本發(fā)明涉及人體安全氣囊、救生衣等快速充氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置。

背景技術(shù)：

隨著年齡的增長(zhǎng)和機(jī)體的衰老，跌倒往往會(huì)對(duì)老年人的身體帶來(lái)巨大的損害，有時(shí)造成的后果甚至是致命的。跌倒是指突發(fā)、不自主、非故意的體位改變，倒在地面或比初始位置更低的平面上。跌倒在老年人群中非常普遍，嚴(yán)重影響了老年人的身體健康和獨(dú)立生活能力，并造成了老年人心理上的壓力和恐懼。在跌倒防護(hù)的研究和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也吸引了大批科技工作者。目前日本千葉大學(xué)的田村等(Tamura T,Yoshimura T,Sekine m,Uchida M,Tamura O.A wearable airbag to prevent fall injuries.In:IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,2009,13:910–914)和在香港中文大學(xué)(Shi Guangyi,Cheung Shing Chan,Zhang Guanglie,et al.,Towards a mobile airbag system using MEMS sensor and embedded intelligence.In:International Conference on Robotics and omimetics.2007:634-639)都研究了人體保護(hù)氣囊系統(tǒng)，但由于技術(shù)上等原因都未能推廣應(yīng)用。人體氣囊要解決的一個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題就是快速充氣問(wèn)題，一般研究認(rèn)為充氣系統(tǒng)必須在約500ms以內(nèi)完成充氣，才能達(dá)到保護(hù)人體的目的。汽車(chē)安全氣囊技術(shù)雖然比較成熟，由于它是靠化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，雖然響應(yīng)速度很快，但是放氣時(shí)會(huì)放出大量的熱和噪音，同時(shí)它的氣體發(fā)生裝置體積、重量也較大，不適合應(yīng)用在人體上。水上救生衣的充氣技術(shù)也比較成熟，但它們大都是手動(dòng)控制或用水溶材料自動(dòng)控制，也不適合用在人體防護(hù)氣囊上。

充氣救生衣廣泛適用于客貨輪、游艇、軍用、水警、水上緝私艇、水上施工作業(yè)、海上鉆井平臺(tái)、抗洪救災(zāi)、打撈防汛、領(lǐng)航、水文、水利等領(lǐng)域應(yīng)用。目前充氣式救生衣因?yàn)閿y帶方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但是其充氣方式一般都是用力拉動(dòng)充氣裝置上的拉繩實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或水溶性材料自動(dòng)控制CO2氣體充入氣囊而產(chǎn)生浮力，這種采用水溶材料的物理狀態(tài)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)工作的，不可避免地存在以下的缺陷：1、在高溫高濕條件下受潮會(huì)有失效的風(fēng)險(xiǎn)；2、在-30的溫度遇水后由于擋塊遇水結(jié)冰造成彈簧緩慢釋放，使鋼瓶不能擊穿或擊穿不充分；3、水溶性材料為一次使用期限在2～3年，造成充氣救生衣的定期檢修成本較高。這種充氣救生衣很少有電動(dòng)自動(dòng)控制的產(chǎn)品，所以其智能程度不高，不能充分享有微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等發(fā)展的成果，對(duì)產(chǎn)品的可靠性也產(chǎn)生一定的影響。

目前市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)專門(mén)針對(duì)人體安全氣囊的放氣裝置，嚴(yán)重影響了人體防護(hù)氣囊產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒如此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種體積小、重量輕、充氣速度快及使用不受空間限制的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置，包括：控制電路、電性連接于所述控制電路的電動(dòng)舵機(jī)、螺母、絲桿刺針、接頭及氣瓶，所述螺母的一端面與所述電動(dòng)舵機(jī)固定連接，另一端面與所述絲杠刺針的螺紋連接，所述接頭相同端面上間隔開(kāi)設(shè)有第一小孔及與所述第一小孔相貫通的第二小孔，所述氣瓶通過(guò)所述第一小孔固定連接于所述接頭上，所述接頭上與所述第一小孔相對(duì)的端面上還開(kāi)設(shè)有第三小孔，所述絲桿刺針設(shè)置于所述第三小孔內(nèi)，且所述第三小孔通過(guò)圓柱空腔與所述第一小孔形成通道，且所述第一小孔、第三小孔及所述圓柱空腔所在的圓心在同一水平面；其中：

所述控制電路控制所述電動(dòng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)所述螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺母帶動(dòng)所述絲杠刺針沿所述圓柱空腔做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶的瓶口，所述氣瓶?jī)?nèi)的氣體從所述氣瓶的瓶口快速通過(guò)所述第二小孔放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣。

