一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置及方法，包括兩個支板、相互嚙合的驅動齒輪及從動齒輪、加速齒輪組、發(fā)條彈簧及發(fā)電機，兩個支板分別固定在通過關節(jié)相連的兩條肢體上，驅動齒輪及從動齒輪分別安裝在兩個支板上，加速齒輪組與發(fā)電機連接，發(fā)條彈簧的內(nèi)圈與驅動齒輪連接，發(fā)條彈簧的外圈固定在與驅動齒輪同一個支板上，通過關節(jié)的加速或減速，帶動加速齒輪組驅動發(fā)電機產(chǎn)生電能，本發(fā)明可以部分地代替肌肉使關節(jié)的運動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】一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源領域，具體涉及一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置及方法。

【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發(fā)展，可穿戴設備越來越多地走進人們的生活。利用可穿戴式的人體動能捕獲裝置為可穿戴的電子設備供電也成為人們關注的熱點。然而，人體動能捕獲器雖然可以提高穿戴式電子設備的體驗，但是也需要人付出一定的代價，即人體需要支出額外的一部分生物能。對于正?；顒又芯捅仨毾暮芏囿w力的群體來說，人體動能捕獲器消耗的這部分額外生物能可能會對正常的活動造成很大的影響，因此，有必要尋找一種新的方法，既可以輔助人體的運動，減少生物能的支出，同時還能夠捕獲人體動能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置及方法。
[0004]本發(fā)明采用如下技術方案:
[0005]一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置，包括兩個支板、相互嚙合的驅動齒輪及從動齒輪、加速齒輪組、發(fā)條彈簧及發(fā)電機，所述兩個支板分別固定在通過關節(jié)相連的兩條肢體上，所述驅動齒輪及從動齒輪分別安裝在兩個支板上，所述從動齒輪驅動加速齒輪組，所述加速齒輪組與發(fā)電機連接，所述加速齒輪組、發(fā)電機及從動齒輪安裝在同一個支板上，所述發(fā)條彈簧的內(nèi)圈與驅動齒輪連接，所述發(fā)條彈簧的外圈固定在與驅動齒輪同一個支板上。
[0006]所述驅動齒輪的轉軸和關節(jié)的轉軸重合。
[0007]還包括整流調(diào)壓電路。
[0008]一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲的方法，當關節(jié)的運動減速時，關節(jié)通過驅動齒輪使發(fā)條彈簧發(fā)生扭轉變形而將動能轉化為勢能存儲在發(fā)條彈簧中，發(fā)條彈簧產(chǎn)生反力矩協(xié)作肢體減速；由于肢體帶動兩個支板做相對運動，使得驅動齒輪帶動從動齒輪，并進一步帶動加速齒輪組，最后驅動發(fā)電機產(chǎn)生電能，電能存儲在蓄電池中；
[0009]當關節(jié)運動加速時，發(fā)條彈簧釋放勢能轉化為動能協(xié)助肢體做加速運動，并使得關節(jié)所連接的兩個肢體發(fā)生相對運動，驅動齒輪帶動從動齒輪，并進一步帶動加速齒輪組，最后驅動發(fā)電機廣生電能，電能存儲在蓄電池中。
[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節(jié)的運動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，本發(fā)明還捕獲人體動能并轉換為電能，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)明的結構示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明應用在膝關節(jié)上的結構示意圖。
[0014]圖中示出:
[0015]1-第一支板，2-驅動齒輪，3-發(fā)條彈簧，4-從動齒輪，5-加速齒輪組，6_發(fā)電機，7-第二支板，8-綁帶。

【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0017]實施例
