CN107998646A - 一种智能关节变力护具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能关节变力护具，包括关节保护盖以及连接于关节保护盖两端的上束缚件和下束缚件，还包括贯穿整个护具的钢丝以及设于下束缚件内且与钢丝连接的弹性装置，使得弹性装置随关节弯曲时压缩，伸直时释放弹力；关节保护盖与上束缚件和下束缚件间通过转轴转动连接；关节保护盖内设有多个滑轮，钢丝穿过滑轮以改变钢丝力的方向以及将钢丝与关节保护盖分离。通过在护具上设置钢丝和弹性装置，使护具在运动时带动弹性装置压缩及释放，从而将护具变为阻力装置及助力装置，不仅对关节起到很好的保护作用，对运动也起到了较大的帮助作用，实现了多种功能的转换；同时还设置调节装置对弹性装置进行调节，增大或减小阻力，适用于不同的需求。

Description

一种智能关节变力护具
技术领域
本发明涉及运动护具技术领域，更具体地说，涉及一种智能关节变力护具。
背景技术
在运动过程中，护具为运动爱好者或运动员的保护器材之一。肘部和膝部为人们最常活动的身体部位，也是最容易受伤的部位之一，因此需要佩戴护具对该两部位进行必要的保护。
现有的护具产品功能单一，只有马步助力***或护膝护肘功能，无法调节，无法实现多功能的转换，无法进行阻力和助力之间的转换调整。当用户想练习马步时，现有的马步助力锻炼器可以对人体膝关节进行支撑，扎马步时用的力较少。当用户想练习增加弹跳高度的时候，往往需要在腿上绑铅块或沙袋等重物，可能造成拉伤膝盖关节的不良后果。两者如果结合为一体，可以满足不同锻炼人群的需求，起到一物多用的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种智能关节变力护具，实现护肘护膝的作用之外，还可以将护具变为助力装置或阻力装置。
本发明的技术解决方案是：本发明提供一种智能关节变力护具，包括关节保护盖以及连接于所述关节保护盖两端的上束缚件和下束缚件，其特征在于，还包括贯穿整个护具的钢丝以及设于所述下束缚件内且与所述钢丝连接的弹性装置，使得所述弹性装置随关节弯曲时压缩，伸直时释放弹力；
所述关节保护盖与上束缚件和下束缚件间通过转轴转动连接；
所述关节保护盖内设有多个滑轮，所述钢丝穿过所述滑轮以改变所述钢丝力的方向以及将所述钢丝与关节保护盖分离。
进一步的，所述上束缚件包括上双面魔术贴和固定于所述上双面魔术贴内的中空固定杆；所述固定杆上端设有螺纹，下端设有多个第一转轴，所述上束缚件与关节保护盖通过所述第一转轴转动连接；所述钢丝的上端部固定于所述螺纹上，另一端穿过所述固定杆的中部。
进一步的，所述关节保护盖的形状为圆弧形，内面设有填充棉；所述滑轮呈一条弧线排布于所述关节保护盖上，所述钢丝依次穿过多个所述滑轮。
进一步的，所述下束缚件包括下双面魔术贴，所述弹性装置固定于所述下双面魔术贴内。
进一步的，所述弹性装置包括外壳、固定于所述外壳内的弹簧和弹簧调节装置；
所述外壳为中空圆筒，内部设有波浪形槽体，顶部设有第二转轴，所述下束缚件与关节保护盖通过所述第二转轴转动连接；
所述弹簧调节装置包括位于所述外壳上端的上挡板和设于所述外壳内底部的下挡板，所述弹簧位于所述上挡板和下挡板之间，所述上挡板与所述波浪形槽体抵接；所述钢丝的下端部固定于所述下挡板上。
进一步的，所述上挡板包括弹簧调节柄、弹簧调节器底座和弹片，所述弹簧调节柄包括手柄和位于所述手柄中部的带有倒扣的凸台；所述弹簧调节器底座包括底板，所述底板上设有带卡位的通孔槽，所述底板的侧面设有弹片卡位；所述弹片为两端向下弯曲的U型弹片；所述凸台插装于所述通孔槽中，所述弹片两端的弯曲部分与所述波浪形槽体相抵接。
进一步的，所述通孔槽的长度大于所述凸台的长度，使得所述凸台在通孔槽滑动从而使所述弹片的一端与波浪形槽体脱离。
进一步的，所述弹簧调节柄上凸台的背面设有防滑条纹。
进一步的，护具还包括弯曲传感器，所述弯曲传感器固定于所述固定杆内，用于检测用户运动时第一转轴角度改变的数据。
进一步的，所述固定杆和外壳的材质为钛合金或铝合金其中的任意一种。
