CN107795646B - 动力传输装置和包括动力传输装置的运动辅助设备 - Google Patents

Abstract

一种动力传输装置和包括动力传输装置的运动辅助设备。提供一种动力传输装置，所述动力传输装置包括：输入侧齿轮传动装置，包括单个力输入端和两个力输出端；输出侧齿轮传动装置，包括两个力输入端和单个力输出端，所述两个力输入端被构造为基于分别从输入侧齿轮传动装置的所述两个力输出端接收的动力来运行；制动器装置，被构造为阻碍通过连接所述两个力输出端和所述两个力输入端的两个动力传输路径中的一个动力传输路径的动力传输。

Description

动力传输装置和包括动力传输装置的运动辅助设备

本申请要求于2016年9月6日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0114604号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部内容通过引用完整包含于此。

技术领域

至少一个示例实施例涉及动力传输装置、运动辅助设备和/或控制动力传输装置和包括动力传输装置的运动辅助设备中的一个或多个的方法。

背景技术

动力传输装置是被构造为将从驱动源接收的动力传输到另一组件的装置，并可用于各种设备，例如，能够使具有关节问题的老年人和/或患者更轻松地行走的运动辅助设备和增加用户的肌肉力量以用于军事用途的运动辅助设备。

发明内容

一些示例实施例涉及一种动力传输装置。

在一些示例实施例中，动力传输装置可包括：输入侧齿轮传动装置，包括第一动力输入端和多个第一动力输出端；输出侧齿轮传动装置，包括第二动力输出端和多个第二动力输入端，所述多个第二动力输入端被构造为分别基于从输入侧齿轮传动装置的所述多个第一动力输出端接收的动力来运行；制动器装置，被构造为阻碍通过连接所述多个第一动力输出端和所述多个第二动力输入端的两个动力传输路径中的一个动力传输路径的动力传输。

在一些示例实施例中，输入侧齿轮传动装置包括：输入侧太阳齿轮，输入侧太阳齿轮是第一动力输入端；输入侧行星齿轮，连接到输入侧太阳齿轮的外圆周表面，输入侧行星齿轮被构造为基于从输入侧太阳齿轮接收的动力旋转；输入侧托架和输入侧环形齿轮，均连接到输入侧行星齿轮，输入侧托架和输入侧环形齿轮均为所述多个第一动力输出端中的一个第一动力输出端。

在一些示例实施例中，输出侧齿轮传动装置包括：输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮，分别连接到输入侧托架和输入侧环形齿轮，输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮均为所述多个第二动力输入端中的一个第二动力输入端；输出侧行星齿轮，被构造为与输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮啮合；输出侧托架，连接到输出侧行星齿轮的旋转轴，输出侧托架为第二动力输出端。

在一些示例实施例中，输出侧太阳齿轮包括：复式齿轮，具有第一外齿和第二外齿，其中，第一外齿被构造为与输出侧行星齿轮啮合，第二外齿被构造为接收从输入侧托架传输的动力，第二外齿具有比第一外齿大的直径。

在一些示例实施例中，动力传输装置还包括：第一连接体，被构造为连接输入侧托架和输出侧太阳齿轮。

在一些示例实施例中，输入侧环形齿轮具有内齿和外齿，其中，内齿被构造为与输入侧行星齿轮啮合，外齿被构造为将动力传输到输出侧环形齿轮。

在一些示例实施例中，动力传输装置还包括：第二连接体，被构造为连接输入侧环形齿轮和输出侧环形齿轮。

在一些示例实施例中，制动器装置包括：第一制动器，被构造为阻碍通过所述两个动力传输路径中的第一动力传输路径的动力传输；第二制动器，被构造为阻碍通过所述两个动力传输路径中的第二动力传输路径的动力传输。

在一些示例实施例中，第一制动器被构造为在第一约束状态和第一释放状态中的一个状态下运行，第一约束状态是第一制动器被构造为与第一动力传输路径上的多个第一动力传输元件中的至少一个啮合的状态，第一释放状态是第一制动器从所述多个第一动力传输元件分离的状态，第二制动器被构造为在第二约束状态和第二释放状态中的一个状态下运行，第二约束状态是第二制动器被构造为与第二动力传输路径上布置的多个第二动力传输元件中的至少一个啮合的状态，第二释放状态是第二制动器从所述多个第二动力传输元件分离的状态。

在一些示例实施例中，制动器装置还包括：凸轮装置，被构造为响应于第一制动器在第一约束状态下运行而使第二制动器能够在第二释放状态下运行，以及响应于第一制动器在第一释放状态下运行而使第二制动器能够在第二约束状态下运行。

在一些示例实施例中，第一制动器被构造为响应于凸轮装置旋转90度而在第一约束状态和第一释放状态之间切换，第二制动器被构造为响应于凸轮装置旋转90度而在第二约束状态和第二释放状态之间切换。

在一些示例实施例中，凸轮装置包括：第一凸轮，被构造为在第一约束状态和第一释放状态之间切换第一制动器；第二凸轮，被构造为在第二约束状态和第二释放状态之间切换第二制动器。

在一些示例实施例中，第一凸轮和第二凸轮被构造为执行单一的刚体运动。

在一些示例实施例中，第一凸轮和第二凸轮彼此正交。

在一些示例实施例中，第一制动器和第二制动器均包括：一对钳子，被构造为关于单个旋转中心而旋转；一对延伸部分，分别从所述一对钳子延伸，其中，第一凸轮在第一制动器的所述一对延伸部分之间，第二凸轮在第二制动器的所述一对延伸部分之间。

