[發(fā)明專利]一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011154470.5 | 申請日： | 2020-10-26 |
| 公開（公告）號： | CN112494280B | 公開（公告）日： | 2023-05-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張泉;韓亞威;李龍;田英仲;金滔;胡慧娟 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海大學(xué) |
| 主分類號： | A61H3/00 | 分類號： | A61H3/00 |
| 代理公司： | 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205 | 代理人： | 何文欣 |
| 地址： | 200444*** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 摩擦 智能 運動 感知 安全帶 | ||
1.一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶，其特征在于：包括腰部安全帶(10)、腿部安全帶(20)及上下連接扣(30)；
腰部安全帶(10)包括安全帶主體(101)、左右連接鎖緊扣(104)、四個運動意圖識別傳感器(103)以及安全帶-機器人連接裝置(102)；
腿部安全帶(20)包括腿部安全帶主體(201)、鎖緊扣(203)以及步速檢測傳感器(204)；
所述腰部安全帶(10)與人體腰部和臀部形狀相似，使腰部安全帶(10)的形狀與人體接觸部位形狀相適配，左右連接鎖緊扣(104)縫定在腰部安全帶(10)上腰部位置，用于鎖緊腰部安全帶主體(101)與人的間隙；四個運動意圖識別傳感器(103)分別布置在腰部安全帶主體(101)內(nèi)側(cè)，通過棉線縫定，四個傳感器的位置布置于腰部左右前后位置,通過人體不同運動狀態(tài)對傳感器的不同信號刺激，經(jīng)過邏輯分析，得到人體的運動意圖；安全帶-機器人連接裝置(102)，布置在腰部安全帶主體(101)的左右兩側(cè)，用以連接安全帶與機器人，根據(jù)機器人的具體連接形式進(jìn)行更換;所述腿部安全帶(20)通過上下連接扣(30)與腰部安全帶(10)連接;鎖緊扣(203)用于鎖緊腿部安全帶(20)與大腿之間的間隙，并根據(jù)實際情況調(diào)整腿部安全帶的上下位置；步速檢測傳感器(204)通過棉線,布置在腿部安全帶(20)上處于大腿內(nèi)側(cè)的位置，用以檢測人在行走時的行走速度；
所述運動意圖識別傳感器(103)包括ABS主體殼(1031)、上下金屬電極(1032、1033)、板簧(1034)、硅膠片(1035)和腈綸片(1036)；所述上下金屬電極(1032、1033)分別布置在ABS主體殼(1031)的內(nèi)側(cè)，硅膠片(1035)和腈綸片(1036)布置在金屬電極(1032、1033)的側(cè)面，ABS主體殼(1031)在人體有相對于安全帶的運動趨勢時，會被壓縮，導(dǎo)致硅膠片(1035)與腈綸片(1036)接觸摩擦，在金屬電極產(chǎn)生一定的電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生電壓，作為運動信號提供給機器人，在機器人跟隨人體的運動后，摩擦結(jié)束，產(chǎn)生一個相反的電壓信號；所述板簧(1034)安裝于ABS主體殼(1031)的兩側(cè)，用以提供一定的復(fù)位力，供ABS主體殼(1031)復(fù)位；通過對四個傳感器(103)檢測到信號進(jìn)行邏輯分類，判斷使用者的運動意圖：前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于摩擦電的智能運動感知安全帶，其特征在于:所述腰部安全帶(10)的安全帶主體(101)通過左右連接鎖緊扣(104)與人體鎖緊，并通過鎖緊扣(104)的安全帶余量適應(yīng)不同人體體型的需求;所述安全帶-機器人連接裝置(102)用以連接安全帶與機器人，通過機器人給使用者提供一定的支撐力，并引導(dǎo)使用者進(jìn)行行走康復(fù)訓(xùn)練;所述四個運動意圖識別傳感器(103)用以檢測使用者的運動狀態(tài)，將信號傳遞至機器人控制模塊,驅(qū)動機器人跟隨使用者的運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于摩擦電的智能運動感知安全帶，其特征在于:所述腿部安全帶(20)的鎖緊扣(203)用于鎖緊腿部安全帶(20)與大腿之間的間隙，并根據(jù)實際情況調(diào)整腿部安全帶(20)的上下位置;所述步速檢測傳感器(204)基于摩擦電原理,檢測使用者的行走速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于摩擦電的智能運動感知安全帶，其特征在于:所述步速檢測傳感器(204)基于摩擦電原理,實時檢測使用者的行走速度，且無需給傳感器供電；所述步速檢測傳感器(204)由ABS殼(2041)、兩側(cè)金屬電極(2042、2043)、尼龍片(2044)和滌卡片(2045)組成；所述ABS殼(2041)通過棉線縫定在腿部安全帶大腿內(nèi)側(cè)的位置，金屬電極(2042、2043)粘貼在ABS殼(2041)的外側(cè)，尼龍片(2044)和滌卡片(2045)粘貼在金屬電極(2042、2043)外側(cè)，在使用者的行走過程中，當(dāng)兩腿對齊時，尼龍片(2044)和滌卡片(2045)摩擦，基于摩擦發(fā)電機的原理，在金屬電極之間產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移,行成短路電流，且電流大小隨尼龍與滌卡的摩擦速度成線性相關(guān)，通過速度與電流標(biāo)定，通過檢測電流大小判斷摩擦速度，即使用者的行走速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于摩擦電的智能運動感知安全帶，其特征在于，所述安全帶-機器人連接模塊（102），根據(jù)不同的使用環(huán)境及機器人具體連接設(shè)備，進(jìn)行快速替換，保證智能安全帶與機器人之間的互換性。
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