一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的制作方法

本發明涉及仿生智能裝備領域，尤其是涉及一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成。

背景技術：

人體由無機物和有機物構成。無機物主要為鈉、鉀、磷和水等；有機物主要為糖類、脂類、蛋白質與核酸等。人體表面是皮膚，對全身皮膚進行保養看起來就顯得年輕，皮膚里面有肌肉和骨骼。在頭部和軀干部，由皮膚、肌肉和骨骼圍成為兩個大的腔：顱腔和體腔，顱腔和脊柱里的椎管相通，顱腔內有腦，與椎管中的脊髓相連；體腔又由膈分為上下兩個腔：上面的叫胸腔，內有心、肺等器官；下面的叫腹腔，腹腔的最下部(即骨盆內的部分)又叫盆腔，腹腔內有胃、腸、肝、腎等器官，盆腔內有膀胱和直腸，女性還有卵巢、子宮等器官。

骨骼結構是人體構造的關鍵，在外形上決定著人體比例的長短、體形的大小以及各肢體的生長形狀。人體約有206塊骨，組成人體的支架。人體的胸腹部內集合了眾多重要的器官，一旦發生骨折、脫位、軟組織損傷將嚴重影響人體健康甚至危及生命，已知在外固定治療領域，用于骨折、脫位、軟組織損傷等病癥通常使用外固定治療器具進行治療，然而由于胸腹部在治療中是不斷運動的，傳統的天然材料夾板，石膏、塑酯繃帶等這些器具又普遍不具有良好的彈性，不但不能起到輔助康復的作用，反而容易造成二次損傷。

現有外固定治療器具均不能根據使用者的個體生理體征進行監護以及發生即時數據感知，智能化程度低，當需要了解使用者患處的情況時只能通過外部設備協助或者拆除外固定治療器具，且由于現有外固定治療器具通常需要專業人士協助才能正確佩戴，使用起來十分麻煩。鑒于以上所述，在仿生智能裝備領域需要一種運用現代科學技術構型的外固定輔助康復以及感知的設備，以解決胸腹部外固定治療所存在的難題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：為了克服上述中存在的問題，提供了一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成，其結構合理，具使用方便、智能化程度高、功能多樣、安全可靠、實用性強等優點，有效解決尤其是胸腹部外固定監測以及輔助康復缺乏適用的智能仿生感知裝置的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成，包括骨架、設置于骨架上的若干氣動肌肉、分別設置于骨架兩端的定壓束縛機構、智能控制機構，所述的骨架包括若干具有工字型結構的骨節，骨節上設有若干凹槽，骨節的下端通過柔性連接件依次連接；

所述的氣動肌肉包括上部氣囊、下部氣囊，在上部氣囊、下部氣囊之間設有t字形卡槽，并在上部氣囊、下部氣囊上分別設置有通氣口；所述的t字形卡槽是與骨節的上端相互卡接；所述的凹槽內鋪設有輸氣管，輸氣管分別通過通氣口與上部氣囊、下部氣囊相互連接；

所述的定壓束縛機構包括與骨架連接的第一殼體、分別設置于第一殼體內腔中的第一電池、控制器、電機、束帶、導向輥筒組；所述的第一殼體上鑲嵌設置有心率傳感器；所述電機的主軸通過發條彈簧與束帶的一端相互連接，束帶的另一端穿過導向輥筒組穿出第一殼體，并設置有拉力傳感器以及具有方形結構的卡扣；所述的導向輥筒組的一端是與第一殼體相互連接，導向輥筒組的另一端從內向外依次設置有電磁線圈、橡膠層；

所述的智能控制機構包括與骨架連接的第二殼體、復位彈簧、卡勾、第二電池、溫度傳感器、氣泵、設置于骨節底部的壓力傳感器；所述的第二殼體被分隔為第一腔體、第二腔體；所述的復位彈簧、卡勾是設置于第一腔體內，復位彈簧的兩端分別與第二殼體、卡勾相互連接；所述的第二電池、溫度傳感器、氣泵是設置在第二腔體內，氣泵是與氣壓傳感器、輸氣管依次連接；所述第二殼體的外側設有導熱板，溫度傳感器的檢測端是與導熱板相互抵接。

