一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置及方法，包括兩個(gè)支板、相互嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪、加速齒輪組、發(fā)條彈簧及發(fā)電機(jī)，兩個(gè)支板分別固定在通過關(guān)節(jié)相連的兩條肢體上，驅(qū)動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪分別安裝在兩個(gè)支板上，加速齒輪組與發(fā)電機(jī)連接，發(fā)條彈簧的內(nèi)圈與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，發(fā)條彈簧的外圈固定在與驅(qū)動(dòng)齒輪同一個(gè)支板上，通過關(guān)節(jié)的加速或減速，帶動(dòng)加速齒輪組驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，本發(fā)明可以部分地代替肌肉使關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)減速或者加速的功能，因此有效地減少人體生物能的支出。
【專利說明】一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源領(lǐng)域，具體涉及一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備越來越多地走進(jìn)人們的生活。利用可穿戴式的人體動(dòng)能捕獲裝置為可穿戴的電子設(shè)備供電也成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。然而，人體動(dòng)能捕獲器雖然可以提高穿戴式電子設(shè)備的體驗(yàn)，但是也需要人付出一定的代價(jià)，即人體需要支出額外的一部分生物能。對(duì)于正?；顒?dòng)中就必須消耗很多體力的群體來說，人體動(dòng)能捕獲器消耗的這部分額外生物能可能會(huì)對(duì)正常的活動(dòng)造成很大的影響，因此，有必要尋找一種新的方法，既可以輔助人體的運(yùn)動(dòng)，減少生物能的支出，同時(shí)還能夠捕獲人體動(dòng)能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置及方法。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置，包括兩個(gè)支板、相互嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪、加速齒輪組、發(fā)條彈簧及發(fā)電機(jī)，所述兩個(gè)支板分別固定在通過關(guān)節(jié)相連的兩條肢體上，所述驅(qū)動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪分別安裝在兩個(gè)支板上，所述從動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)加速齒輪組，所述加速齒輪組與發(fā)電機(jī)連接，所述加速齒輪組、發(fā)電機(jī)及從動(dòng)齒輪安裝在同一個(gè)支板上，所述發(fā)條彈簧的內(nèi)圈與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，所述發(fā)條彈簧的外圈固定在與驅(qū)動(dòng)齒輪同一個(gè)支板上。
[0006]所述驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)軸和關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸重合。
[0007]還包括整流調(diào)壓電路。
[0008]一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲的方法，當(dāng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)減速時(shí)，關(guān)節(jié)通過驅(qū)動(dòng)齒輪使發(fā)條彈簧發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能存儲(chǔ)在發(fā)條彈簧中，發(fā)條彈簧產(chǎn)生反力矩協(xié)作肢體減速；由于肢體帶動(dòng)兩個(gè)支板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪，并進(jìn)一步帶動(dòng)加速齒輪組，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，電能存儲(chǔ)在蓄電池中；
[0009]當(dāng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)加速時(shí)，發(fā)條彈簧釋放勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能協(xié)助肢體做加速運(yùn)動(dòng)，并使得關(guān)節(jié)所連接的兩個(gè)肢體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪，并進(jìn)一步帶動(dòng)加速齒輪組，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)廣生電能，電能存儲(chǔ)在蓄電池中。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
[0011]本發(fā)明可以部分地代替肌肉使關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)減速或者加速的功能，因此能夠有效地減少人體生物能的支出，同時(shí)，本發(fā)明還捕獲人體動(dòng)能并轉(zhuǎn)換為電能，可以滿足隨身攜帶的電子產(chǎn)品的供電需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明應(yīng)用在膝關(guān)節(jié)上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中示出:
[0015]1-第一支板，2-驅(qū)動(dòng)齒輪，3-發(fā)條彈簧，4-從動(dòng)齒輪，5-加速齒輪組，6_發(fā)電機(jī)，7-第二支板，8-綁帶。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0017]實(shí)施例
[0018]如圖1、2所示，一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置，包括兩個(gè)支板，分別為第一支板I及第二支板7，所述第一、第二支板分別固定在通過膝關(guān)節(jié)相連接的大腿及小腿部分，具體通過綁帶8固定，并可隨著關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)而作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸與關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸重合。
