一种气瓶刺破装置和双气瓶刺破装置的制作方法

本发明涉及救生装置技术领域，尤其涉及一种气瓶刺破装置和双气瓶刺破装置。

背景技术：

穿戴式防跌倒设备嵌入在特制的衣物中，可以对老年人的室内室外活动进行实时的监测，因其使用微型传感器和各种微型的相关模块，使其具有体积小，便于携带，成本低，应用范围广的特点。基于嵌入式的穿戴式实时防跌设备，则可以将算法植入嵌入式平台，对老年人各种行为动作进行实时的分析，并对跌倒动作进行实时的预测，然后采取有效的防护措施，可减少老年人在跌倒后受到的伤害。老年人防跌倒穿戴式是一种很灵活的防护措施，其主要指标是对跌倒的预测和跌倒后气囊展开对老年人防护，气囊展开的时间要小于老年人跌倒后身体接触地面的时间。老年人跌倒到身体接触地面大致需要500ms，所以从检测到跌倒到气囊展开时间不能超过500ms，其中包括跌倒检测算法检测到跌倒动作的时间；检测得到跌倒动作后控制电路向舵机发送电信号，电信号发送给舵机后舵机的响应时间；舵机转动到刺破气瓶的时间；气瓶刺破后气体进入气囊使气囊展开的时间。其中最长的时间就是舵机转动刺破气瓶到气体全部放出所消耗的时间。如果想对跌倒后的老年人进行更多的保护，则需要更大的气囊，需要更多的压缩气体。在如何使刺破装置反应迅速已经有一些研究。然而，传统的刺破装置刺破气瓶的速度不够快。

技术实现要素：

鉴于此，有必要提供一种能够有效刺破气瓶，刺破气瓶的速度较快的气瓶刺破装置和双气瓶刺破装置。

一种气瓶刺破装置，包括支撑架、驱动组件和第一刺破机构，所述第一刺破机构设于所述支撑架的一侧，所述第一刺破机构包括第一摆臂、第一摆锤组件、第一摆锤运动槽、第一刺针组件、第一止动立件和第二止动立件；

所述第一摆臂设于所述支撑架上，所述第一摆臂相对于所述支撑架可转动；

所述第一止动立件和所述第二止动立件固定设于所述支撑架上，且所述第一止动立件和所述第二止动立件分别设于所述第一摆臂的两侧，所述第一止动立件和所述第二止动立件用于对所述第一摆臂的摆动角度进行限位；

所述第一摆锤组件设于所述第一摆臂的一端；

所述第一摆锤运动槽与所述第一摆锤组件相对设置，所述第一摆锤组件在所述第一摆锤运动槽内可滑动；

所述第一刺针组件设于所述第一摆锤运动槽的一端，所述第一摆锤组件用于推动所述第一刺针组件运动；

所述驱动装置包括旋转件、第一转动柱和第二转动柱，所述旋转件设于所述支撑架上，所述旋转件相对于所述支撑架可转动，所述第一转动柱和所述第二转动柱分别固定设于所述旋转件上，所述第一转动柱用于拨动所述第一摆臂向第一方向运动，所述第二转动柱用于拨动所述第一摆臂向第二方向运动，所述第一方向和所述第二方向为相反的方向。

在一个实施例中，所述第一摆锤组件包括第一摆锤和第一储能弹簧，所述第一摆锤包括第一锤体和与所述第一锤体的一端固定连接的第一锤头，所述第一锤体远离所述第一锤头的一端和所述第一摆臂的一端固定连接，所述第一储能弹簧套设于所述第一锤体上，且所述第一储能弹簧设于所述第一摆臂和所述第一锤头之间，所述第一摆锤在所述第一摆锤运动槽内可滑动。

在一个实施例中，所述第一摆臂包括第一摆动臂和第一连接件，所述第一摆动臂设于所述支撑架上，所述第一连接件呈u形结构，所述第一连接件的底部和所述第一摆动臂的一端固定连接，所述第一锤体设于u形的所述第一连接件内，且所述第一锤体通过第一圆柱销和所述第一连接件的相对的两侧固定连接。

在一个实施例中，所述第一摆锤运动槽的槽开口至槽底部的倾斜角度为5-10度。

在一个实施例中，所述第一刺破机构还包括第一三通，所述第一刺针组件设于所述第一三通的第一出口内，所述第一三通的第二出口用于和第一气瓶连接，所述第一三通的第三出口用于释放所述第一气瓶内喷出的气体。