在一些實(shí)施例中，還包括連接件，所述連接件與所述電動(dòng)舵機(jī)及所述接頭均固定連接。

在一些實(shí)施例中，所述控制電路包括升壓電路及驅(qū)動(dòng)電路，所述升壓電路電性連接于外接電池，所述升壓電路用于把所述電池的低電壓變換成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)需要的電壓，所述驅(qū)動(dòng)電路電性連接于微處理器，所述驅(qū)動(dòng)電路用于把所述微處理器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)的電信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，所述絲杠刺針包括外螺紋、柱體及圓柱，所述外螺紋與所述螺母內(nèi)螺紋相配合，所述柱體的邊長(zhǎng)與所述外螺紋的外徑相等，所述圓柱頂端加工成斜面。

在一些實(shí)施例中，所述圓柱還開(kāi)設(shè)有從頂端貫穿到側(cè)面的通孔。

在一些實(shí)施例中，所述絲杠刺針的材料為合金鋼。

在一些實(shí)施例中，所述第三小孔的直徑大于所述圓柱空腔的直徑且小于所述第一小孔的直徑。

在一些實(shí)施例中，所述氣瓶?jī)?nèi)存儲(chǔ)有壓縮的液態(tài)CO₂。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置包括控制電路、電動(dòng)舵機(jī)、端面凸輪、螺母、絲桿刺針、接頭及氣瓶，所述控制電路控制所述電動(dòng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)所述螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺母帶動(dòng)所述絲杠刺針沿所述圓柱空腔做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶的瓶口，所述氣瓶?jī)?nèi)的氣體從所述氣瓶的瓶口快速通過(guò)所述第二小孔放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣，本申請(qǐng)?zhí)峁┑淖詣?dòng)快速放氣裝置體積小、重量輕、充氣速度快及使用不受空間限制，適合范圍廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的絲桿刺針的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置，包括控制電路110、電性連接于所述控制電路110的電動(dòng)舵機(jī)120、螺母130、絲桿刺針140、接頭150及氣瓶160，且所述接頭150相同端面上間隔開(kāi)設(shè)有第一小孔151及與所述第一小孔151相貫通的第二小孔152。所述氣瓶160通過(guò)所述第一小孔151固定連接于所述接頭150上。優(yōu)選地，所述第一小孔151設(shè)置有旋轉(zhuǎn)螺紋，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺紋可以實(shí)現(xiàn)氣瓶160的瓶口和所述第一小孔151的固定連接。

所述接頭150上與所述第一小孔151相對(duì)的端面上還開(kāi)設(shè)有第三小孔153，所述刺針140設(shè)置于所述第三小孔153內(nèi)，且所述第三小孔153通過(guò)圓柱空腔154與所述第一小孔151形成通道，且所述第一小孔151、第三小孔153及所述圓柱空腔154所在的圓心在同一水平面。

所述控制電路110包括升壓電路111及驅(qū)動(dòng)電路112，所述升壓電路111電性連接于外接電池113，所述升壓電路111用于把所述電池113的低電壓變換成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)120需要的電壓，所述驅(qū)動(dòng)電路112電性連接于微處理器114，所述驅(qū)動(dòng)電路112用于把所述微處理器114的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)120的電信號(hào)?？梢岳斫?，由于電動(dòng)舵機(jī)120能夠以較小的體積和電壓，輸出較大的轉(zhuǎn)矩，而且響應(yīng)非?？?，這樣為電動(dòng)舵機(jī)120設(shè)計(jì)了升壓電路和驅(qū)動(dòng)電路，解決了電動(dòng)舵機(jī)與電源電壓匹配以及電動(dòng)舵機(jī)與微處理器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的匹配問(wèn)題，方便了該裝置與各種應(yīng)用系統(tǒng)的連接，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

所述螺母130的一端面與所述電動(dòng)舵機(jī)120固定連接，另一端面與所述絲杠刺針140的螺紋連接?？梢岳斫?，在螺母130的作用下，把電動(dòng)舵機(jī)120的扭轉(zhuǎn)力傳遞給絲杠刺針140，把電動(dòng)舵機(jī)120的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成絲杠刺針140的直線運(yùn)動(dòng)。

所述絲杠刺針140包括外螺紋141、柱體142及圓柱143。

優(yōu)選地，所述外螺紋141與所述螺母130的內(nèi)螺紋相配合，所述柱體142的邊長(zhǎng)與所述外螺紋141的外徑相等，所述圓柱143頂端加工成斜面。