实施本发明的智能关节变力护具，具有以下有益效果：通过在护具上设置钢丝和弹性装置，使护具在膝盖或肘部运动时带动弹性装置压缩及释放，从而将护具变为阻力装置及助力装置，不仅对关节起到很好的保护作用，对运动也起到了较大的帮助作用，设置调节装置对弹性装置进行调节，实现了多种功能的转换，为用户运动时提供了便利。在用户跑步或走路时，可以调节档位对运动进行助力；当用户扎马步或需要进行短暂的休息时，调节档位增大弹簧的阻力，对膝关节进行支撑，减少力的消耗；当用户需要负重训练时，向下调节档位继续增大弹簧的阻力，即与腿上绑沙袋起到同样效果。下山时关节受到较大的冲击力，本护具可以对关节起到很好的保护作用。由于本护具的设计角度与正常人体腿部关节的构造相似，也可以当做腿部受伤、骨折的固定架，还能改善U型腿和O型腿。另外本护具内还设有运动传感器，对运动过程进行检测和记录。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明智能关节变力护具的前后面剖视结构示意图；
图2为本发明智能关节变力护具的左右面剖视结构示意图；
图3为本发明智能关节变力护具的弹簧调节柄的结构示意图；
图4为本发明智能关节变力护具的弹簧调节器底座的结构示意图；
图5为本发明智能关节变力护具的弹片的结构示意图；
图6为本发明智能关节变力护具的上挡板未装弹簧调节柄时的结构示意图。
具体实施方式
图1至图6示出本发明智能关节变力护具的一个优选实施例，其包括关节保护盖1以及连接于关节保护盖1两端的上束缚件2和下束缚件3，还包括贯穿整个护具的钢丝4以及设于下束缚件3内且与钢丝4连接的弹性装置5，使得弹性装置5随关节弯曲时压缩，伸直时释放弹力；关节保护盖1与上束缚件2和下束缚件3间通过转轴转动连接；关节保护盖1内设有多个滑轮11，钢丝4穿过滑轮11以改变钢丝4力的方向以及将钢丝4与关节保护盖1分离。关节保护盖1为采用真空定型工艺制成的高塑盖，整个装置较轻，不会对人产生较大的负重感，也方便携带，对膝盖或肘部进行保护。上束缚件2和下束缚件3用于将关节保护盖1固定于人体关节处，钢丝4用于带动弹性装置5随关节运动时压缩和释放，在关节弯曲时，弹性装置5压缩，蓄积弹力，运动为负重状态，关节伸直时，弹性装置5恢复正常状态，积蓄的弹力释放，对运动起到助力的作用，弹性装置5在运动时随关节弯曲和伸直，护具也在阻力和助力间不断转换，护具同时具备负重运动和减轻运动时阻力两种作用。关节保护盖1与上束缚件2和下束缚件3间通过转轴转动连接，在运动时可以随关节转动而灵活转动。钢丝4通过多个滑轮11穿过关节保护盖1，由于关节保护盖1的形状为与膝盖或肘部相类似的圆弧形，在运动时涉及力方向的改变，因此在关节保护盖1内的多个力转换点处均设置有滑轮11，滑轮11也可以将钢丝4与关节保护盖1分离，避免运动时钢丝4与关节保护盖1摩擦造成磨损。关节保护盖1与上束缚件2和下束缚件3的连接处为钢丝4方向转换的起点和终点，因此在该两个连接处分别各设置一个滑轮11，关节保护盖1内的滑轮11可根据需求设置不同数量。
本实施例中上束缚件2包括上双面魔术贴21和固定于上双面魔术贴21内的中空固定杆22；固定杆22上端设有螺纹，下端设有多个第一转轴10，上束缚件2与关节保护盖1通过第一转轴10转动连接；钢丝4的上端部固定于螺纹上，另一端穿过固定杆22的中部。上双面魔术贴21用于包裹大腿或前臂，固定杆22用于固定钢丝4，钢丝4的上端缠绕在固定杆22的螺纹上，端部用螺栓固定，下端从固定杆22的中空部分穿过。固定杆22的下端设有与关节保护盖1连接的第一转轴10，第一转轴10的数量根据需要设置，本实施例设置为三个。
本实施例中关节保护盖1的形状为圆弧形，内面设有填充棉12；滑轮11呈一条弧线排布于关节保护盖1上，钢丝4依次穿过多个滑轮11。关节保护盖1的形状为与膝盖或肘部相类似的圆弧形，与人体关节相贴合，内面设有填充棉12，减少运动时受到的冲击保护关节。滑轮11呈竖向的一条弧线固定在关节保护盖1内部，钢丝4穿过滑轮11传递上束缚件2在运动时产生的拉力。
本实施例中下束缚件3包括下双面魔术贴31，弹性装置5固定于下双面魔术贴31内。下双面魔术贴31用于包裹小腿或上臂，同时用于承载弹性装置5。
