[发明专利]用于收集生物机械能的方法和设备

权利要求书

1.一种从一个或多个关节的运动收集能量的设备，所述设备包括：

发电机，用于将机械能转换成对应的电能；

一个或多个传感器，用于感测与所述一个或多个关节的运动相关的一个或多个对应的特征；以及

控制电路，被连接以接收所感测的一个或多个特征，并且被配置成至少部分地基于所述一个或多个所感测的特征来评估所述一个或多个关节的运动与共生状况相关还是与非共生状况相关；其中如果所述控制电路确定所述一个或多个关节的运动与特定的共生状况相关，则所述控制电路被配置成通过完成与所述一个或多个关节的运动相关的机械能到所述发电机的耦合以及所述发电机的电输出到负载的耦合来进行能量收集；并且其中如果所述控制电路确定所述一个或多个关节的运动与非共生状况相关，则所述控制电路被配置成通过进行以下去耦合中的至少一个来停止能量收集：将与所述一个或多个关节的运动相关的所述机械能与所述发电机去耦合，以及将所述发电机的所述电输出与所述负载去耦合。

2.根据权利要求1所述的设备，其中当与所述一个或多个关节相关的一个或多个肌肉用于使所述一个或多个关节的运动减速时，所述一个或多个关节的运动与共生状况相关。

3.根据权利要求1和2中任意一项所述的设备，其中当与所述一个或多个关节相关的一个或多个肌肉在特定方向上产生转矩，并且所述一个或多个关节的运动处于相反方向时，所述一个或多个关节的运动与共生状况相关。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的设备，其中当与所述一个或多个关节相关的一个或多个肌肉正在拉长，并且所述一个或多个肌肉具有活动水平阈值以上的活动水平时，所述一个或多个关节的运动与共生状况相关。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的设备，其中当与所述一个或多个关节相关的一个或多个肌肉在负机械功率操作模式下操作时，所述一个或多个关节的运动与共生状况相关。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的设备，其中当完成与所述一个或多个关节的运动相关的所述机械能到所述发电机的耦合以及所述发电机的电输出到所述负载的耦合，导致以下中的至少一个时，所述一个或多个关节的运动与共生状况相关：与所述一个或多个关节的运动相关的作用力减小；与所述一个或多个关节的运动相关的代谢值减小；以及与所述一个或多个关节的运动相关的心率减小。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的设备，其中所述特定的共生状况包括以下中的至少一个：所有共生状况；以及由所述控制电路确定为适合于能量收集的共生状况的子集。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的设备，包括用于将与所述一个或多个关节的运动相关的所述机械能传递到所述发电机的机械耦合装置。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述机械耦合装置包括离合器，所述离合器在接合时，将与所述一个或多个关节的运动相关的所述机械能传递到所述发电机，并且在分离时，将与所述一个或多个关节的运动相关的所述机械能的所述传递与所述发电机去耦合。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述离合器在所述一个或多个关节在第一方向上运动期间接合，而在所述一个或多个关节在与所述第一方向相反的第二方向上运动期间分离。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述离合器包括滚柱离合器。

12.根据权利要求10至11中任意一项所述的设备，其中所述第一方向包括所述一个或多个关节围绕一个或多个对应关节轴的伸展，而所述第二方向包括所述一个或多个关节围绕所述一个或多个对应关节轴的弯曲。

13.根据权利要求10至11中任意一项所述的设备，其中所述第一方向包括所述一个或多个关节围绕一个或多个对应关节轴的弯曲，而所述第二方向包括所述一个或多个关节围绕所述一个或多个对应关节轴的伸展。