能量消耗。對于能量收集，主要能量轉換方法包括電磁效應、摩擦電效應和壓電效應。人類行走的低頻和不規則特征是人類運動能量收集的主要障礙，因此在電磁能收集器中通常采用升頻轉換機構。
3、然而，專利技術人發現，為了結合關節保護并且策略性地在使用者和可穿戴外骨骼裝置之間傳遞生物機械能以增加可穿戴外骨骼裝置的通用性和有效作用，需要對現有技術進行重大修改。此外，附接到肢體的未經策略性機械聯接的剛性結構可能會限制關節運動并干擾正常步態模式。此外，現有技術的生物機械能采集器的功率輸出顯著小于一瓦特，這不足以連續地為大多數便攜式電子設備供電。
技術實現思路
1、為了解決至少上述問題之一而提供了一種外骨骼裝
2、根據本公開的一個方面，提供一種外骨骼裝置，包括：第一連接部，其附接于人體的大腿；第二連接部，其附接于人體的小腿；以及第一接頭，所述第一連接部的一端和所述第二連接部的一端分別可旋轉地連接至所述第一接頭；所述外骨骼裝置還包括傳動部件以及固定至所述第一連接部和所述第二連接部中的一者的凸輪、彈性組件和發電裝置，所述凸輪通過凸輪轉軸可旋轉地固定于所述第一連接部和所述第二連接部中的所述一者，并且所述傳動部件的一端連接至所述凸輪，所述傳動部件的另一端連接至所述第一連接部和所述第二連接部中的另一者，在所述第一連接部繞所述第一接頭遠離所述第二連接部旋轉的膝蓋伸展過程中，所述傳動部件在所述第一連接部和所述第二連接部中的所述另一者的帶動下使所述凸輪圍繞所述凸輪轉軸沿旋轉方向旋轉，從而所述凸輪的外邊緣按壓所述彈性組件，并且在所述凸輪的外邊緣的至少一部分處設置有弧形齒條，在所述膝蓋伸展過程中，所述弧形齒條與所述發電裝置的齒輪嚙合，從而驅動所述發電裝置發電。
3、在一些實施例中，所述凸輪、所述彈性組件和所述發電裝置固定至所述第二連接部，并且所述傳動部件的所述另一端連接至所述第一連接部。
4、在一些實施例中，所述第一連接部和所述第二連接部中的所述另一者設置有沿其縱長方向延伸的滑道，所述滑道配合設置有能夠相對其滑動的滑塊，所述傳動部件的所述另一端可轉動地連接至所述滑塊。
5、在一些實施例中，所述傳動部件包括延伸部和弧形部，所述延伸部從所述凸輪的外邊緣延伸出，所述弧形部從所述延伸部以向與膝關節凸出方向的相同方向凸出的弧形板的形式延伸、并且與所述滑塊可轉動地連接。
6、在一些實施例中，所述彈性組件包括彈簧，所述彈簧的一端連接至能夠與所述凸輪的外邊緣接觸的滾輪，所述彈簧的另一端抵靠至能夠調節所述彈簧的預壓縮的螺栓上，所述彈性組件還包括連接桿，所述連接桿通過旋轉軸承可旋轉地固定于所述第一連接部和所述第二連接部中的所述一者，所述連接桿連接至所述滾輪的轉軸，在所述凸輪的外邊緣按壓所述滾輪時，所述滾輪繞所述旋轉軸承旋轉從而按壓所述彈簧。
7、在一些實施例中，所述弧形齒條設置在所述凸輪的外邊緣的在所述凸輪按壓所述彈性組件時不與所述彈性組件接觸的部分，并且在所述凸輪按壓所述彈性組件的整個過程中，所述弧形齒條與所述齒輪嚙合。
8、在一些實施例中，所述凸輪的外邊緣在所述弧形齒條處的外輪廓相對于所述凸輪的外邊緣在除所述弧形齒條以外部分處的外輪廓向內凹入。
9、在一些實施例中，所述凸輪、所述彈性組件和所述發電裝置被封裝在殼體中，并且通過所述殼體固定至所述第一連接部和所述第二連接部中的所述一者。
10、在一些實施例中，還包括：第二接頭，其附接于大腿，并且所述第一連接部的與連接至所述第一接頭的一端相反的另一端可旋轉地連接至所述第二接頭；第三接頭，所述第二連接部的與連接至所述第一接頭的一端相反的另一端可旋轉地連接至所述第三接頭；以及腳連接部，其附接于腳部，并且通過鉸接部連接至所述第三接頭。