本实施例中弹性装置5包括外壳51、固定于外壳51内的弹簧52和弹簧调节装置53；外壳51为中空圆筒，内部设有波浪形槽体30，顶部设有第二转轴20，下束缚件3与关节保护盖1通过第二转轴20转动连接；弹簧调节装置53包括位于外壳51上端的上挡板531和设于外壳51内底部的下挡板532，弹簧52位于上挡板531和下挡板532之间，上挡板531与波浪形槽体30抵接；钢丝4的下端部固定于下挡板532上。外壳51用于承载弹簧52和弹簧调节装置53，内部有与上挡板531相抵接的波浪形槽体30，上挡板531可以在波浪形槽体30滑动，从而压缩弹簧52实现换挡功能。本实施例中弹簧调节装置53有多种档位，波浪形槽体30的每一个槽位都相当于一个档位。当上挡板531调节至外壳51上方时，弹簧52为正常状态，此时弹簧52没有受到压缩，关节弯曲时受到的阻力最小，由于杆杆原理的作用，上束缚件2弯曲带动钢丝4拉动弹簧调节装置53，弹簧52压缩，在关节从弯曲状态恢复到正常状态时，弹簧52积蓄的弹力释放，变成运动的助力，这样人不管是在走路或者跑步都会比较轻松，弹性装置5也在这个过程中完成了一次先阻力在助力的过程。当上挡板531调节至外壳51中部位置时，弹簧52受到压缩，拉伸距离变短，关节弯曲时受到一定阻力，当弯曲到90度时，再弯曲非常困难，此时可作为马步助力器，当人需要休息时，只要调节到这个状态，靠墙站着就如同坐在凳子上，运动期间可以进行短暂的休息。当上挡板531调节至外壳51中下部位置时，弹簧52比上述两种状态受到更多的压缩，弹簧52长度更短，弹力更大，可拉伸距离更短，关节弯曲相当困难，此时的状态相当于腿上负重运动。用户在使用过程中，可以根据需求选择不同的档位，上挡板531调节的越低，弹簧52受到的压缩就越大，关节弯曲时受到的阻力也越大，相当于负重越多，运动时可根据不同的需求调节至不同的档位。
本实施例中上挡板531包括弹簧调节柄100、弹簧调节器底座200和弹片300，弹簧调节柄100包括手柄1001和位于手柄1001中部的带有倒扣的凸台1002；弹簧调节器底座200包括底板2001，底板2001上设有带卡位的通孔槽2002，底板2001的侧面设有弹片卡位2003；弹片300为两端向下弯曲的U型弹片；凸台1002插装于通孔槽2002中，弹片300两端的弯曲部分与波浪形槽体30相抵接。弹簧调节柄100的手柄1001用于人手着力，凸台1002的倒扣卡在弹簧调节器底座200的通孔槽2002中，为便于调节弹簧52的长度，本实施例在弹簧调节器底座200的两端各设置一个弹簧调节柄100。弹片300夹在弹簧调节柄100和弹簧调节器底座200之间，下端与波浪形槽体30抵接，为防止弹片300从弹簧调节器底座200弹出，在弹簧调节器底座200上设有弹片卡位2003，限制弹片300的两端翘起的高度。
本实施例中通孔槽2002的长度大于凸台1002的长度，使得凸台1002在通孔槽2002滑动从而使弹片300的一端与波浪形槽体30脱离。调整弹簧52长度的原理为推动弹簧调节柄100带动凸台1002在通孔槽2002中向左或向右滑动，使U型弹片300的一端脱离波浪形槽体30，继续着力即可推动上挡板531向上或向下运动，从而压缩或释放弹簧52，改变弹簧52的长度。因此，通孔槽2002的长度需要大于凸台1002的长度，以便凸台1002滑动。
本实施例中弹簧调节柄100上凸台1002的背面设有防滑条纹。弹簧调节柄100用于手着力调节弹簧52长度，为了便于着力，在弹簧调节柄100上设有波浪形的防滑条纹，增加摩擦力。
本实施例中护具还包括弯曲传感器6，弯曲传感器6固定于固定杆22内，用于检测用户运动时第一转轴10角度改变的数据。通过弯曲传感器6监测第一转轴10角度改变的次数、频率和幅度等信息，对运动的过程进行记录，并通过蓝牙与手机上的APP相连，实现对运动过程的实时监控。
本实施例中固定杆22和外壳51的材质为钛合金或铝合金其中的任意一种。钛合金和铝合金都具有强度高、重量轻、耐腐蚀的物理特性，用于护具中不仅起到承载其它部件的作用，而且减少了整个护具的重量，减轻了运动时的负担，另外还防止运动时出汗对护具造成腐蚀。
使用本发明的智能关节变力护具，通过在护具上设置钢丝和弹性装置，使护具在膝盖或肘部运动时带动弹性装置压缩及释放，从而将护具变为阻力装置及助力装置，不仅对关节起到很好的保护作用，对运动也起到了较大的帮助作用，设置调节装置对弹性装置进行调节，实现了多种功能的转换，为用户运动时提供了便利。在用户跑步或走路时，可以调节档位对运动进行助力；当用户扎马步或需要进行短暂的休息时，调节档位增大弹簧的阻力，对膝关节进行支撑，减少力的消耗；当用户需要负重训练时，向下调节档位继续增大弹簧的阻力，即与腿上绑沙袋起到同样效果。下山时关节受到较大的冲击力，本护具可以对关节起到很好的保护作用。由于本护具的设计角度与正常人体腿部关节的构造相似，也可以当做腿部受伤、骨折的固定架，还能改善U型腿和O型腿。另外本护具内还设有运动传感器，对运动过程进行检测和记录。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能关节变力护具，包括关节保护盖(1)以及连接于所述关节保护盖(1)两端的上束缚件(2)和下束缚件(3)，其特征在于，还包括贯穿整个护具的钢丝(4)以及设于所述下束缚件(3)内且与所述钢丝(4)连接的弹性装置(5)，使得所述弹性装置(5)随关节弯曲时压缩，伸直时释放弹力；