在一些示例实施例中，第一制动器和第二制动器均还包括：弹性构件，被构造为提供用于使所述一对钳子沿相反的方向旋转的弹性力。

一些示例实施例涉及一种运动辅助设备。

在一些示例实施例中，运动辅助设备包括：驱动源，被构造为产生动力；第一支撑构件，被构造为支撑用户的第一部分；第二支撑构件，被构造为支撑用户的第二部分；动力传输框架，连接到第二支撑构件，动力传输框架被构造为相对于第一支撑构件旋转；动力传输装置，被构造为将动力传输到动力传输框架，动力传输装置包括：输入侧齿轮传动装置，包括第一动力输入端和多个第一动力输出端，第一动力输入端被构造为基于动力来运行；输出侧齿轮传动装置，包括第二动力输出端和多个第二动力输入端，所述多个第二动力输入端均被构造为基于从所述多个第一动力输出端中的各自的一个接收的动力来运行，第二动力输出端被构造为将动力传输到动力传输框架；制动器装置，被构造为阻碍通过连接所述多个第一动力输出端和所述多个第二动力输入端的两个动力传输路径中的一个的动力传输。

一些示例实施例涉及一种控制运动辅助设备的方法。

在一些示例实施例中，所述方法包括：感测用户的运动信息；基于运动信息，将动力传输装置的多个动力传输路径中的一个动力传输路径选择作为选择的动力传输路径；通过选择的动力传输路径传输动力。

在一些示例实施例中，所述方法还包括：基于运动信息确定运动任务，其中，选择的步骤基于运动任务，选择的步骤包括：如果运动任务对应于水平步行，则将所述多个动力传输路径中具有低减速比的动力传输路径选择作为选择的动力传输路径；如果运动任务对应于斜坡步行、站立和坐下，则将所述多个动力传输路径中具有高减速比的动力传输路径选择作为选择的动力传输路径。

在一些示例实施例中，所述方法还包括基于运动信息确定期望的扭矩水平，其中，选择的步骤基于期望的扭矩水平，选择的步骤包括：如果期望的扭矩水平小于设置的扭矩，则将所述多个动力传输路径中具有低减速比的动力传输路径选择作为选择的动力传输路径；如果期望的扭矩水平大于或等于设置的扭矩，则将所述多个动力传输路径中具有高减速比的动力传输路径选择作为选择的动力传输路径。

一些示例实施例涉及一种动力传输装置。

在一些示例实施例中，动力传输装置包括：第一齿轮传动装置，包括第一输入齿轮和多个第一输出齿轮；第二齿轮传动装置，包括第二输出齿轮和多个第二输入齿轮，所述多个第二输入齿轮和所述多个第一输出齿轮被构造为通过所述多个第一输出齿轮和所述多个第二输入齿轮之间的多个传输路径中的选择的传输路径连接，所述多个传输路径中的每一个传输路径具有与传输路径有关的不同的齿轮比。

在一些示例实施例中，动力传输装置还包括：凸轮，连接到制动装置，其中，凸轮被构造为在第一位置和第二位置之间旋转，第一位置是制动装置与所述多个第二输入齿轮中的第一第二输入齿轮啮合并从所述多个第二输入齿轮中的第二第二输入齿轮分离的位置，第二位置是制动装置从所述多个第二输入齿轮中的第一第二输入齿轮分离并与所述多个第二输入齿轮中的第二第二输入齿轮啮合的位置。

一些示例实施例涉及一种运动辅助设备。

在一些示例实施例中，运动辅助设备包括：动力传输装置，动力传输装置被构造为向用户的一部分提供辅助力；传感器，被构造为感测与用户的运动有关的运动信息；控制器，被构造为基于运动信息确定运动任务和期望的扭矩水平中的一个或多个，并通过基于运动任务和期望的扭矩水平中的所述一个或多个控制凸轮移动到第一位置和第二位置中的一个来调整辅助力。

示例实施例的另外的方面部分地将在以下的描述中进行阐述，部分地通过该描述将是清楚的或者可通过公开的实践而获知。

附图说明

通过下面结合附图对示例实施例进行的详细描述，这些和/或其它方面将变得清楚且更易于理解，在附图中：

图1是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的框图；

图2是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的框图；

图3是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的示图；

图4是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的立体图；

图5是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的内部结构的立体图；

图6是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的分解立体图；

图7是示出根据至少一个示例实施例的当动力传输装置通过第一动力传输路径传输动力时的制动器模块的状态的分解立体图；

图8是示出根据至少一个示例实施例的当动力传输装置通过第二动力传输路径传输动力时的制动器模块的状态的分解立体图；

图9是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的示图；

图10是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的示图；

图11是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的示图；

图12是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的框图；

图13至图16是示出根据至少一个示例实施例的控制包括动力传输装置的运动辅助设备的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述一些示例实施例。对于分配给图中元件的参考标号，应注意的是，即使在不同的图中示出相同的元件，在任何可能的情况下，相同的元件也将由相同的参考标号所指示。此外，在示例实施例的描述中，当认为公知的现有结构或功能的详细描述会导致本公开的解释变模糊时，将省略公知的现有结构或功能的详细描述。

然而，应理解，不意在将本公开限制于公开的具体示例实施例。相反，示例实施例将覆盖落入示例实施例的范围内的所有修改、等同物和替代物。贯穿附图的描述，相同的参考标号指示相同的元件。

另外，在此可使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等术语来描述组件。这些术语均不用于限定相应组件的本质、次序或顺序，而仅用于将相应组件与其他组件区分开。应注意，如果在说明书中描述一个组件“连接到”、“结合到”或“接合到”另一组件，则虽然第一组件可直接“连接到”、“结合到”或“接合到”组件，但第三组件可“连接在”、“结合在”或“接合在”第一组件与第二组件之间。