11、在一些實施例中，在將靠近人體正面的一側限定為前側，并且將靠近人體背面的一側限定為后側的情況下，所述第一連接部包括彼此平行布置的位于前側的第一連桿和位于后側的第二連桿，所述第一連桿的一端和所述第二連桿的一端分別可旋轉地連接至所述第一接頭上間隔開的第一連接點和第二連接點，所述第一連桿的另一端和所述第二連桿的另一端分別可旋轉地連接至所述第二接頭上間隔開的第三連接點和第四連接點，并且所述第二連接部包括彼此平行布置的位于前側的第三連桿和位于后側的第四連桿，所述第三連桿的一端和所述第四連桿的一端分別可旋轉地連接至所述第一接頭上間隔開的第五連接點和第六連接點，所述第三連桿的另一端和所述第四連桿的另一端分別連接至所述第三接頭上間隔開第一距離a1的第七連接點和第八連接點，所述外骨骼裝置還包括彈簧系數為k1的第一連接彈簧和彈簧系數為k2的第二連接彈簧，所述第一連接彈簧連接在所述第一接頭和所述第一連接部之間，并且所述第二連接彈簧連接在所述第三接頭和所述第二連接部之間。
12、在一些實施例中，所述第三接頭還包括第九連接點，所述第九連接點位于所述第八連接點的后側，與所述第八連接點和所述第七連接點共線，并且所述第九連接點與所述第八連接點之間的距離為第二距離a2，所述第一連接彈簧連接在所述第一連接點與所述第二連桿上距所述第二連接點的距離為第三距離l1的第十一連接點之間，并且所述第二連接彈簧連接在所述第九連接點與所述第四連桿上距所述第八連接點的距離為第四距離l2的第十連接點之間，其中，所述彈簧系數k1、所述彈簧系數k2、所述第一距離a1、所述第二距離a2、所述第三距離l1和所述第四距離l2滿足以下式子：a1k1l1＝a2k2l2。
13、在一些實施例中，所述第一連接部和所述第二連接部由中空的鋁合金材料制成。
14、在一些實施例中，所述第一連接部通過安裝在所述第二接頭上的大腿附接裝置附接于大腿，并且所述第二連接部通過固定在其上的小腿附接裝置附接于小腿。
15、根據本公開的另一方面，提供一種外骨骼套裝，所述外骨骼套裝包括兩個前述外骨骼裝置，分別用于左腿和右腿。
16、根據本公開的又一方面，提供一種使用前述外骨骼裝置的方法，該方法包括：將所述第一連接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種外骨骼裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的外骨骼裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1或2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的外骨骼裝置，其特征在于，
5.根據權利要求1或2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
7.根據權利要求1、2和6中任一項所述的外骨骼裝置，其特征在于，
8.根據權利要求1或2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
9.根據權利要求2所述的外骨骼裝置，其特征在于，還包括：
10.根據權利要求9所述的外骨骼裝置，其特征在于，
11.根據權利要求10所述的外骨骼裝置，其特征在于，
12.根據權利要求1或10所述的外骨骼裝置，其特征在于，
13.根據權利要求9所述的外骨骼裝置，其特征在于，
14.一種外骨骼套裝，其特征在于，
15.一種使用根據權利要求1至13中任一項所述的外骨骼裝置的方法，其特征在于，所述方法包括：>...
【技術特征摘要】
1.一種外骨骼裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的外骨骼裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1或2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的外骨骼裝置，其特征在于，
5.根據權利要求1或2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的外骨骼裝置，其特征在于，
7.根據權利要求1、2和6中任一項所述的外骨骼裝置，其特征在于，
8.根據權利要求1或2所述的外骨骼裝置，其特征...
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