在一个实施例中，所述第一三通的第一出口和所述第三出口之间设有第一挡圈，第一刺针组件包括第一刺针头和第一刺针柱和第一压缩弹簧，所述第一刺针柱和所述第一出口的内壁连接，所述第一刺针头和所述第一刺针柱的一端固定连接，所述第一刺针头的外侧和所述第一挡圈的内壁接触，所述第一压缩弹簧套设于所述第一刺针头上，且所述第一压缩弹簧的一端和所述第一刺针柱设有所述第一刺针头的一端抵接，所述第一压缩弹簧的另一端和所述第一挡圈的一侧抵接。

在一个实施例中，所述第一刺针柱和所述第一出口的内壁之间设有第一密封圈。

在一个实施例中，所述旋转件包括四个安装齿，所述四个安装齿呈十字形分布，所述第一转动柱和所述第二转动柱分别位于所述旋转件的两个相邻的所述安装齿上，所述旋转件的中心通过动力柱和所述支撑架连接，所述动力柱相对于所述支撑架可转动，所述动力柱转动带动所述旋转件转动。

在一个实施例中，所述支撑架和所述第一摆锤运动槽一体成型。

一种双气瓶刺破装置，包括第二刺破机构和上述的气瓶刺破装置，所述第二刺破机构设于所述支撑架的另一侧，所述第二刺破机构包括第二摆臂、第二摆锤组件、第二摆锤运动槽、第二刺针组件、第三止动立件和第四止动立件，所述第二刺破机构和所述第一刺破机构的结构相同；

所述驱动装置还包括第三转动柱和第四转动柱，所述第三转动柱和所述第四转动柱分别固定设于所述旋转件的一侧，所述第三转动柱和所述第四转动柱分别固定设于所述旋转件的另一侧；

所述第三转动柱用于拨动所述第二摆臂向第一方向运动，所述第四转动柱用于拨动所述第二摆臂向第二方向运动，所述第一方向和所述第二方向为相反的方向。

上述气瓶刺破装置结构简单紧凑，反应迅速，放气速度快，体积小，重量轻，所需外界转矩小且转动角度小。只需一个较小功率的电动舵机进行第一气瓶的刺破，功耗低，待机时间长，节约成本。可应用于老年防跌倒穿戴式设备，水中救生设备等多个领域。

上述双气瓶刺破装置，结构简单紧凑，反应迅速，体积小，重量轻，所需外界转矩小且转动角度小。通过旋转件转动可以同时带动第一摆臂和第二摆臂转动，从而可以相同原理同时刺破双气瓶，放气速度快，放气量大。通过一个较小功率的电动舵机即可完成双气瓶同时刺破，功耗低，待机时间长，节约成本。可应用于老年防跌倒穿戴式设备，水中救生设备等多个领域。

附图说明

图1为一实施方式的双气瓶刺破装置的立体示意图；

图2为图1所示的双气瓶刺破装置的正面结构示意图；

图3为图1所示的双气瓶刺破装置的侧面结构示意图；

图4为图1所示的双气瓶刺破装置的第一三通和第一刺针组件的结构示意图；

图5为图1所示的双气瓶刺破装置未工作时的状态的主视图；

图6为图5所示的双气瓶刺破装置未工作时的状态的立体示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，如“上”等指示方位或位置的关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

请参考图1至图3，一实施方式的气瓶刺破装置，包括支撑架1、驱动组件和第一刺破机构。第一刺破机构设于支撑架1的一侧。第一刺破机构包括第一摆臂5、第一摆锤组件、第一摆锤运动槽12、第一刺针组件、第一止动立件3a和第二止动立件3b。

第一摆臂5设于支撑架1上，第一摆臂5相对于支撑架1可转动。

第一止动立件3a和第二止动立件3b固定设于支撑架1上，且第一止动立件3a和第二止动立件3b分别设于第一摆臂5的两侧。第一止动立件3a和第二止动立件3b用于对第一摆臂5的摆动角度进行限位。

第一摆锤组件设于第一摆臂5的一端。

第一摆锤运动槽12与第一摆锤组件相对设置，第一摆锤组件在第一摆锤运动槽12内可滑动。

第一刺针组件设于第一摆锤运动槽12的一端，第一摆锤组件用于推动第一刺针组件运动。

驱动装置包括旋转件2、第一转动柱8a和第二转动柱8b。旋转件2设于支撑架1上，旋转件2相对于支撑架1可转动。第一转动柱8a和第二转动柱8b分别固定设于旋转件2上。第一转动柱8a用于拨动第一摆臂5向第一方向运动，第二转动柱8b用于拨动第一摆臂5向第二方向运动。第一方向和第二方向为相反的方向。

可以理解，第一方向和第二方向为相反的方向指的是若第一方向为顺时针方向，那么第二方向为逆时针方向。若第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向。