在此使用的术语仅是描述具体实施例的目的，而不意在限制具体实施例。除非上下文另有清楚地指示，否则如在此使用的单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当在此使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

还应注意，在一些可选的实施方式中，示出的功能/作用可不以图中示出的顺序出现。例如，连续示出的两幅图根据涉及的功能/作用，实际上可基本上同时执行或者有时可按照相反的顺序执行。

图1是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的框图。

参照图1，动力传输装置10可将从驱动源11接收的动力传输到动力传输构件12，其中，驱动源11连接到动力输入端，动力传输构件12连接到动力输出端。动力传输装置10可包括多个动力传输路径P1和P2，动力传输装置10通过多个动力传输路径P1和P2中的一个动力传输路径将从驱动源11接收的动力传输到动力传输构件12。动力传输装置10可包括输入侧齿轮传动装置101、输出侧齿轮传动装置102和制动器模块103，其中，输入侧齿轮传动装置101以包括单个动力输入端和两个动力输出端的3端口系统而设置，输出侧齿轮传动装置102以包括两个动力输入端和单个动力输出端的3端口系统而设置，制动器模块103被构造为阻碍将通过多个动力传输路径P1和P2中的一个动力传输路径而传输的动力。

多个动力传输路径P1和P2中的第一动力传输路径P1可具有与第二动力传输路径P2的减速比不同的减速比，例如，相对高的减速比。在这个示例中，通过第一动力传输路径P1传输动力的状态被称为“高减速比模式”或“低速模式”，通过第二动力传输路径P2传输动力的状态被称为“低减速比模式”或“高速模式”。制动器模块103可改变动力传输装置10的动力传输路径，因而能够选择适于情况的减速比。

当与具有单个动力传输路径(即，一直具有相同的减速比)的动力传输装置相比时，被构造为通过控制驱动源的每分转数(rpm)来调整速度(即，被构造为实现“低速模式”和“高速模式”)的上面的结构可获得各种优点。

例如，在大扭矩需要被施加到动力传输构件12的情况下，动力传输装置10可通过第一动力传输路径P1在“高减速比模式”下运行。在这个示例中，使用高减速比传输动力。因此，可使用小和重量轻的马达作为驱动源11来产生大的扭矩。

此外，在动力传输构件12需要高速运行的情况下，动力传输装置10可通过第二动力传输路径P2在“高速模式”下运行。在这个示例中，使用低减速比传输动力。因此，虽然驱动源11以相对低的rpm运行，但是动力传输构件12可高速运行。在使用马达作为驱动源11的情况下，马达的rpm可降低，因此马达的逆电动势所引起的压降可被降低，这可使用具有相对小容量的电池来确保操作，从而小型化和轻量化可被实现。此外，随着马达的rpm降低，由动力传输装置10的啮合组件所产生的噪声可被减少。

与此同时，使用动力传输构件12的与被施加到动力传输构件12的外动力有关的移动，施加到动力传输构件12的外动力可被感测。响应于动力传输装置10在“低速比模式”下运行，动力传输装置10的反向可驱动性可增加。因此，感测包括动力传输装置10的整个产品(例如，运动辅助设备)的运行状态或使用运动辅助设备的用户的运动状态的能动力可提高。

如上所述，动力传输装置10可通过多个动力传输路径P1和P2中的一个动力传输路径而选择性地传输动力。因此，可使用动力传输装置10选择适于情况的减速比。

图2是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的框图，图3是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的示图，图4是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的立体图，图5是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的内部结构的立体图，图6是示出根据至少一个示例实施例的动力传输装置的分解立体图。

参照图2至图6，动力传输装置10可将从驱动源11接收的动力传输到动力传输构件12。动力传输装置10可包括壳体100、输入侧齿轮传动装置101、输出侧齿轮传动装置102、第一连接体P11、第二连接体P21、制动器模块103、操作器104和动力传输构件引导件105。

壳体100可被构造为收容输入侧齿轮传动装置101、输出侧齿轮传动装置102、制动器模块103、第一连接体P11和第二连接体P21。壳体100可包括形成动力传输装置10的外观的上壳体1001和下壳体1002。

例如，被构造为将动力传输到动力传输装置10的驱动源11可被布置在壳体100中。例如，如在图6中所示，诸如马达的驱动源11可被布置在下壳体1002的一侧，被构造为向驱动源11提供电力的电力输入线路11a可穿透下壳体1002并连接到驱动源11。

输入侧齿轮传动装置101可具有包括输入侧太阳齿轮1011、输入侧行星齿轮1012、输入侧托架1013和输入侧环形齿轮1014的行星齿轮结构。

输入侧太阳齿轮1011可用作输入侧齿轮传动装置101的动力输入端。输入侧太阳齿轮1011可从驱动源11接收动力，并将动力传输到输入侧行星齿轮1012。输入侧太阳齿轮1011可被布置在行星齿轮结构的中心，并连接到例如驱动源11的旋转轴。与此同时，图6示出驱动源11被布置在壳体100中的情况。然而，与图6不同，在驱动源11被布置在壳体100的外部的情况下，输入侧太阳齿轮1011可连接到连接于驱动源11的另一旋转体，并间接连接到驱动源11以从驱动源11接收动力。

输入侧行星齿轮1012可与输入侧太阳齿轮1011的外圆周表面和输入侧环形齿轮1014的内圆周表面啮合。输入侧行星齿轮1012可连接到输入侧太阳齿轮1011的外圆周表面，因而使用从输入侧太阳齿轮1011接收的动力执行自转(rotation)或公转(revolution)。在这个示例中，可关于输入侧太阳齿轮1011的旋转中心执行输入侧行星齿轮1012的“公转”。为了动力传输装置10的稳定运行，多个输入侧行星齿轮1012可被布置为按放射形式关于输入侧太阳齿轮1011的旋转中心以相同的角度彼此隔开。图6示出总共三个输入侧行星齿轮1012被布置为以120度的间隔彼此隔开的状态。