[0018]如圖1、2所示，一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置，包括兩個支板，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，并可隨著關節(jié)的轉動而作相對旋轉運動，其旋轉的轉軸與關節(jié)的轉軸重合。
[0019]本裝置還包括相互嚙合的驅動齒輪2及從動齒輪4、加速齒輪組5、發(fā)條彈簧3及發(fā)電機6，第一、第二支板分別設有驅動齒輪2及從動齒輪4，其中驅動齒輪2的轉軸和關節(jié)的轉軸重合，所述驅動齒輪2與發(fā)條彈簧3的內(nèi)圈連接，并可以驅動發(fā)條彈簧3扭轉變形，所述發(fā)條彈簧3的外圈固定在與驅動齒輪2同一條支板上，所述從動齒輪4與加速齒輪組5嚙合，所述加速齒輪組5與發(fā)電機6連接，通過加速齒輪組5驅動發(fā)電機轉動，所述加速齒輪組、發(fā)電機及從動齒輪安裝在同一個支板上。
[0020]關節(jié)的轉動通過兩個支板傳遞給嚙合的兩個齒輪，從動齒輪4與加速齒輪組5嚙合，從而使運動加速，最后驅動發(fā)電機6轉動，產(chǎn)生電能。
[0021]一種獲得電能的方法，當關節(jié)的運動需要減速時，發(fā)條彈簧在與之固連的齒輪驅動下發(fā)生扭轉變形，把動能轉化為彈性勢能儲存起來，從而產(chǎn)生反力矩，并最終作用到關節(jié)上，使關節(jié)減速，此時裝置可以部分地代替肌肉使關節(jié)的運動減速的功能；當關節(jié)的運動需要加速時，發(fā)條彈簧通過齒輪驅動關節(jié)運動，此時裝置部分地代替肌肉驅動關節(jié)運動的功能，從而減少人運動時的生物能支出。
[0022]當關節(jié)做減速運動時，驅動齒輪通過從動齒輪和加速齒輪組驅動發(fā)電機高速轉動，使發(fā)電機產(chǎn)生電能，同時產(chǎn)生反力矩，反力矩最終作用在關節(jié)上，也可以部分地代替肌肉使關節(jié)的運動減速的功能；當關節(jié)做加速運動時，發(fā)條彈簧驅動關節(jié)運動的同時還通過從動齒輪和加速齒輪組驅動發(fā)電機轉動，從而產(chǎn)生電能。
[0023]發(fā)電機6在關節(jié)減速或者加速時，都會進行高速地轉動，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]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種可輔助運動的穿戴式人體動能捕獲裝置，其特征在于，包括兩個支板、相互嚙合的驅動齒輪及從動齒輪、加速齒輪組、發(fā)條彈簧及發(fā)電機，所述兩個支板分別固定在通過關節(jié)相連的兩條肢體上，所述驅動齒輪及從動齒輪分別安裝在兩個支板上，所述從動齒輪驅動加速齒輪組，所述加速齒輪組與發(fā)電機連接，所述加速齒輪組、發(fā)電機及從動齒輪安裝在同一個支板上，所述發(fā)條彈簧的內(nèi)圈與驅動齒輪連接，所述發(fā)條彈簧的外圈固定在與驅動齒輪同一個支板上。
2.根據(jù)權利要求1所述的捕獲裝置，其特征在于，所述驅動齒輪的轉軸和關節(jié)的轉軸重合。
3.根據(jù)權利要求1所述的捕獲裝置，其特征在于，還包括整流調(diào)壓電路。
4.如權利要求1-3任一項所述的捕獲裝置的方法，其特征在于， 當關節(jié)的運動減速時，關節(jié)通過驅動齒輪使發(fā)條彈簧發(fā)生扭轉變形而將動能轉化為勢能存儲在發(fā)條彈簧中，發(fā)條彈簧產(chǎn)生反力矩協(xié)作肢體減速；由于肢體帶動兩個支板做相對運動，使得驅動齒輪帶動從動齒輪，并進一步帶動加速齒輪組，最后驅動發(fā)電機產(chǎn)生電能，電能存儲在蓄電池中； 當關節(jié)運動加速時，發(fā)條彈簧釋放勢能轉化為動能協(xié)助肢體做加速運動，并使得關節(jié)所連接的兩個肢體發(fā)生相對運動，驅動齒輪帶動從動齒輪，并進一步帶動加速齒輪組，最后驅動發(fā)電機產(chǎn)生電能，電能存儲在蓄電池中。
【文檔編號】F03G5/08GK104481825SQ201410697706
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】謝龍漢, 蔡明京, 李杰鴻 申請人:華南理工大學