上述气瓶刺破装置结构简单紧凑，旋转件2转动一个较小的角度，即可打破第一摆锤组件与第一摆锤运动槽12之间的平衡，第一摆锤组件迅速运动至第一刺针组件处推动第一刺针组件刺破第一气瓶，反应迅速，放气速度快，体积小，重量轻，所需外界转矩小且转动角度小。只需一个较小功率的电动舵机进行第一气瓶的刺破，功耗低，待机时间长，节约成本。可应用于老年防跌倒穿戴式设备，水中救生设备等多个领域。

在一个实施例中，第一转动柱8a和第二转动柱8b与旋转件2均通过螺纹连接。

请同时参考图4，在一个实施例中，第一摆锤组件包括第一摆锤6和第一储能弹簧9。第一摆锤6包括第一锤体(图未标)和与第一锤体的一端固定连接的第一锤头(图未标)。第一锤体远离第一锤头的一端和第一摆臂5的一端固定连接。第一储能弹簧9套设于第一锤体上，且第一储能弹簧9设于第一摆臂5和第一锤头之间，第一摆锤在第一摆锤运动槽12内可滑动。

在一个实施例中，第一摆臂5包括第一摆动臂51和第一连接件52。第一摆动臂51设于支撑架1上，第一连接件52呈u形结构。第一连接件52的底部和第一摆动臂51的一端固定连接，第一锤体设于u形的第一连接件52内，且第一锤体通过第一圆柱销20和第一连接件52的相对的两侧固定连接。

在一个实施例中，第一摆臂5绕第一旋转销4转动。其中，第一旋转销4的一端通过螺纹固定在支撑架1上，第一旋转销4的另一端与第一摆臂5通过第一轴承连接。

在一个实施例中，第一摆锤运动槽12的槽开口至槽底部的倾斜角度为5到10度。

在一个实施例中，第一刺破机构还包括第一三通7。第一刺针组件设于第一三通7的第一出口内。第一三通7的第二出口用于和第一气瓶11连接，第一三通7的第三出口用于释放第一气瓶11内喷出的气体。

在一个实施例中，第一三通7的第一出口和第三出口之间设有第一挡圈19。第一刺针组件包括第一刺针头14和第一刺针柱15和第一压缩弹簧16。第一刺针柱15和第一出口的内壁连接。第一刺针头14和第一刺针柱15的一端固定连接。第一刺针头14的外侧和第一挡圈19的内壁接触。第一压缩弹簧16套设于第一刺针头14上，且第一压缩弹簧16的一端和第一刺针柱15设有第一刺针头14的一端抵接，第一压缩弹簧16的另一端和第一挡圈19的一侧抵接。

在一个实施例中，第一刺针柱15和第一出口的内壁之间设有第一密封圈17。

在一个实施例中，第一三通7通过螺钉固定在支撑架1上。

在一个实施例中，第一三通7的第二出口和第一气瓶11通过螺纹连接。

在一个实施例中，旋转件2的中心通过动力柱13和支撑架1连接。动力柱13相对于支撑架1可转动，动力柱13转动带动旋转件2转动。

进一步的，动力柱13的外周设有外齿轮，旋转件2的内圆周设有内齿轮。动力柱13和旋转件2通过齿轮啮合，动力柱13转动带动旋转件2转动。

上述气瓶刺破装置，可以用一个舵机提供动力，电动舵机为动力柱13输入动力，带动旋转件2转动。

在一个实施例中，旋转件2包括四个安装齿，四个安装齿呈十字形分布。第一转动柱8a和第二转动柱8b分别位于旋转件2的两个相邻的安装齿上。

在一个实施例中，支撑架1和第一摆锤运动槽12一体成型。

上述气瓶刺破装置，工作前，先将能量储存在第一储能弹簧9中，旋转件2转动一个较小的角度，即可打破第一摆锤6与第一摆锤运动槽12之间的平衡，第一储能弹簧9迅速释放出储存的能量，所以反应迅速，在第一压缩弹簧16和第一气瓶11中高压气体迅速放出，共同作用下，第一刺针头14迅速退出，快速放出大量气体，放气速度快。

请参考图1至图3，还提供一实施方式的双气瓶刺破装置，包括第二刺破机构和上述的气瓶刺破装置。第二刺破机构设于支撑架1的另一侧。驱动装置还包括第三转动柱和第四转动柱。第一转动柱8a和第二转动柱8b分别固定设于旋转件2的一侧，第三转动柱和第四转动柱分别固定设于旋转件2的另一侧。