進一步地，所述的柔性連接件上設置有醫用熱熔型壓敏膠，醫用熱熔型壓敏膠表面設有用于防粘連的硅油紙。

進一步地，所述氣動肌肉的t字形卡槽與骨節之間相互固定連接。

進一步地，所述的心率傳感器是光電心率傳感器，且心率傳感器的檢測端朝向第一殼體的外端。

進一步地，所述導向輥筒組與第一殼體相互連接的一端設有圓盤形滑塊，圓盤形滑塊卡入第一殼體上設置的t形滑槽并與之相互滑動連接。

進一步地，所述的第二殼體上設置有長方形結構的通槽以及顯示屏，卡勾上設置有伸出通槽的凸塊。

進一步地，所述的控制器分別與第一電池、電機、心率傳感器、拉力傳感器、電磁線圈、溫度傳感器、氣泵、氣壓傳感器、顯示屏、第二電池、壓力傳感器相互電性連接。

本發明的有益效果是：一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成，包括骨架、氣動肌肉、定壓束縛機構、智能控制機構,所述的骨架由若干相互柔性連接的骨節組成，各骨節以醫用熱熔型壓敏膠沾附于用戶皮表，骨架在氣動肌肉的配合下動態支撐進行固定，具有良好的彈性和延展性；定壓束縛機構利用一定的壓力動態調整束帶的長度，以避免壓迫使用者造成不適；智能控制機構通過傳感器感知身體機能數據體征，通過屏幕顯示實現可視化，此外智能控制機構還通過各傳感器感知用戶胸腹部的運動，動態的調整各氣動肌肉的動作，智能化程度高。其結構合理，具有使用方便、智能化程度高、功能多樣、安全可靠、實用性強等優點，有效解決人體肢干、軀干尤其是胸腹部外固定監測以及輔助康復缺乏適用的智能仿生感知裝置的問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的整體結構示意圖；

圖2是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的骨節結構示意圖；

圖3是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的氣動肌肉結構示意圖；

圖4是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的氣動肌肉與骨節連接結構示意圖；

圖5是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的定壓束縛機構側視剖面結構示意圖；

圖6是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的定壓束縛機構正視剖面結構示意圖；

圖7是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的智能控制機構側視剖面結構示意圖；

圖8是本發明所述一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的智能控制機構外部結構示意圖。

附圖中標記分述如下:1、骨架，11、骨節，12、凹槽，13、柔性連接件，14、醫用熱熔型壓敏膠，15、輸氣管，2、氣動肌肉，21、上部氣囊，22、下部氣囊，23、t字形卡槽，24、通氣口，3、定壓束縛機構，30、心率傳感器，31、第一殼體，32、第一電池，33、控制器，34、電機，35、束帶，351、卡扣，352、發條彈簧，36、導向輥筒組，37、橡膠層，38、電磁線圈，39、拉力傳感器，4、智能控制機構，41、第二殼體，411、第一腔體，412、第二腔體，413、通槽，42、復位彈簧，43、卡勾，44、凸塊，45、第二電池，46、溫度傳感器，461、導熱板，47、氣泵，471、氣壓傳感器，48、顯示屏，49、壓力傳感器。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1所示的一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成，包括骨架1、設置于骨架1上的若干氣動肌肉2、分別設置于骨架1兩端的定壓束縛機構3、智能控制機構4，骨架1用于整體的支撐以及與用戶皮表的連接，氣動肌肉2用于調整骨架1的形態，定壓束縛機構3用于以一定的束縛力輔助固定骨架1，而智能控制機構4主要通過傳感器的感知控制各部件的具體動作。

如圖2所示，所述的骨架1包括若干具有工字型結構的骨節11，骨節11上設有若干凹槽12，骨節11的下端通過柔性連接件13依次連接；由骨節11組成的骨架底部輪廓應與使用者具體使用部位的大致輪廓大致相同，以更好地實現貼合、支撐固定。

如圖3所示，所述的氣動肌肉2包括上部氣囊21、下部氣囊22，在上部氣囊21、下部氣囊22之間設有t字形卡槽23，并在上部氣囊21、下部氣囊22上分別設置有通氣口24；所述的通氣口24不應具有阻塞氣體流動的結構,以方便氣囊快速的充放氣。

如圖4所示，所述的t字形卡槽23是與骨節11的上端相互卡接；所述的凹槽12內鋪設有輸氣管15，輸氣管15分別通過通氣口24與上部氣囊21、下部氣囊22相互連接；為了更好地防止輸氣管15破裂，輸氣管15應具有一定的彈性，在一種可能的實施例中，凹槽12為帶有缺口的圓形結構，輸氣管15從缺口卡入凹槽12，在另一種可能的實施例中，凹槽12上設置有卡環，且輸氣管15套入卡環并與之滑動連接。

在一種可能的實施例中，朝向氣囊外側的一段設有快接頭，而輸氣管15上設有相應的快接裝置。

如圖5、圖6所示，所述的定壓束縛機構3包括與骨架1連接的第一殼體31、分別設置于第一殼體31內腔中的第一電池32、控制器33、電機34、束帶35、導向輥筒組36；所述的第一殼體31上鑲嵌設置有心率傳感器30；所述電機34的主軸通過發條彈簧352與束帶35的一端相互連接，束帶35的另一端穿過導向輥筒組36穿出第一殼體31，并設置有拉力傳感器39以及具有方形結構的卡扣351；

