智能式助膝器的制作方法

1.本技术涉及膝部护理技术领域，尤其涉及一种智能式助膝器。


背景技术：

2.膝关节是人体的重要组织器官，在日常生活以及运动中，经常会对膝关节造成伤害，尤其是对于老年人和体重较大的人，在日常生活以及锻炼中，膝关节会不断磨损老化，进而形成一些疾病，严重的影响正常行走，对老年人和体重较大人群的生活带来极大的不便。
3.现有技术中，有相关的助膝器等设备，但其原理都是在人体的带动下，通过弹性件辅助人体完成动作，装置辅助动作缓慢不及时，辅助效果不明显，使用者膝关节还是容易造成损伤。


技术实现要素：

4.本技术提供一种智能式助膝器，以解决现有技术中，护膝设备对人体膝关节辅助效果不明显的问题。
5.本技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
6.本技术实施例提供一种智能式助膝器，包括：固定件、控制芯片、数码电机、传感器和推杆；
7.所述固定件包括第一固定件和第二固定件；
8.所述第一固定件通过两个所述推杆分别连接所述第二固定件的预设两端；
9.所述控制芯片、所述数码电机和所述传感器均设置在所述固定件上；
10.所述传感器用于检测人体特征；
11.所述控制芯片与所述传感器连接，用于接收所述传感器检测的人体特征数据，并基于所述人体特征数据预测使用者动作；
12.所述控制芯片还通过所述数码电机与所述推杆连接，用于基于预测的使用者动作，通过所述数码电机驱动所述推杆活动。
13.进一步的，还包括通信模块；
14.所述通信模块与所述控制芯片连接，用于接收外部终端发送的控制指令，并将所述控制指令传递至所述控制芯片中，供所述控制芯片基于所述控制指令通过所述数码电机控制所述推杆活动。
15.进一步的，所述推杆包括第一推杆和第二推杆；
16.所述第一固定件第一端通过所述第一推杆连接所述第二固定件第一端；
17.所述第二固定件第二端通过所述第二推杆连接所述第二固定架第二端。
18.进一步的，所述控制芯片和所述数码电机设置在所述第一固定件内。
19.进一步的，所述传感器的数量为多个；
20.多个所述传感器设置在所述第一固定件和第二固定件上，并通过预设线路均与所
述控制芯片连接。
21.进一步的，还包括电池；
22.所述电池设置在所述第一固定件内，直接与所述控制芯片，或通过所数码电机与所述控制芯片连接。
23.进一步的，所述第一固定件和所述第二固定件上均设置有绑带；
24.所述绑带用于将所述第一固定件和所述第二固定件固定在使用者身上。
25.进一步的，所述第一固定件和所述第二固定件上均设置有透气孔。
26.进一步的，所述推杆内部中空；
27.与所述第二固定件上的所述传感器连接的预设线路，经过所述推杆内部与设置在所述控制芯片连接。
28.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
29.本技术的实施例提供的技术方案中，可以通过第一固定件和第二固定件将本技术实施例提供的智能式助膝器固定在人体膝关节部位；通过传感器检测人体特征，并通过控制芯片基于人体特征进行分析计算，对使用者接下来的动作进行预测，从而基于预测结果，再通过数码电机控制推杆活动。如此，通过使用本技术提供的智能式助膝器，其可以对使用者接下来要进行的动作进行预测，从而提前做好人体膝关节辅助准备，在使用者进行运动前或运动时，快速及时地对使用者进行辅助，通过电机和推杆提供动力，对使用者膝关节进行支撑缓震回弹，将使用者膝关节即将受到的力进行分解转移，减少使用者膝关节承受的力量，大大减轻使用者在日常生活或锻炼中，对膝关节的损伤，提高辅助效果。
30.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
31.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
32.图1为本技术实施例提供的一种智能式助膝器的结构示意图；
33.图2为本技术实施例提供的一种智能式助膝器的装置结构图。