输入侧托架1013可连接到输入侧行星齿轮1012的旋转轴，并关于输入侧太阳齿轮1011的旋转中心而旋转。输入侧托架1013可以以输入侧行星齿轮1012的公转速度旋转。也就是说，响应于输入侧行星齿轮1012执行公转运动，输入侧托架1013旋转。输入侧托架1013可包括用于将动力传输到输出侧太阳齿轮1021的结构(例如，沿着输入侧托架1013的外圆周表面形成的外齿)。与此同时，图6示出输入侧托架1013通过齿轮形状的第一连接体P11间接连接到输出侧太阳齿轮1021的情况。然而，与图6不同，第一连接体P11可以是被设置为另一形状的动力传输构件，例如，连接输入侧托架1013和输出侧太阳齿轮1021的同步带。在不使用第一连接体P11的情况下，输入侧托架1013还可直接连接到输出侧太阳齿轮1021。

如在图6中所示，第一连接体P11可以是例如被构造为将输入侧托架1013的旋转运动完好地传输到输出侧太阳齿轮1021的理想齿轮。在另一示例中，第一连接体P11可以是包括具有不同直径的两套外齿的复式齿轮，而两套外齿被构造为分别与输入侧托架1013和输出侧太阳齿轮1021啮合。在这个示例中，第一连接体P11可改变输入侧托架1013的旋转运动的速度，并将改变速度的旋转运动输出到输出侧太阳齿轮1021。

输入侧环形齿轮1014可以是被构造为围绕输入侧行星齿轮1012的外侧的环形的齿轮，并包括内圆周表面，其中，在内圆周表面上形成与输入侧行星齿轮1012的外圆周表面上形成的齿啮合的内齿。除内齿外，输入侧环形齿轮1014还可包括用于将动力传输到输出侧环形齿轮1024的结构(例如，沿输入侧环形齿轮1014的外圆周表面形成的外齿)。与此同时，图6示出输入侧环形齿轮1014通过齿轮形状的第二连接体P21间接连接到输出侧环形齿轮1024的情况。然而，与图6不同，第二连接体P21可以是被设置为另一形状的动力传输构件(例如，连接输入侧环形齿轮1014和输出侧环形齿轮1024的同步带)。在不使用第二连接体P21的情况下，输入侧环形齿轮1014可直接连接到输出侧环形齿轮1024。

如在图6中所示，第二连接体P21可以例如是包括具有不同直径的两套外齿的复式齿轮，两套外齿被构造为分别与输入侧环形齿轮1014和输出侧环形齿轮1024啮合。在这个示例中，第二连接体P21可改变输入侧环形齿轮1014的旋转运动的速度，并将改变速度的旋转运动输出到输出侧环形齿轮1024。在另一示例中，第二连接体P21可以是被构造为将输入侧环形齿轮1014的旋转运动完好地传输到输出侧太阳齿轮1021的理想齿轮。

输入侧行星齿轮1012的公转运动可使输入侧托架1013旋转，输入侧行星齿轮1012的自转运动可使输入侧环形齿轮1014旋转。因此，输入侧托架1013和输入侧环形齿轮1014可用作输入侧齿轮传动装置101的两个动力输出端。

输出侧齿轮传动装置102可具有包括输出侧太阳齿轮1021、输出侧行星齿轮1022、输出侧托架1023和输出侧环形齿轮1024的行星齿轮结构。除非另有提到，否则关于输入侧齿轮传动装置101的构造的描述可应用于输入侧齿轮传动装置102的构造。因此，为了清楚将省略重复的描述。

输出侧太阳齿轮1021和输出侧环形齿轮1024可用作输出侧齿轮传动装置102的动力输入端。输出侧太阳齿轮1021和输出侧环形齿轮1024可分别连接到输入侧托架1013和输入侧环形齿轮1014，并将动力传输到输出侧行星齿轮1022。

输出侧太阳齿轮1021可用作输出侧齿轮传动装置102的多个动力输入端中的一个。输出侧太阳齿轮1021可从输入侧齿轮传动装置101接收动力，并将动力传输到输出侧行星齿轮1022。输出侧太阳齿轮1021可被布置在至少一个输出侧行星齿轮1022的公转中心。例如，可以以具有第一外齿和第二外齿的复式齿轮的形式设置输出侧太阳齿轮1021，其中，第一外齿被构造为使用从输入侧托架1013接收的动力运行，第二外齿被构造为与输出侧行星齿轮1022啮合，第二外齿具有比第一外齿更小的直径。

与输出侧太阳齿轮1021类似，输出侧环形齿轮1024可用作输出侧齿轮传动装置102的多个动力输入端中的一个。输出侧环形齿轮1024可从输入侧环形齿轮1014接收动力，并将动力传输到输出侧行星齿轮1022。除与输出侧行星齿轮1022啮合的内齿之外，输出侧环形齿轮1024可包括使用从输入侧环形齿轮1014接收的动力运行的结构(例如，在输出侧环形齿轮1024的外圆周表面形成的外齿)。

输出侧行星齿轮1022可与输出侧太阳齿轮1021和输出侧环形齿轮1024啮合。输出侧行星齿轮1022可使用从输出侧太阳齿轮1021或输出侧环形齿轮1024接收的动力执行自转或公转。在这个示例中，可关于输出侧太阳齿轮1021的旋转中心执行输出侧行星齿轮1022的“公转”。

