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動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的動(dòng)力控制轉(zhuǎn)動(dòng)背負(fù)機(jī)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):9145606閱讀:285來源:國知局
動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的動(dòng)力控制轉(zhuǎn)動(dòng)背負(fù)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種輔助老年人行動(dòng)的裝置,尤其涉及一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的動(dòng)力控制轉(zhuǎn)動(dòng)背負(fù)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著逐漸步入的老齡化的社會(huì),年輕人贍養(yǎng)中老人的重?fù)?dān)也越來越大。有很多看似平常的家務(wù)勞動(dòng),對(duì)于體力不支的中老年人來說都是難以完成的;當(dāng)獨(dú)生子女成家后將會(huì)面臨兩人贍養(yǎng)四名或者更多老人的問題,在生活中也會(huì)越來越多的遇到個(gè)人體力嚴(yán)重不足的問題。因此,市場上亟需一種機(jī)器用以輔助體弱者及中老年人運(yùn)動(dòng),來幫助這部分人提高他們的自理能力和改善他們的生活質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處,提供一種結(jié)構(gòu)簡單、輕便、易于操控、自動(dòng)化程度高的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的動(dòng)力控制轉(zhuǎn)動(dòng)背負(fù)機(jī)構(gòu)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的動(dòng)力控制轉(zhuǎn)動(dòng)背負(fù)機(jī)構(gòu),包括連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、背負(fù)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力控制裝置,背負(fù)結(jié)構(gòu)下端與連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中部連接;動(dòng)力控制裝置設(shè)在背負(fù)機(jī)構(gòu)后側(cè)下部;
[0005]連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括一塊寬度調(diào)節(jié)板和兩塊連接板,背負(fù)結(jié)構(gòu)下端與兩塊連接板上端之間通過固定座連接,寬度調(diào)節(jié)板兩端分別與兩塊連接板中部連接,每塊連接板的下端均鉸接有可沿垂直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的X向鉸鏈座,X向鉸鏈座外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Z向第一鉸鏈板,Z向第一鉸鏈板外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Z向第二鉸鏈板,Z向第二鉸鏈板外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Y向鉸鏈座;兩塊連接板之間設(shè)有腰帶;連接板上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)X向鉸鏈座轉(zhuǎn)動(dòng)的X向減速電機(jī),左側(cè)的Y向鉸鏈座上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)前后擺動(dòng)的左Y向減速電機(jī),右側(cè)的Y向鉸鏈座上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)右伸縮支撐結(jié)構(gòu)前后擺動(dòng)的右Y向減速電機(jī);
[0006]Y向鉸鏈座內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)Y向鉸鏈座沿Z向轉(zhuǎn)動(dòng)的Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);所述Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)在Y向鉸鏈座內(nèi)的套管,套管內(nèi)設(shè)有伺服電機(jī)、太陽齒輪、行星架、行星齒輪、內(nèi)齒圈、輸出軸、軸承、軸承座和聯(lián)軸器,伺服電機(jī)同軸向固定在Z向第二鉸鏈板上,行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接在行星架上,行星架設(shè)在內(nèi)齒圈內(nèi),太陽齒輪設(shè)在伺服電機(jī)的動(dòng)力輸出軸上,太陽齒輪穿過行星架位于行星齒輪中間,行星齒輪分別與太陽齒輪和內(nèi)齒圈嚙合,內(nèi)齒圈與軸承座同軸向固定連接,軸承設(shè)在軸承座內(nèi),輸出軸一端與行星架中心同軸向固定連接,輸出軸另一端穿過軸承內(nèi)圈與聯(lián)軸器一端連接,聯(lián)軸器另一端與Y向鉸鏈座固定連接;
[0007]所述背負(fù)結(jié)構(gòu)包括垂直設(shè)置的框架,框架下端與固定座通過螺栓固定連接,框架上設(shè)有高度可調(diào)節(jié)的負(fù)重連接架,框架左右兩側(cè)分別設(shè)有一條肩帶。
