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

背景技術(shù)：

人體由無機物和有機物構(gòu)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(zhì)與核酸等。人體表面是皮膚，對全身皮膚進行保養(yǎng)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(nèi)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(nèi)有心、肺等器官；下面的叫腹腔，腹腔的最下部(即骨盆內(nèi)的部分)又叫盆腔，腹腔內(nèi)有胃、腸、肝、腎等器官，盆腔內(nèi)有膀胱和直腸，女性還有卵巢、子宮等器官。

骨骼結(jié)構(gòu)是人體構(gòu)造的關(guān)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(nèi)集合了眾多重要的器官，一旦發(fā)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(tǒng)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(xiàn)有外固定治療器具均不能根據(jù)使用者的個體生理體征進行監(jiān)護以及發(fā)生即時數(shù)據(jù)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(xié)助或者拆除外固定治療器具，且由于現(xiàn)有外固定治療器具通常需要專業(yè)人士協(xié)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(xiàn)代科學技術(shù)構(gòu)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(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)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(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成，其結(jié)構(gòu)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(yōu)點，有效解決尤其是胸腹部外固定監(jiān)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(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于柔性骨節(jié)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(gòu)、智能控制機構(gòu)，所述的骨架包括若干具有工字型結(jié)構(gòu)的骨節(jié)，骨節(jié)上設有若干凹槽，骨節(jié)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(jié)的上端相互卡接；所述的凹槽內(nèi)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(gòu)包括與骨架連接的第一殼體、分別設置于第一殼體內(nèi)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(fā)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(jié)構(gòu)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(nèi)向外依次設置有電磁線圈、橡膠層；

所述的智能控制機構(gòu)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(jié)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(nèi)，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(nèi)，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(cè)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(yī)用熱熔型壓敏膠，醫(yī)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(jié)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(jié)構(gòu)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(fā)明的有益效果是：一種基于柔性骨節(jié)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(gòu)、智能控制機構(gòu),所述的骨架由若干相互柔性連接的骨節(jié)組成，各骨節(jié)以醫(yī)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(tài)支撐進行固定，具有良好的彈性和延展性；定壓束縛機構(gòu)利用一定的壓力動態(tài)調(diào)整束帶的長度，以避免壓迫使用者造成不適；智能控制機構(gòu)通過傳感器感知身體機能數(shù)據(jù)體征，通過屏幕顯示實現(xiàn)可視化，此外智能控制機構(gòu)還通過各傳感器感知用戶胸腹部的運動，動態(tài)的調(diào)整各氣動肌肉的動作，智能化程度高。其結(jié)構(gòu)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(yōu)點，有效解決人體肢干、軀干尤其是胸腹部外固定監(jiān)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(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的骨節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的氣動肌肉結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)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(jié)連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的定壓束縛機構(gòu)側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

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

圖7是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的智能控制機構(gòu)側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明所述一種基于柔性骨節(jié)輔助固定的智能氣動人工肌肉感知總成的智能控制機構(gòu)外部結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標記分述如下:1、骨架，11、骨節(jié)，12、凹槽，13、柔性連接件，14、醫(yī)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(gòu)，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(fā)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(gòu)，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(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)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(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示的一種基于柔性骨節(jié)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(gòu)3、智能控制機構(gòu)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(diào)整骨架1的形態(tài)，定壓束縛機構(gòu)3用于以一定的束縛力輔助固定骨架1，而智能控制機構(gòu)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(jié)構(gòu)的骨節(jié)11，骨節(jié)11上設有若干凹槽12，骨節(jié)11的下端通過柔性連接件13依次連接；由骨節(jié)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(xiàn)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(jié)構(gòu),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(jié)11的上端相互卡接；所述的凹槽12內(nèi)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(jié)構(gòu)，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(huán)，且輸氣管15套入卡環(huán)并與之滑動連接。

在一種可能的實施例中，朝向氣囊外側(cè)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(gòu)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(nèi)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(fā)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(cè)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(fā)條彈簧352與束帶35的一端相互連接,控制束帶35的收放，發(fā)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(zhuǎn)則由控制器33根據(jù)壓力傳感器49檢測到的壓力方向以及拉力傳感器39的數(shù)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(shù)值不等于預設值則轉(zhuǎn)動電機34調(diào)整束帶35的松緊，直到拉力傳感器39的數(shù)值復合預設值。當束帶35不需要調(diào)整時，導向輥筒組36內(nèi)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(gòu)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(jié)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(nèi)，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(nèi)，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(cè)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(jiān)測數(shù)據(jù)控制氣泵47向啟動肌肉2內(nèi)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(yī)用熱熔型壓敏膠14，醫(yī)用熱熔型壓敏膠14表面設有用于防粘連的硅油紙。醫(yī)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)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(fā)明所述的一種基于柔性骨節(jié)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(gòu)、智能控制機構(gòu),所述的骨架由若干相互柔性連接的骨節(jié)組成，各骨節(jié)以醫(yī)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(tài)支撐進行固定，具有良好的彈性和延展性；定壓束縛機構(gòu)利用一定的壓力動態(tài)調(diào)整束帶的長度，以避免壓迫用戶造成不適；智能控制機構(gòu)通過傳感器感知身體生物體征數(shù)據(jù)，通過屏幕顯示實現(xiàn)可視化，此外智能控制機構(gòu)還通過各傳感器感知用戶胸腹部的運動，動態(tài)的調(diào)整各氣動肌肉的動作，智能化程度高。其結(jié)構(gòu)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(yōu)點，有效解決人體肢干、軀干尤其是胸腹部外固定監(jiān)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(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。