输出侧托架1023可连接到输出侧行星齿轮1022的旋转轴，并关于输出侧太阳齿轮1021的旋转中心而旋转。输出侧托架1023可以以输出侧行星齿轮1022的公转速度旋转。因此，输出侧托架1023可用作输出侧齿轮传动装置102的单个动力输出端。

如上所述，动力传输装置10可包括从驱动源11接收动力并将动力传输到动力传输构件12的两个动力传输路径P1和P2。

第一动力传输路径P1可以是顺序连接驱动源11、输入侧太阳齿轮1011、输入侧行星齿轮1012、输入侧托架1013、输出侧太阳齿轮1021、输出侧行星齿轮1022、输出侧托架1023和动力传输构件12的动力传输路径。

第二动力传输路径P2可以是顺序连接驱动源11、输入侧太阳齿轮1011、输入侧行星齿轮1012、输入侧环形齿轮1014、输出侧环形齿轮1024、输出侧行星齿轮1022、输出侧托架1023和动力输出构件12的动力传输路径。

在上面的配置中，由于行星齿轮结构，当与第二动力传输路径P2相比时，第一动力传输路径P1可具有高的减速比。

制动器模块103可包括第一制动器1031、第二制动器1032和凸轮模块1033，其中，第一制动器1031被构造为阻碍将通过第一动力传输路径P1传输的动力，第二制动器1032被构造为阻碍将通过第二动力传输路径P2传输的动力，凸轮模块1033可被构造为改变第一制动器1031和/或第二制动器1032的状态。

第一制动器1031可与包括在第一动力传输路径P1中的多个组件中的未与第二动力传输路径P2共享的一个组件(例如，输入侧托架1013、第一连接体P11和输出侧太阳齿轮1021)啮合，因而阻碍将通过第一动力传输路径P1传输的动力。输入侧托架1013、第一连接体P11和输出侧太阳齿轮1021可被共同地称为“第一动力传输元件”。例如，响应于输入侧托架1013因第一制动器1031运行而被固定，输入侧行星齿轮1012可不再执行公转操作，而执行自转。因此，被传输到输入侧行星齿轮1012的动力可用于使输入侧环形齿轮1014和连接到输入侧行星齿轮1014的组件旋转。因此，第一制动器1031可被构造为通过第二动力传输路径P2传输动力。

第二制动器1032可与包括在第二动力传输路径P2中的多个组件中的未与第一动力传输路径P1共享的一个组件(例如，输入侧环形齿轮1014、第二连接体P21和输出侧环形齿轮1024)啮合，因而阻碍将通过第二动力传输路径P2传输的动力。输入侧环形齿轮1014、第二连接体P21和输出侧环形齿轮1024可被共同地称为“第二动力传输元件”。例如，响应于输入侧太阳齿轮1011在输入侧环形齿轮1014因第二制动器1032运行而被固定的状态下旋转，输入侧行星齿轮1012可同时执行公转和自转。因此，被传输到输入侧行星齿轮1012的动力可用于使输入侧托架1013和连接到输入侧托架1013的组件旋转。因此，第二制动器1032可被构造为通过第一动力传输路径P1传输动力。

基于凸轮模块1033的旋转角，第一制动器1031和第二制动器1032可分别防止第一动力传输元件和第二动力传输元件的旋转。

操作器104可被可旋转地布置在上壳体1001上，并连接到凸轮模块1033。用户可控制暴露在上壳体1001的外部的操作器140，以改变布置在壳体100中的凸轮模块1033的旋转角。操作器104可由用户手动控制，或通过被构造为控制动力传输装置10的控制器被自动控制。在其他示例实施例中，控制器可控制凸轮模块1033，而不是操作器104。

控制器可通过向附到操作器104或凸轮模块1033的驱动器(未示出)发送信号以命令驱动器使操作器104或凸轮模块1033旋转来控制操作器104或凸轮模块1033。

此外，虽然图6至图8描述凸轮模块1033旋转使得第一制动器1031和第二制动器1032选择性地与第一动力传输元件和第二动力传输元件中的各自的一个啮合以阻碍动力传输的示例实施例，但是示例实施例不限于此。

例如，在其他示例实施例中，凸轮模块1033可连接到第一连接体P11和第二连接体P21，并可选择性地分离连接体P11和连接体P21中的一个以停止动力传输，而不是与第一动力传输元件和第二动力传输元件中的一个啮合。因此，由于第一动力传输元件和第二动力传输元件被允许自由地自旋，较少的热量可被产生，因此动力损耗可降低。

图7是示出根据至少一个示例实施例的当动力传输装置通过第一动力传输路径传输动力时的制动器模块的状态的分解立体图，图8是示出根据至少一个示例实施例的当动力传输装置通过第二动力传输路径传输动力时的制动器模块的状态的分解立体图。

参照图7和图8，第一制动器1031可在“约束状态”下运行，以与布置在第一动力传输路径P1上的多个第一动力传输元件(例如，输入侧托架1013、第一连接体P11和输出侧太阳齿轮1021)中的至少一个啮合，或者在“释放状态”下运行，以不与多个第一动力传输元件中的任何一个啮合。

例如，第一制动器1031可包括被构造为关于单个旋转中心旋转的一对钳子和分别从一对钳子延伸的一对延伸部分。延伸部分可基于所述单个旋转中心沿分别与钳子突出的方向不同的方向延伸。也就是说，第一制动器1031可具有与剪刀类似的形状。在上面的结构中，随着一对延伸部分之间的距离减少，一对钳子之间的距离也可减少。在这个示例中，一对钳子可与输出侧太阳齿轮1021啮合，从而第一制动器1031可处于“约束状态”。相反地，随着一对延伸部分之间的距离增加，一对钳子之间的距离也可增加。在这个示例中，一对钳子可与输出侧太阳齿轮1021分离，从而第一制动器1031可处于“释放状态”。