第三转动柱用于拨动第二摆臂向第一方向运动，第四转动柱用于拨动第二摆臂向第二方向运动，第一方向和第二方向为相反的方向。

具体的，第二刺破机构包括第二摆臂、第二摆锤组件、第二摆锤运动槽、第二刺针组件、第三止动立件和第四止动立件。

第二摆臂设于支撑架1上，第二摆臂相对于支撑架1可转动。

第三止动立件和第四止动立件固定设于支撑架1上，且第三止动立件和第四止动立件分别设于第二摆臂的两侧，第三止动立件和第四止动立件用于对第二摆臂的摆动角度进行限位。

第二摆锤组件设于第二摆臂的一端。

第二摆锤运动槽与第二摆锤组件相对设置，第二摆锤组件在第二摆锤运动槽内可滑动。

第二刺针组件设于第二摆锤运动槽的一端，第二摆锤组件用于推动第二刺针组件运动。

第二刺破机构和第一刺破机构的结构相同。第二刺破机构包括的零部件及其连接关系均和第一刺破机构相同，在此不再赘述。

上述双气瓶刺破装置，结构简单紧凑，反应迅速，体积小，重量轻，所需外界转矩小且转动角度小。通过旋转件2转动可以同时带动第一摆臂5和第二摆臂转动，从而可以相同原理同时刺破双气瓶，放气速度快，放气量大。通过一个较小功率的电动舵机即可完成双气瓶同时刺破，功耗低，待机时间长，节约成本。可应用于老年防跌倒穿戴式设备，水中救生设备等多个领域。

请同时参考图1至图4，当刺破装置为单个气瓶的刺破装置时，工作原理如下：

电动舵机为动力柱13输入动力，带动旋转件2转动。旋转件2转动带动固定在旋转件2上的第一转动柱8a和第二转动柱8b转动。第一转动柱8a为第一摆臂5提供动力，第一摆臂5转动。第一摆臂5中间与第一旋转销4连接，一端通过第一圆柱销20与第一摆锤6连接，第一摆锤6可以在第一摆锤运动槽12中来回移动，进而对第一储能弹簧9储能或者释放能量。请同时参考图5和图6，在工作前，第一摆臂5位于第一止动立柱3b处，此时，第一储能弹簧9处于最大储能状态，向右运动由第一止动立柱3b阻止其转动。由于第一摆锤运动槽12是一个弧形，从工作前第一摆锤6所在的槽谷到将第一刺针头14刺入第一气瓶11时，第一摆锤6运动至槽峰，第一摆锤运动槽12的槽谷和槽峰之间有6.5度倾斜，所以第一摆锤6运动前处于摩擦平衡状态，在无足够水平外力作用下，第一摆锤6一直处于平衡状态。经过计算破坏其平衡的水平力大于第一摆锤6与第一储能弹簧9的重力，这样即可满足装置任意位置摆放，在实际应用过程中无需考虑其摆放位置，可以更广泛的应用于实际设备中。气瓶刺破装置工作时，第一摆臂5转动，破坏第一摆锤6平衡，第一储能弹簧9快速释放能量，推动第一摆锤6在第一摆锤运动槽12迅速摆动，第一摆锤6摆动35度，第一摆锤6接触到第一刺针柱15，第一摆锤6再摆动度将第一刺针头14刺入第一气瓶11，第一刺针头14将第一气瓶11扎破。刺针组件刺入第一气瓶11中时，第一摆锤6处于最高状态，第一储能弹簧9处于自然伸缩状态，完全释放出能力，第一摆臂5与第一止动立柱3a相切。第一刺针头14扎破第一气瓶11后，第一摆臂5逆时针退回，同时在第一压缩弹簧16和第一刺针头14上流过的压缩气体的共同作用下，第一刺针头14迅速拔出，刺针组件迅速退出第一气瓶11快速放出大量气体。气体通过第一三通7，将气体导出，充入气囊。

当刺破装置为双气瓶刺破装置时，在单气瓶刺破装置的基础上，驱动装置还包括第三转动柱和第四转动柱。第一转动柱8a和第二转动柱8b设于旋转件2的下方，第三转动柱和第四转动柱设于旋转件2的上方。第一转动柱8a和第二转动柱8b带动第一摆臂5转动。第三转动柱和第四转动柱带动第二摆臂转动。即，旋转件2转动，通过第一转动柱8a和第二转动柱8b，第三转动柱和第四转动柱同时带动第一摆臂5和第二摆臂转动，从而可以相同原理同时刺破双气瓶。因此，上述双气瓶刺破装置，结构简单紧凑，反应迅速，体积小，重量轻，所需外界转矩小且转动角度小。只需一个较小功率的电动舵机即可完成双气瓶同时刺破，功耗低，待机时间长，节约成本。同时刺破双气瓶，放气速度快，放气量大，可应用于老年防跌倒穿戴式设备，水中救生设备等多个领域。

上述双气瓶刺破装置刺破两个8克压缩气瓶需要289.1ms，而传统的单气瓶刺破装置刺破一个16克压缩气瓶需要345.8ms，因此，本申请的双气瓶刺破装置相比于传统的单气瓶刺破装置可以提高26.5％的刺破速度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。