34.1-第一固定件，2-第二固定件，3-推杆，4-控制芯片，5-数码电机，6-传感器，7-电池。
具体实施方式
35.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
36.在日常生活或锻炼中，人体膝关节一般承受很大的力量，尤其对于老年人和体重较大的人群，膝关节的老化磨损以及相关疾病更加严重，甚至有些老年人因为膝关节得不到有效保护，已经严重影响其行走。而现有技术中，对于人体膝关节的保护，原理一般是采用支撑器件或弹性器件，使用者在使用过程中，护膝装置对使用者固定和辅助的方式生硬，
使用者使用舒适度较低、体验差，另一方面辅助动作缓慢不及时，而且只能在很小的程度上减少膝关节的承受力，对人体膝关节的保护辅助效果一般。
37.为了解决上述问题，本技术提供一种智能式助膝器，以在人体在日常生活或锻炼中，为使用者提供动力以及减小使用者膝关节承受的力量，实现支撑以及缓震回弹，从而提高对人体膝关节的保护。具体实现方案通过以下实施例进行详细说明。
38.实施例
39.参照图1，图1为本技术实施例提供的一种智能式助膝器的结构示意图，图2为本技术实施例提供的一种智能式助膝器的装置结构图，如图1和图2所示，本技术实施例提供的智能式助膝器包括：第一固定件1、第二固定件2、推杆3、控制芯片4、数码电机5和传感器6。
40.所述第一固定件1通过两个所述推杆3分别连接所述第二固定件2的预设两端；所述控制芯片4、所述数码电机5和所述传感器6均设置在所述固定件上。
41.具体的，固定件包括有第一固定件1和第二固定件2，用于分别固定在使用者的膝盖上方和膝盖下方。在实际应用中，第一固定件1和第二固定件2的具体形状采用人体工程学原理进行设计，然后通过3d打印等技术进行制作，材料可以是软的橡胶或是具有一定硬度的塑料、纤维等，从而使两个固定件与人体膝盖各个部位相吻合，一方面增加用户使用舒适度，另一方面，方便传感器6对使用者的人体特征进行采集。而且还可以在两个固定上的预设位置上设置透气孔，进一步增加使用者使用舒适度。
42.第一固定件1两端分别通过一个推杆3连接到第二固定件2的两端，第一固定件1通过两个推杆3与第二固定件2组成一个整体，并且第一固定件1和第二固定件2上均设置有绑带，用于将智能式助膝器固定在使用者的膝关节上下。在实际应用中，使用者可以通过绑带将第一固定件1固定在使用者膝关节的上方，将第二固定件2固定在使用者膝关节的下方，并且第一固定件1和第二固定件2位于膝关节的同一侧。
43.在一些具体的实施过程中，第一固定件1和第二固定件2的形状可以是通过调研等活动后，确定通用的外形，从而满足绝大多数人的使用，增强使用者的佩戴舒适度，另外还可以根据实际需求，根据使用者的个体不同进行专门订做，从而实现针对性的佩戴，进一步加强使用者的佩戴舒适度。
44.所述控制芯片4、所述数码电机5和所述传感器6均设置在所述固定件上；所述传感器6用于检测人体特征；所述控制芯片4与所述传感器6连接，用于接收所述传感器6检测的人体特征数据，并基于人体特征数据预测使用者动作。
45.具体的，控制芯片4、数码电机5均可以设置在固定件的内部，并且相互连接。而传感器6的数量可以是多个，例如采用8个传感器，将其中4个传感器设置在第一固定件1上，另外4个传感器设置在第二固定件2上，然后通过预设的线路将8个传感器均与控制芯片4连接。
46.需要说明的是，传感器6用于检测使用者的人体特征数据，而且，多个传感器用于分别检测使用者不同身体部位的数据，因为传感器6在固定件上的位置是预先设定好的，所以每个传感器6用于检测其周围的人体特征，得到该范围内的人体特征数据。其中，人体特征数据包括人体的肌肉以及骨骼动作等，例如，各个传感器检测使用者不同身体部位的肌肉变化，并且各个传感器在检测到其范围内的使用者肌肉的变化后，将检测结果通过预设线路传递至控制芯片4中，控制芯片4根据传递检测结果的传感器的位置、检测数据、其他传