第一制动器1031还可包括弹性构件，其中，弹性构件被构造为提供弹性力以沿相反的方向旋转一对钳子。例如，弹性构件可以是在外力未施加到第一制动器1031时减少一对钳子之间的距离的扭转弹簧。

类似地，第二制动器1032可在“约束状态”下运行，以与布置在第二动力传输路径P2上的多个第二动力传输元件(例如，输入侧环形齿轮1014、第二连接体P21和输出侧环形齿轮1024)中的至少一个啮合，或者在“释放状态”下运行，以不与多个第二动力传输元件中的任何一个啮合。除非另有提到，否则第一制动器1031的描述可应用到第二制动器1032，因此，为了清楚将省略重复的描述。

凸轮模块1033可包括被构造为切换第一制动器1031的状态的第一凸轮1033a和被构造为切换第二制动器1032的状态的第二凸轮1033b。

第一凸轮1033a可被布置在第一制动器1031的一对延伸部分之间，第二凸轮1033b可被布置在第二制动器1032的一对延伸部分之间。第一凸轮1033a和第二凸轮1033b可彼此交叉，并执行单一的刚体运动。在上面的结构中，第一制动器1031的状态可与第二制动器1032的状态相反。具体地，响应于第一制动器1031处于约束状态，第二制动器可处于释放状态。响应于第一制动器1031处于释放状态，第二制动器可处于约束状态。例如，响应于第一凸轮1033a和第二凸轮1033b彼此正交，每当凸轮模块1033的旋转角以90度的间隔改变时，第一制动器1031和第二制动器1032的状态可改变。

图9是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的示图。

参照图9，运动辅助设备1可由用户穿戴以辅助用户的运动。用户可对应于人、动物或机器人。然而，用户不限于此。虽然图9示出运动辅助设备1辅助用户的髋关节的运动的情况，但是运动辅助设备1还可辅助上身中的另一部分(例如，用户的手腕、肘部或肩膀)的运动或下身中的另一部分(例如，用户的脚腕或膝盖)的运动。运动辅助设备1可辅助用户的一部分的运动。以下，将对运动辅助设备1辅助人的髋关节的运动的情况进行描述。然而，示例实施例不限于此。

运动辅助设备1可包括驱动源11、电力输入线路11a、动力传输装置10、第一支撑构件13、第二支撑构件14、动力传输框架15和动力传输构件12，其中，驱动源11被构造为产生动力，电力输入线路11a被构造为从电源向驱动源11提供电力，动力传输装置10连接到驱动源11，第一支撑构件13被构造为支撑用户的第一部分(例如，腰部)，第二支撑构件14被构造为支撑用户的第二部分(例如，大腿)，动力传输框架15连接到第二支撑构件14并被构造为相对于第一支撑构件13旋转，动力传输构件12被构造为将动力从动力传输装置10传输到动力传输框架15。

在一些实施例中，如在图9中所示，驱动源11可被布置在动力传输装置10的壳体中。然而，示例实施例不限于此。

动力传输装置10可接收驱动源11所产生的动力，并通过动力传输构件12将动力传输到动力传输框架15，因而使动力传输框架15相对于第一支撑构件13旋转。动力传输构件12可以是例如电缆或带。

动力传输装置10可被固定到第一支撑构件13。动力传输装置10可被布置在第一支撑构件13的与用户的腰部的后侧的臀小肌对应的位置上。臀小肌对应于当相比于人的另一部分时带酒窝的空间。上面的布置可防止动力传输装置10的外部突起。因此，运动辅助设备1的整个体积可外部看起来小，用户的手臂可自由运动。

图10是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的示图。

参照图10，运动辅助设备2可包括动力传输装置20、第一支撑构件23、第二支撑构件24和动力传输框架25。

在不使用单独的动力传输构件的情况下，动力传输装置20可直接连接到动力传输框架25，以将动力传输到动力传输框架25。例如，如在图10中所示，被构造为用作动力传输装置20的最终输出端的输出侧托架2023可直接连接到动力传输框架25。在这个示例中，输出侧托架2023可被布置在位于第一支撑构件23和第二支撑构件24之间的关节(例如，髋关节)处。

图11是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的示图。

参照图11，运动辅助设备3可包括驱动源31、动力传输线31b、动力传输装置30、第一支撑构件33、第二支撑构件34和动力传输框架35。

如在图11中所示，驱动源31可被布置在动力传输装置30的壳体的外部。动力传输线31b可将驱动源31所产生的动力传输到动力传输装置30的输入侧太阳齿轮3011。动力传输线31b可以是例如软电缆或带，输入侧太阳齿轮3011可对应于输入侧太阳齿轮1011。

驱动源31可被固定到第一支撑构件33。驱动源31可被布置在第一支撑构件33的与用户的臀小肌对应的位置上。上面的布置可防止驱动源31的外部突起。因此，运动辅助设备3的整个体积可外部看起来小，用户的手臂可自由运动。

图12是示出根据至少一个示例实施例的包括动力传输装置的运动辅助设备的框图，图13至图16是示出根据至少一个示例实施例的控制包括动力传输装置的运动辅助设备的方法的流程图。

参照图12，运动辅助设备1可包括动力传输装置10、驱动源11、传感器16、控制器19，其中，动力传输装置10包括制动器模块103，传感器16被构造为感测与用户的运动有关的信息(以下，用户的运动信息)，控制器19被构造为基于由传感器16感测的运动信息控制驱动源11和制动器模块103。

