[发明专利]一种具有能量回收再利用功能的增跳机械外骨骼系统及其增跳方法

说明书

技术领域

本发明创造属于机械外骨骼领域，尤其是涉及一种具有能量回收再利用功能的增跳机械外骨骼系统及其增跳方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人体外骨骼在助力和运动康复等领域已取得了一定的发展，现有的外骨骼机器人以助老助残外骨骼和普通人助力外骨骼为主，其中助老助残外骨骼主要增强下肢力量，使得下肢从无力变得有力，助力型外骨骼针对健康人群，主要通过外骨骼的续力作用增强下肢耐久力同时分担穿戴者负载的重力。这些外骨骼都是增强行走或奔跑等人体的普遍运动，而针对人体提升单纯运动能力，例如对于篮球爱好者的提升跳高能力外骨骼比较少见，另外现有的机械外骨骼耗能大，自身重量比较重，稳定性和柔顺性都不好，还可能给穿戴者带来一定的伤害。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种具有能量回收再利用功能的增跳机械外骨骼系统及其增跳方法，以解决现有的外骨骼主要是用来助力和运动康复，针对人体提升单方面运动能力的外骨骼比较少见的问题，以及现有的机械外骨骼耗能大，自身重量比较重，稳定性和柔顺性都不好，还可能给穿戴者带来一定的伤害的问题，本发明创造结构简单，使用方便，并且具有能量回收再利用的功能，耗能小，安全环保，稳定性和柔顺性好。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种具有能量回收再利用功能的增跳机械外骨骼系统，包括穿戴于大腿至足底的外骨骼本体和控制系统，所述的外骨骼本体包括穿戴在大腿部位的第一固定部1，穿戴在膝盖部位的第二固定部2和穿戴在足部的第三固定部3，所述的第一固定部1和第二固定部2一体式设置，还包括气泵4、储气瓶5、气动肌肉6和足底气体回收气囊7，所述的气泵4和储气瓶5固设在第一固定部上，所述的气动肌肉6一端固定在第二固定部2上，另一端固定在第三固定部3上，所述的足底气体回收气囊7固设在第三固定部3上，所述的气泵4通过第一输气管与储气瓶5连通，所述的足底气体回收气囊7通过第二输气管8与储气瓶5连通，所述的储气瓶5通过第三输气管9与气动肌肉6连通，所述的第一输气管上设置第一单向阀，所述的第二输气管8上设置第二单向阀10，所述的第三输气管9上设置一电磁阀11，所述的电磁阀11为两位三通电磁阀；

所述的控制系统包括第一压力传感器12、姿态传感器13和控制器14，所述的控制器14与第一压力传感器12电连接，所述的控制器14与姿态传感器13电连接，所述的控制器14通过接收第一压力传感器12和姿态传感器13的信号来控制两位三通电磁阀11的开关动作，所述的第一压力传感器12设置在足底气体回收气囊7上，所述的姿态传感器13设置在第二固定部2上相应小腿部位处，所述的控制器14设置在第二固定部2上靠近膝盖部位处。

进一步的，所述的储气瓶5上设有第二压力传感器，所述的第二压力传感器与控制器14电连接，所述的气泵4上设有继电器，所述的控制器14通过接收第二压力传感器的信号来控制继电器的开合，所述的储气瓶5上还设有一减压阀。

进一步的，还包括一移动端，所述的控制系统与移动端通过蓝牙实现无线数据传输，所述的移动端通过移动网络与云端服务器连接。

进一步的，所述的气泵4是微型高压气泵。

进一步的，所述的第一固定部1是粘扣式或绑带式弹性套。

进一步的，所述的第二固定部2是一体式弹性套。

进一步的，所述的第三固定部3是仿鞋型固定套。

进一步的，所述的第二输气管8上设有一增压阀。

进一步的，所述的控制系统和气泵4均通过电池供电。

一种具有能量回收再利用功能的增跳机械外骨骼系统的增跳方法，

本系统在实际使用时一般是成对使用的，在使用时，穿戴者从脚到大腿穿戴在两条腿上，穿戴时要保证气动肌肉6的位置与穿戴者小腿肌肉的位置相对应，穿戴完毕后根据自身身体条件将第一固定部1的粘扣粘合上，一方面，穿戴者在正常行走或起跳落地时，足部会不断地踩压足底气体回收气囊7，使得足底气体回收气囊7中的气体通过第二输气管8不断地充入到储气瓶5中待使用，另一方面，气泵4通过第一输气管为储气瓶5储气待使用，当穿戴者处于起跳状态时，位于足底气体回收气囊7上的第一压力传感器12和位于第二固定部2上的姿态传感器13检测到穿戴者起跳信号，并将穿戴者起跳信号传送至控制器14，控制器14控制两位三通电磁阀11与储气瓶5连接的一端连通，使得储气瓶5内的气体通过第三输气管9和气动肌肉6上的气动接头迅速充入到气动肌肉6中，气动肌肉6内压力变大，气动肌肉6迅速收缩，从而有助于增强穿戴者的弹跳功能。