感器的检测结果以及传感器发送数据的顺序，进行分析计算，对使用者的行为动作进行预测，如检测使用者是要坐下、站起、蹲下、跳跃或是走步、由走到跑或者要上楼梯，下楼梯、上坡、下坡、往上坡跑、往坡下跑等。
47.在一些具体的实施过程中，例如，1号传感器设置在检测到其范围内的肌肉变动数据，最先将检测数据传递至控制芯片4中，紧接着，3号传感器也检测到了其范围内的肌肉变动数据，并将数据传递至控制芯片4中，控制芯片4根据两个传感器的位置、检测数据结果以及反馈的时间，判断使用者是要站起来、蹲下或者跳起等，从而实现对使用者的动作行为预知。
48.所述控制芯片4还通过所述数码电机5与所述推杆3连接，用于基于预测的使用者动作，通过所述数码电机5驱动所述推杆3活动。
49.具体的，在本技术实施例提供的智能式助膝器中，推杆3采用德国推杆，具体的，推杆3为轴心杆，为空心结构，用于连接控制芯片4与其他部件如传感器6的线路可以通过推杆3内部进行排布，通过数码电机5与控制芯片4连接。在实际应用中，通过弹性结构连接固定件，从而在使用者活动过程中，通过直接承重以及弹性移动，分解和转移使用者膝关节受到的力，例如先下沉再回弹，将原本膝关节受到的力转移至小腿部位以及缓冲掉，减小使用者膝关节承受的力，实现减震回弹，从而保护使用者的膝关节。
50.进一步的，通过上述方式实现对使用者的动作模式进行预测，在得到预测结果后，控制芯片4基于预测结果通过数码电机5控制推杆3活动。例如，在预测使用者为从坐姿要起身时，通过数码电机5控制推杆3进行相应活动，从而及时对使用者进行辅助，保护使用者膝关节。
51.在实际应用中，在本技术实施例提供的智能式助膝器中，推杆3采用德国推杆，配合数码电机5，最大可以承受400公斤重的重力。正常人自身体重一般在100公斤以下，例如一个90公斤重的使用者，原本其在运动过程中，他的膝关节一般要承受其全部重量，甚至在跳跃跑步时，膝关节要承受数倍自身体重的重量，对膝关节损伤较大，尤其是对于体重较大以及老年人，严重影响身体健康。而使用本技术实施例提供的智能式助膝器，经过实际测量，通过数码电机5驱动推杆3，可以使推杆3承受21公斤的重力，实现物理减肥，从而保护使用者的膝关节。
52.进一步的，本技术提供的智能式助膝器中还包括通信模块和电池7，电池7与控制芯片4或通过数码电机5与控制芯片4连接，为智能式助膝器整体供电，通信模块设置在固定件中，如设置在第一固定件1中，与控制芯片4连接，用于接收外部终端如手机等，发送的控制指令，并将控制指令传递至控制芯片4中。控制芯片4在接收到控制指令后，可以根据控制指令通过数据电机5控制推杆3活动。例如使用者可以通过手机app来发送控制指令，控制智能式助膝器，例如通过手机发送我要坐着，我要站起，我要停，我要开机等，控制芯片4在接收到控制指令，控制推杆3进行相应活动。
53.在一些具体的实施过程中，通信模块可以是单独的模块组件与控制芯片4连接，当然也可以采用集成式的组件，如采用带有通信功能的控制芯片共同实现控制和通信的功能，从而减小装置体积，提高装置外观观赏性。
54.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
55.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
56.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
57.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
58.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
59.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
60.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
62.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。