[0008]所述動(dòng)力控制裝置包括設(shè)在框架上的箱體,箱體內(nèi)設(shè)有蓄電池和伺服控制器、大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器,蓄電池分別與伺服控制器、X向減速電機(jī)、左Y向減速電機(jī)、右Y向減速電機(jī)和伺服電機(jī)通過電纜連接,伺服控制器通過數(shù)據(jù)信號(hào)線分別與X向減速電機(jī)、左Y向減速電機(jī)、右Y向減速電機(jī)、伺服電機(jī)、大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器連接。
[0009]采用上述技術(shù)方案,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置還包括左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu),連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)左右兩端分別與左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)的上端連接,左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同且左右對(duì)稱;左側(cè)的Y向鉸鏈座外側(cè)與左伸縮支撐結(jié)構(gòu)上端鉸接,右側(cè)的Y向鉸鏈座外側(cè)與右伸縮支撐結(jié)構(gòu)上端鉸接;
[0010]所述左伸縮支撐結(jié)構(gòu)包括氣動(dòng)肌腱、弧形板、大腿支撐管、小腿支撐管、大腿伸縮桿、小腿伸縮桿和腳踏板,小腿支撐管上端設(shè)有安裝座,大腿支撐管下端通過膝關(guān)節(jié)鉸鏈鉸接在安裝座上,大腿伸縮桿自上而下插設(shè)在大腿支撐管內(nèi),大腿支撐管上部設(shè)有用于定位大腿伸縮桿的上鎖緊環(huán),小腿伸縮桿自下而上插設(shè)在小腿支撐管內(nèi),小腿支撐管下部設(shè)有用于定位小腿伸縮桿的下鎖緊環(huán);小腿伸縮桿下端與腳踏板上表面外側(cè)固定連接,大腿支撐管連接有可卡在大腿上的弧形定位板,弧形定位板上設(shè)有大腿繃帶,腳踏板上設(shè)有腳繃帶;
[0011]小腿支撐管下端設(shè)有下支座,大腿支撐管中下部設(shè)有上支座,氣動(dòng)肌腱的下端鉸接在下支座上,弧形板上端鉸接在上支座上,弧形板下端與氣動(dòng)肌腱上端鉸接,弧形板后側(cè)沿上下方向設(shè)有耐磨滑道,安裝座前側(cè)設(shè)有與耐磨滑道滾動(dòng)連接的滾輪。
[0012]所述氣動(dòng)肌腱包括氣囊和易于水平及豎向伸縮的菱形編織網(wǎng),菱形編織網(wǎng)設(shè)在氣囊內(nèi)壁上,氣囊上設(shè)有氣嘴,氣囊外表面設(shè)有柔彈性的外保護(hù)層。
[0013]所述動(dòng)力控制裝置還包括設(shè)在箱體內(nèi)的伺服氣動(dòng)比例閥組、減壓閥和液氮瓶,伺服控制器通過數(shù)據(jù)信號(hào)線與伺服氣動(dòng)比例閥組連接,液氮瓶的出口通過減壓閥與伺服氣動(dòng)比例閥組的進(jìn)口連接,伺服氣動(dòng)比例閥組的出口與氣動(dòng)肌腱的進(jìn)口連接。
[0014]動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置在使用時(shí),使用者的雙腳分別踏在腳踏板上并用腳繃帶固定,大腿部位使用弧形定位板套住并采用大腿繃帶繃緊,腰部使用腰帶將連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)緊固,肩部套上肩帶將背負(fù)結(jié)構(gòu)緊固。同時(shí)將大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器分別粘貼到大腿肌肉群和髖關(guān)節(jié)肌肉群處。重物綁在負(fù)重連接架上,重物的重力通過背負(fù)結(jié)構(gòu)、連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)后通過左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐,這樣就大大減輕了人們脊柱和下肢的壓力。
[0015]假定大腿前后擺動(dòng)是繞著X軸運(yùn)動(dòng),大腿左右擺動(dòng)是繞著Y軸運(yùn)動(dòng),大腿內(nèi)旋和外旋是繞著Z軸運(yùn)動(dòng)。繞X軸和繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以在人體以外,但繞Z軸運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副卻只能在人體內(nèi)。當(dāng)向前邁動(dòng)左腿或右腿時(shí),髖關(guān)節(jié)肌肉和大腿肌肉會(huì)發(fā)生變化,大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器將變化信號(hào)傳輸給伺服控制器,伺服控制器向左Y向減速電機(jī)或右Y向減速電機(jī)發(fā)出命令信號(hào),左Y向減速電機(jī)和右Y向減速電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)。若大腿左右擺動(dòng),伺服控制器向X向減速電機(jī)發(fā)出命令信號(hào),左右兩個(gè)X向減速電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)外端帶動(dòng)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)左右擺動(dòng)。