可以理解，由于螺母130的一個(gè)端面與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的齒配合連接，另一端面與絲杠刺針140螺紋連接，當(dāng)電動(dòng)舵機(jī)120帶動(dòng)螺母130轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槁菽?30與絲桿刺針140螺紋連接，并且絲桿刺針140的柱體142和第三小孔153配合，限制了刺針的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，

優(yōu)選地，所述圓柱143還開(kāi)設(shè)有從頂端貫穿到側(cè)面的通孔?？梢岳斫?，由于絲桿刺針140的圓柱143的端面中心開(kāi)一個(gè)孔貫穿到圓柱的側(cè)面，以防止刺針刺破氣瓶后卡住而不能順利放氣的問(wèn)題，當(dāng)絲桿刺針140卡住時(shí)，氣瓶中的氣體就可以從刺針端面孔放出，然后從出氣孔放出氣體。

可以理解，所述控制電路110控制所述電動(dòng)舵機(jī)120旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)120驅(qū)動(dòng)所述螺母130轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺母130帶動(dòng)所述絲杠刺針140沿所述圓柱空腔做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶160的瓶口，所述氣瓶160內(nèi)的氣體從所述氣瓶160的瓶口快速通過(guò)所述第二小孔152放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣。

優(yōu)選地，所述第三小孔161的直徑大于所述圓柱空腔154的直徑但小于所述第一小孔151的直徑，這樣可以提高整個(gè)空間的壓強(qiáng)，利于氣體快速放出。

優(yōu)選地，氣瓶160主要作用是儲(chǔ)存壓縮氣體。氣瓶160里裝的是壓縮的液態(tài)CO₂?？梢岳斫猓趸际且环N惰性氣體，不可燃、不易爆，相對(duì)而言比氫氣、氧氣穩(wěn)定，也比較安全，并且其臨界溫度也明顯高于其他壓縮氣體，故選用壓縮的二氧化碳?xì)怏w作為氣源。同時(shí)其成本低廉并在市場(chǎng)上非常容易獲得，并且有8g、12g、16g、22g等不同的規(guī)格，可以滿足不同充氣要求的場(chǎng)合。

優(yōu)選地，還包括連接件170，所述連接件170與所述電動(dòng)舵機(jī)120及所述接頭150均固定連接。可以理解，由于所述螺母130帶動(dòng)所述絲杠刺針140刺破氣瓶需要較大的力，自然對(duì)電動(dòng)舵機(jī)120的反力也比較大，可以在連接件170上開(kāi)內(nèi)螺紋孔來(lái)鎖緊電動(dòng)舵機(jī)120和接頭150的連接，能有效防止松動(dòng)影響機(jī)構(gòu)的執(zhí)行。

本發(fā)明提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置包括控制電路110、電動(dòng)舵機(jī)120、螺母130、絲桿刺針140、接頭150及氣瓶160，所述控制電路110控制所述電動(dòng)舵機(jī)120旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)120驅(qū)動(dòng)所述螺母130轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺母130帶動(dòng)所述絲杠刺針140沿所述圓柱空腔做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶160的瓶口，所述氣瓶160內(nèi)的氣體從所述氣瓶160的瓶口快速通過(guò)所述第二小孔152放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣，本申請(qǐng)?zhí)峁┑淖詣?dòng)快速放氣裝置體積小、重量輕、充氣速度快及使用不受空間限制，適合范圍廣。

此外，本發(fā)明使用電動(dòng)舵機(jī)產(chǎn)生動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了放氣的電動(dòng)自動(dòng)控制，同時(shí)設(shè)計(jì)的控制電路，可以方便與各種微處理器系統(tǒng)的電流、電壓、和驅(qū)動(dòng)負(fù)載匹配，易實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)控制。

由于，本發(fā)明采用電動(dòng)控制，可以在空中、陸地中使用，當(dāng)密封較好時(shí)還可以在水中使用，使用場(chǎng)合不受限制，適合范圍廣泛。

另外，本發(fā)明使用的零件較少，體積質(zhì)量都小，不光可以用在設(shè)備上，也可以使用在人體使用的便攜設(shè)備上。

同時(shí)，電動(dòng)舵機(jī)因?yàn)槭墙?jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但轉(zhuǎn)矩大，而且響應(yīng)非?？臁１景l(fā)明采用電動(dòng)舵機(jī)作為執(zhí)行部件，結(jié)合發(fā)明中設(shè)計(jì)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，使本發(fā)明提供的自動(dòng)快速放氣裝置響應(yīng)速度極快，可以在300ms內(nèi)放完氣體。

當(dāng)然本發(fā)明的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置還可具有多種變換及改型，并不局限于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)?？傊?，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的變換或替代以及改型。