控制器19可包括处理器和存储器(未示出)。

处理器可以是被实现为包括电路的硬件的数据处理装置，其中，该电路具有用于执行包括在存储在存储器中的计算机可读代码中的期望的操作的物理结构。例如，处理器可包括微处理器、中央处理器(CPU)、处理器核、多核处理器、多处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

存储器可以是非易失性存储器装置、易失性存储器装置、非暂时性存储介质或者上述装置中的两个或更多个的组合。例如，存储器可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁带、软盘和光记录介质。

如下面更加详细讨论的那样，计算机可读代码可将处理器配置为执行图13至图16中的一个或多个所示出的操作的专用计算机，使得处理器被配置为：基于由传感器16感测的运动信息确定用户正在执行的运动任务和与其有关的期望的扭矩水平中的一个或多个，并通过基于运动任务和期望的扭矩水平中一个或多个控制凸轮1033移动到第一位置和第二位置中的一个来调整运动辅助设备1所提供的辅助力。

参照图13，一种控制运动辅助设备的方法可包括感测用户的运动信息的操作90、将多个动力传输路径中的一个确定为必要路径的操作91以及通过必要路径传输动力的操作92。

在操作90，传感器16可感测用户的运动信息，并将运动信息传输到控制器19。传感器16可以是被配置为感测用户的运动信息的任何传感器。例如，运动信息可包括：施加到用户的身体或构成运动辅助设备1的组件的力、压力或扭矩，用户的身体或构成运动辅助设备1的组件与地面之间的角，用户的身体或构成运动辅助设备1的组件的速度或加速度，用户的关节或运动辅助设备1的旋转角、角速度或角加速度。例如，传感器16可包括以下项中的至少一个：被附到用户的身体或构成运动辅助设备1的组件的力传感器、压力传感器、扭矩传感器、应变仪、肌电图(EMG)传感器、惯性测量单元(IMU)、编码器、加速度计和陀螺仪。

在操作91，控制器19可基于由传感器16感测的运动信息，将包括在动力传输装置中的多个动力传输路径中的一个确定为期望的动力传输路径。例如，控制器19可基于运动信息确定第一动力传输路径P1和第二动力传输路径P2中的哪个是期望的动力传输路径。

在操作92，控制器19可控制制动器模块103，以使动力传输装置能够通过期望的动力传输路径传输动力。

参照图13和图14，在一些示例实施例中，图13的操作91可包括确定用户的运动任务的操作911以及基于确定的运动任务确定必要路径的操作912和操作913。

在操作911，控制器19可基于由传感器16感测的运动信息，确定用户的运动任务。例如，传感器16可包括附到用户的腿的IMU。响应于由传感器16测量的值的模式与对应于水平步行的设置的模式类似，控制器19可将用户的运动任务确定为对应于水平步行。然而，操作911不限于此。

在操作912，响应于确定的运动任务对应于需要相对快的速度而非相对大的扭矩的任务(如水平步行)，控制器19可将动力传输装置的期望的动力传输路径确定为具有低减速比的动力传输路径(例如，第二动力传输路径P2)。

在操作913，响应于确定的运动任务对应于需要求相对大的扭矩而非相对快的速度的任务(如斜坡步行、站立或坐下)，控制器19可将动力传输装置的必要动力传输路径确定为具有高减速比的动力传输路径(例如，第一动力传输路径P1)。

参照图13和图15，在其他示例实施例中，图13的操作91可包括确定将被提供给用户的必要扭矩的操作915、确定所确定的必要扭矩是否小于设置的扭矩的操作916以及基于操作916的结果的确定期望的动力传输路径的操作917和操作918。

在操作915，控制器19基于由传感器16感测的运动信息确定必要扭矩。例如，传感器16可包括布置在运动辅助设备1的支撑构件和用户的身体之间的压力传感器。控制器19可将必要扭矩确定为与由传感器16感测的压力成比例的值。在另一示例中，控制器19基于由传感器16感测的运动信息确定用户的运动任务，并基于确定的运动任务确定必要扭矩。然而，操作915不限于此。

在操作917，响应于确定的必要扭矩小于设置的扭矩，控制器19可将动力传输装置的期望的动力传输路径确定为具有低减速比的动力传输路径(例如，第二动力传输路径P2)。

在操作918，响应于确定的必要扭矩大于或等于设置的扭矩，控制器19可将动力传输装置的期望的动力传输路径确定为具有高减速比的动力传输路径(例如，第一动力传输路径P1)。

参照图16，图13的操作92可包括确定动力传输装置的当前路径是否匹配必要路径的操作921以及基于操作921的结果切换制动器模块的状态的操作922。

在操作921，控制器19可基于制动器模块103的状态(例如，制动器模块103的凸轮模块1033的旋转角)，确定与动力传输装置当前传输动力的当前路径对应的动力传输路径。响应于当前路径不匹配期望的动力传输路径，控制器19可通过使凸轮模块1033旋转来切换制动器模块103的状态，使得动力传输装置的动力传输路径可与期望的动力传输路径相同。

以上已经描述了一些示例实施例。然而，应理解的是，可对这些示例实施例进行各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序被执行和/或如果在所描述的系统、构架、装置或电路中的组件以不同的方式进行组合和/或由其它元件或它们的等同物替换或补充，则可获得合适的结果。因此，其它实现方式落入权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种动力传输装置，包括：