大腿內(nèi)旋和外旋時(shí),伺服控制器向X向減速電機(jī)發(fā)出命令信號(hào),伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),通過太陽齒輪驅(qū)動(dòng)行星齒輪,行星齒輪通過輸出軸驅(qū)動(dòng)Y向鉸鏈座和相對(duì)于Z向第二鉸鏈板轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0016]人從下蹲準(zhǔn)備站起時(shí),需要更大的腿部拉力來實(shí)現(xiàn)站立,而站立時(shí)只需很小的力氣維持。氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng)弧形板,這樣可以通過改變弧形板的支點(diǎn)位置來提供不同力臂和力量輸出。滾輪就是弧形板的支點(diǎn),隨著伸展角度變化,滾輪與弧形板接觸的位置也在變化。當(dāng)氣動(dòng)肌腱行程越長,大腿支撐管和小腿支撐管之間的伸展角度越大時(shí),滾輪所處位置會(huì)越靠近耐磨滑道下部;當(dāng)大腿支撐管和小腿支撐管之間伸展角度越小時(shí),即屈膝時(shí),滾輪所處位置會(huì)越靠近耐磨滑道上部,從而在下蹲準(zhǔn)備站起時(shí)氣動(dòng)肌腱提供更大的拉力。
[0017]當(dāng)不同身高的人使用時(shí),可通過在大腿支撐管內(nèi)上下調(diào)節(jié)大腿伸縮桿,在小腿支撐管內(nèi)上下調(diào)節(jié)小腿伸縮桿,并通過上鎖緊環(huán)和下鎖緊環(huán)將大腿伸縮桿和小腿伸縮桿鎖緊即可。寬度調(diào)節(jié)板可調(diào)節(jié)連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)再水平方向上的長度,以適合不同腰圍的人使用。
[0018]氣動(dòng)肌腱的氣囊膨脹,菱形編織網(wǎng)水平方向增大,垂直方向縮短,氣動(dòng)肌腱產(chǎn)生向上的拉力將配重塊向上拉起,氣動(dòng)肌腱的氣囊收縮,菱形編織網(wǎng)水平方向減小,垂直方向伸長,配重塊下落。氣動(dòng)肌腱只產(chǎn)生拉力不產(chǎn)生推力,同人體肌肉一樣。
[0019]動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,自動(dòng)化程度高,可以作為老年人自理的工具,而且可以作為身殘病后的恢復(fù)鍛煉,充分減輕了人們背負(fù)重物的壓力,并大大提高了背負(fù)重物的重量,也特別適用于崎嶇的山路運(yùn)輸貨物。
【附圖說明】
[0020]圖1是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]圖2是圖1的左視圖(工作使用狀態(tài)下);
[0022]圖3是動(dòng)力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023]圖4是右側(cè)的連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的整體裝配示意圖;
[0024]圖5是圖4中連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的爆炸圖;
[0025]圖6是圖1中氣動(dòng)肌腱收縮和膨脹時(shí)的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1-圖6所示,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置,包括左伸縮支撐結(jié)構(gòu)、右伸縮支撐結(jié)構(gòu)、連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、背負(fù)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力控制裝置,連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)左右兩端分別與左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)的上端連接,背負(fù)結(jié)構(gòu)下端與連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中部連接;左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同且左右對(duì)稱;動(dòng)力控制裝置設(shè)在背負(fù)機(jī)構(gòu)后側(cè)下部。
[0027]連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括一塊寬度調(diào)節(jié)板I和兩塊連接板2,背負(fù)結(jié)構(gòu)下端與兩塊連接板2上端之間通過固定座3連接,寬度調(diào)節(jié)板I兩端分別與兩塊連接板2中部連接,每塊連接板2的下端均鉸接有可沿垂直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的X向鉸鏈座4,X向鉸鏈座4外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Z向第一鉸鏈板5,Z向第一鉸鏈板5外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Z向第二鉸鏈板6,Z向第二鉸鏈板6外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Y向鉸鏈座7,左側(cè)的Y向鉸鏈座7外側(cè)與左伸縮支撐結(jié)構(gòu)上端鉸接,右側(cè)的Y向鉸鏈座7外側(cè)與右伸縮支撐結(jié)構(gòu)上端鉸接;兩塊連接板2之間設(shè)有腰帶8。
[0028]連接板2上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)X向
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