如圖7、圖8所示，所述的導向輥筒組36的一端是與第一殼體31相互連接，導向輥筒組36的另一端從內向外依次設置有電磁線圈38、橡膠層37；

控制器33分別與電磁線圈38、第一電池32、電機34、拉力傳感器39、壓力傳感器49、心率傳感器30相互連接。

第一殼體31具有心率傳感器30檢測端的側面與用戶身體貼合，與控制器33配合測量使用者的心率。

所述的電機34通過發條彈簧352與束帶35的一端相互連接,控制束帶35的收放，發條彈簧352具有一定的彈性，能避免在收房過程中對使用者造成傷害，而電機34的正反轉則由控制器33根據壓力傳感器49檢測到的壓力方向以及拉力傳感器39的數值來判斷，壓力傳感器49檢測到朝向人體外的壓力且拉力傳感器39的數值不等于預設值則轉動電機34調整束帶35的松緊，直到拉力傳感器39的數值復合預設值。當束帶35不需要調整時，導向輥筒組36內的電磁線圈38通電相互吸合，將束帶35夾緊。

所述的智能控制機構4包括與骨架1連接的第二殼體41、復位彈簧42、卡勾43、第二電池45、溫度傳感器46、氣泵47、設置于骨節11底部的壓力傳感器49；所述的第二殼體41被分隔為第一腔體411、第二腔體412；所述的復位彈簧42、卡勾43是設置于第一腔體411內，復位彈簧42的兩端分別與第二殼體41、卡勾43相互連接；所述的第二電池45、溫度傳感器46、氣泵47是設置在第二腔體412內，氣泵47是與氣壓傳感器471、輸氣管15依次連接；所述第二殼體41的外側設有導熱板461，溫度傳感器46的檢測端是與導熱板461相互抵接。

所述的卡勾43在使用時與卡扣351連接并在復位彈簧42的作用下將卡扣351拉入第一腔體411，防止其脫落。

所述的溫度傳感器46與控制器33連接檢測使用者的體溫。氣壓傳感器471與控制器33連接檢測氣動肌肉2氣囊中的氣壓，避免氣囊由于氣壓過高而破裂。氣泵47與控制器33連接，控制器通過綜合各控制器的監測數據控制氣泵47向啟動肌肉2內充放氣，氣動肌肉2由于上部氣囊21、下部氣囊22之間充氣量的不同以及上部氣囊21與上部氣囊21或下部氣囊22與下部氣囊22相互擠壓，改變骨架1的具體形狀。

在如圖4所示的一種實施例中，所述的柔性連接件13上設置有醫用熱熔型壓敏膠14，醫用熱熔型壓敏膠14表面設有用于防粘連的硅油紙。醫用熱熔型壓敏膠14用于連接使用者與骨架1。

在如圖4所示的一種實施例中，所述氣動肌肉2的t字形卡槽23與骨節11之間相互固定連接，這種固定應允許小范圍的滑動，但是滑動距離應不足以使氣動肌肉2從骨節11上脫落。

在如圖6所示的一種實施例中，所述的心率傳感器30是光電心率傳感器，且心率傳感器30的檢測端朝向第一殼體31的外端。

在如圖5所示的一種實施例中，所述導向輥筒組36與第一殼體31相互連接的一端設有圓盤形滑塊，圓盤形滑塊卡入第一殼體31上設置的t形滑槽并與之相互滑動連接。

在如圖8所示的一種實施例中，所述的第二殼體41上設置有長方形結構的通槽413以及顯示屏48，卡勾43上設置有伸出通槽413的凸塊44，撥動凸塊44以伸出卡勾43。

在一種實施例中，所述的控制器33分別與第一電池32、電機34、心率傳感器30、拉力傳感器39、電磁線圈38、溫度傳感器46、氣泵47、氣壓傳感器471、顯示屏48、第二電池45、壓力傳感器49通過導線相互電性連接。

本發明所述的一種基于柔性骨節輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成，包括骨架、氣動肌肉、定壓束縛機構、智能控制機構,所述的骨架由若干相互柔性連接的骨節組成，各骨節以醫用熱熔型壓敏膠沾附于用戶皮表，骨架在氣動肌肉的配合下動態支撐進行固定，具有良好的彈性和延展性；定壓束縛機構利用一定的壓力動態調整束帶的長度，以避免壓迫用戶造成不適；智能控制機構通過傳感器感知身體生物體征數據，通過屏幕顯示實現可視化，此外智能控制機構還通過各傳感器感知用戶胸腹部的運動，動態的調整各氣動肌肉的動作，智能化程度高。其結構合理，具有使用方便、智能化程度高、功能多樣、安全可靠、實用性強等優點，有效解決人體肢干、軀干尤其是胸腹部外固定監測以及輔助康復缺乏適用的智能仿生感知裝置的問題。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。