[发明专利]一种液态金属外骨骼关节

权利要求书

1.一种液态金属外骨骼关节，其特征在于，包括：

旋转关节结构；

设置于旋转关节结构旋转节点处的液态金属相变材料(3)；

设置于液态金属相变材料(3)外用于对其进行密封的柔性包裹层(2)；

以及，

控制液态金属相变材料(3)温度的温控设备；

通过控制液态金属相变材料(3)的温度，实现液态金属相变材料(3)在液态和固态间的转换，从而实现外骨骼关节在可动和不可动状态之间的切换。

2.根据权利要求1所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述旋转关节结构包括导热片(1)，导热片(1)为多层交叠设计，其中间有孔洞，插入轴后形成旋转关节结构，所述温控设备作用于导热片(1)，通过导热片(1)的传热作用控制液态金属相变材料(3)的温度。

3.根据权利要求2所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述温控设备包括热量交换空腔(4)，热量交换空腔(4)与导热片(1)连接，通过改变热量交换空腔(4)内的温度，实现对导热片(1)温度的控制。

4.根据权利要求3所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述热量交换空腔(4)连接有流体管道(5)，流体管道(5)内有传热流体(6)，流体管道(5)上设置与控制电路(8)连接的流体泵(7)和流体控温装置(9)，通过流体泵(7)控制传热流体(6)在流体管道(5)和热量交换空腔(4)内循环流动，流体控温装置(9)控制传热流体(6)的温度。

5.根据权利要求4所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述导热片(1)和热量交换空腔(4)所用材料为具有一定强度和良好导热性能的金属、合金或塑料；所述传热流体(6)为具有一定比热容的流体物质。

6.根据权利要求4所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述导热片(1)和热量交换空腔(4)所用材料为铜、铁、金、银、锌、铅，或者是参杂了金属颗粒或纤维的塑料；所述传热流体(6)为水、油类物质或水溶液；所述柔性包裹层(2)的材料为弹性有机高分子材料；所述液态金属相变材料(3)为熔点在室温范围内的镓金属或镓基合金，能够与导热片(1)浸润。

7.根据权利要求4所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述流体控温装置(9)带有加热和制冷功能，控制传热流体(6)的温度范围在-50℃到100℃之间；所述控制电路(8)根据需要控制流体泵(7)的开关以及流体控温装置(9)的制冷或加热，实现对液态金属相变材料(3)的温度调节，进而改变外骨骼关节的可活动/不可活动的状态。

8.根据权利要求3或4所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述热量交换空腔(4)有两个，连接在两个热量交换空腔(4)之间的多层导热片(1)相互交叠，导热片(1)一端插入一个热量交换空腔(4)内，能够与传热流体相接触，另一端浸润液态金属相变材料(3)且与另一个热量交换空腔(4)上的导热片(1)铰接。

9.根据权利要求3或4所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述柔性包裹层(2)对液态金属相变材料(3)进行密封，避免其在液态时漏出；柔性包裹层(2)连接在两个热量交换空腔(4)之间，将导热片(1)以及液态金属相变材料(3)包裹在内部。

10.根据权利要求3或4所述液态金属外骨骼关节，其特征在于，所述热量交换空腔(4)与导热片(1)相连接并组成关节主体，并在外骨骼应用于用于连接并固定手臂或腿部，热量交换空腔(4)具有内部空腔结构，能够流入传热流体(6)，并改变导热片(1)的温度。