[0019]本裝置還包括相互嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪2及從動(dòng)齒輪4、加速齒輪組5、發(fā)條彈簧3及發(fā)電機(jī)6，第一、第二支板分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪2及從動(dòng)齒輪4，其中驅(qū)動(dòng)齒輪2的轉(zhuǎn)軸和關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸重合，所述驅(qū)動(dòng)齒輪2與發(fā)條彈簧3的內(nèi)圈連接，并可以驅(qū)動(dòng)發(fā)條彈簧3扭轉(zhuǎn)變形，所述發(fā)條彈簧3的外圈固定在與驅(qū)動(dòng)齒輪2同一條支板上，所述從動(dòng)齒輪4與加速齒輪組5嚙合，所述加速齒輪組5與發(fā)電機(jī)6連接，通過加速齒輪組5驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述加速齒輪組、發(fā)電機(jī)及從動(dòng)齒輪安裝在同一個(gè)支板上。
[0020]關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過兩個(gè)支板傳遞給嚙合的兩個(gè)齒輪，從動(dòng)齒輪4與加速齒輪組5嚙合，從而使運(yùn)動(dòng)加速，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能。
[0021]一種獲得電能的方法，當(dāng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)需要減速時(shí)，發(fā)條彈簧在與之固連的齒輪驅(qū)動(dòng)下發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能儲(chǔ)存起來，從而產(chǎn)生反力矩，并最終作用到關(guān)節(jié)上，使關(guān)節(jié)減速，此時(shí)裝置可以部分地代替肌肉使關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)減速的功能；當(dāng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)需要加速時(shí)，發(fā)條彈簧通過齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)裝置部分地代替肌肉驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的功能，從而減少人運(yùn)動(dòng)時(shí)的生物能支出。
[0022]當(dāng)關(guān)節(jié)做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪通過從動(dòng)齒輪和加速齒輪組驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，同時(shí)產(chǎn)生反力矩，反力矩最終作用在關(guān)節(jié)上，也可以部分地代替肌肉使關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)減速的功能；當(dāng)關(guān)節(jié)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)條彈簧驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還通過從動(dòng)齒輪和加速齒輪組驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能。
[0023]發(fā)電機(jī)6在關(guān)節(jié)減速或者加速時(shí)，都會(huì)進(jìn)行高速地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能，所產(chǎn)生的電能通過整流調(diào)壓電路后，儲(chǔ)蓄到蓄電池中，為人體隨身攜帶的電子產(chǎn)品供電。
[0024]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可輔助運(yùn)動(dòng)的穿戴式人體動(dòng)能捕獲裝置，其特征在于，包括兩個(gè)支板、相互嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪、加速齒輪組、發(fā)條彈簧及發(fā)電機(jī)，所述兩個(gè)支板分別固定在通過關(guān)節(jié)相連的兩條肢體上，所述驅(qū)動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪分別安裝在兩個(gè)支板上，所述從動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)加速齒輪組，所述加速齒輪組與發(fā)電機(jī)連接，所述加速齒輪組、發(fā)電機(jī)及從動(dòng)齒輪安裝在同一個(gè)支板上，所述發(fā)條彈簧的內(nèi)圈與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，所述發(fā)條彈簧的外圈固定在與驅(qū)動(dòng)齒輪同一個(gè)支板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕獲裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)軸和關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕獲裝置，其特征在于，還包括整流調(diào)壓電路。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的捕獲裝置的方法，其特征在于， 當(dāng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)減速時(shí)，關(guān)節(jié)通過驅(qū)動(dòng)齒輪使發(fā)條彈簧發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能存儲(chǔ)在發(fā)條彈簧中，發(fā)條彈簧產(chǎn)生反力矩協(xié)作肢體減速；由于肢體帶動(dòng)兩個(gè)支板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪，并進(jìn)一步帶動(dòng)加速齒輪組，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，電能存儲(chǔ)在蓄電池中； 當(dāng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)加速時(shí)，發(fā)條彈簧釋放勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能協(xié)助肢體做加速運(yùn)動(dòng)，并使得關(guān)節(jié)所連接的兩個(gè)肢體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪，并進(jìn)一步帶動(dòng)加速齒輪組，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，電能存儲(chǔ)在蓄電池中。
【文檔編號(hào)】F03G5/08GK104481825SQ201410697706
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】謝龍漢, 蔡明京, 李杰鴻 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)