所述关节保护盖(1)与上束缚件(2)和下束缚件(3)间通过转轴转动连接；
所述关节保护盖(1)内设有多个滑轮(11)，所述钢丝(4)穿过所述滑轮(11)以改变所述钢丝(4)力的方向以及将所述钢丝(4)与关节保护盖(1)分离。
2.根据权利要求1所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述上束缚件(2)包括上双面魔术贴(21)和固定于所述上双面魔术贴(21)内的中空固定杆(22)；所述固定杆(22)上端设有螺纹，下端设有多个第一转轴(10)，所述上束缚件(2)与关节保护盖(1)通过所述第一转轴(10)转动连接；所述钢丝(4)的上端部固定于所述螺纹上，另一端穿过所述固定杆(22)的中部。
3.根据权利要求1所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述关节保护盖(1)的形状为圆弧形，内面设有填充棉(12)；所述滑轮(11)呈一条弧线排布于所述关节保护盖(1)上，所述钢丝(4)依次穿过多个所述滑轮(11)。
4.根据权利要求1所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述下束缚件(3)包括下双面魔术贴(31)，所述弹性装置(5)固定于所述下双面魔术贴(31)内。
5.根据权利要求2所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述弹性装置(5)包括外壳(51)、固定于所述外壳(51)内的弹簧(52)和弹簧调节装置(53)；
所述外壳(51)为中空圆筒，内部设有波浪形槽体(30)，顶部设有第二转轴(20)，所述下束缚件(3)与关节保护盖(1)通过所述第二转轴(20)转动连接；
所述弹簧调节装置(53)包括位于所述外壳(51)上端的上挡板(531)和设于所述外壳(51)内底部的下挡板(532)，所述弹簧(52)位于所述上挡板(531)和下挡板(532)之间，所述上挡板(531)与所述波浪形槽体(30)抵接；所述钢丝(4)的下端部固定于所述下挡板(532)上。
6.根据权利要求5所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述上挡板(531)包括弹簧调节柄(100)、弹簧调节器底座(200)和弹片(300)，所述弹簧调节柄(100)包括手柄(1001)和位于所述手柄(1001)中部的带有倒扣的凸台(1002)；所述弹簧调节器底座(200)包括底板(2001)，所述底板(2001)上设有带卡位的通孔槽(2002)以及弹片卡位(2003)；所述弹片(300)为两端向下弯曲的U型弹片；所述凸台(1002)插装于所述通孔槽(2002)中，所述弹片(300)两端的弯曲部分与所述波浪形槽体(30)相抵接。
7.根据权利要求6所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述通孔槽(2002)的长度大于所述凸台(1002)的长度，使得所述凸台(1002)在通孔槽(2002)滑动从而使所述弹片(300)的一端与波浪形槽体(30)脱离。
8.根据权利要求7所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述手柄(1001)上与凸台(1002)相对应的另一面设有防滑条纹。
9.根据权利要求2所述的智能关节变力护具，其特征在于，护具还包括弯曲传感器(6)，所述弯曲传感器(6)固定于所述固定杆(22)内，用于检测用户运动时第一转轴(10)角度改变的数据。
10.根据权利要求5-8任意一项所述的智能关节变力护具，其特征在于，所述固定杆(22)和外壳(51)的材质为钛合金或铝合金其中的任意一种。
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