输入侧齿轮传动装置，包括第一动力输入端和多个第一动力输出端；

输出侧齿轮传动装置，包括第二动力输出端和多个第二动力输入端，所述多个第二动力输入端被构造为分别基于从输入侧齿轮传动装置的所述多个第一动力输出端接收的动力来运行；

制动器装置，被构造为阻碍通过分别连接所述多个第一动力输出端和所述多个第二动力输入端的多个动力传输路径中的一个动力传输路径的动力传输；

其中，输入侧齿轮传动装置包括：

输入侧太阳齿轮，输入侧太阳齿轮是第一动力输入端；

输入侧行星齿轮，连接到输入侧太阳齿轮的外圆周表面，输入侧行星齿轮被构造为基于从输入侧太阳齿轮接收的动力而旋转；

输入侧托架和输入侧环形齿轮，均连接到输入侧行星齿轮，输入侧托架和输入侧环形齿轮均为所述多个第一动力输出端中的一个；

其中，输出侧齿轮传动装置包括：

输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮，分别连接到输入侧托架和输入侧环形齿轮，输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮均为所述多个第二动力输入端中的一个；

输出侧行星齿轮，被构造为与输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮啮合；

输出侧托架，连接到输出侧行星齿轮的旋转轴，输出侧托架为第二动力输出端；

其中，输出侧太阳齿轮包括：复式齿轮，具有第一外齿和第二外齿，其中，第一外齿被构造为与输出侧行星齿轮啮合，第二外齿被构造为接收从输入侧托架传输的动力，第二外齿具有比第一外齿大的直径。

2.如权利要求1所述的动力传输装置，还包括：

第一连接体，被构造为连接输入侧托架和输出侧太阳齿轮。

3.如权利要求1所述的动力传输装置，其中，输入侧环形齿轮具有内齿和外齿，其中，内齿被构造为与输入侧行星齿轮啮合，外齿被构造为将动力传输到输出侧环形齿轮。

4.如权利要求1所述的动力传输装置，还包括：

第二连接体，被构造为连接输入侧环形齿轮和输出侧环形齿轮。

5.如权利要求1所述的动力传输装置，其中，制动器装置包括：

第一制动器，被构造为阻碍通过所述多个动力传输路径中的第一动力传输路径的动力传输；

第二制动器，被构造为阻碍通过所述多个动力传输路径中的第二动力传输路径的动力传输。

6.如权利要求5所述的动力传输装置，其中，第一制动器被构造为在第一约束状态和第一释放状态中的一个状态下运行，第一约束状态是第一制动器被构造为与第一动力传输路径上布置的多个第一动力传输元件中的至少一个第一动力传输元件啮合的状态，第一释放状态是第一制动器从所述多个第一动力传输元件分离的状态，其中，所述多个第一动力传输元件不被第二动力传输路径共享，

第二制动器被构造为在第二约束状态和第二释放状态中的一个状态下运行，第二约束状态是第二制动器被构造为与第二动力传输路径上布置的多个第二动力传输元件中的至少一个第二动力传输元件啮合的状态，第二释放状态是第二制动器从所述多个第二动力传输元件分离的状态，其中，所述多个第二动力传输元件不被第一动力传输路径共享。

7.如权利要求6所述的动力传输装置，其中，制动器装置还包括：

凸轮装置，被构造为：

响应于第一制动器在第一约束状态下运行，使第二制动器能够在第二释放状态下运行，

响应于第一制动器在第一释放状态下运行，使第二制动器能够在第二约束状态下运行。

8.如权利要求7所述的动力传输装置，其中，第一制动器被构造为响应于凸轮装置旋转90度而在第一约束状态和第一释放状态之间切换，第二制动器被构造为响应于凸轮装置旋转90度而在第二约束状态和第二释放状态之间切换。

9.如权利要求7所述的动力传输装置，其中，凸轮装置包括：

第一凸轮，被构造为在第一约束状态和第一释放状态之间切换第一制动器；

第二凸轮，被构造为在第二约束状态和第二释放状态之间切换第二制动器。

10.如权利要求9所述的动力传输装置，其中，第一凸轮和第二凸轮被构造为执行单一的刚体运动。

11.如权利要求9所述的动力传输装置，其中，第一凸轮和第二凸轮彼此正交。

12.如权利要求9所述的动力传输装置，其中，第一制动器和第二制动器均包括：

一对钳子，被构造为关于单个旋转中心而旋转；

一对延伸部分，分别从所述一对钳子延伸，其中，

第一凸轮在第一制动器的所述一对延伸部分之间，

第二凸轮在第二制动器的所述一对延伸部分之间。

13.如权利要求12所述的动力传输装置，其中，第一制动器和第二制动器均还包括：

弹性构件，被构造为提供用于使所述一对钳子沿相反的方向旋转的弹力。

14.一种运动辅助设备，包括：

驱动源，被构造为产生动力；

第一支撑构件，被构造为支撑用户的第一部分；

第二支撑构件，被构造为支撑用户的第二部分；

动力传输框架，连接到第二支撑构件，动力传输框架被构造为相对于第一支撑构件旋转；以及，

如权利要求1-13中任一项所述的动力传输装置，被构造为将动力传输到动力传输框架，其中，第一动力输入端被构造为基于动力来运行并且第二动力输出端被构造为将动力传输到动力传输框架。

15.一种动力传输装置，包括：

第一齿轮传动装置，包括第一输入齿轮和多个第一输出齿轮；

第二齿轮传动装置，包括第二输出齿轮和多个第二输入齿轮，所述多个第二输入齿轮和所述多个第一输出齿轮被构造为通过所述多个第一输出齿轮和所述多个第二输入齿轮之间的多个传输路径中的选择的传输路径连接，所述多个传输路径中的每一个具有与传输路径有关的不同的齿轮比；

其中，第一齿轮传动装置包括：

输入侧太阳齿轮，输入侧太阳齿轮是第一输入齿轮；

输入侧行星齿轮，连接到输入侧太阳齿轮的外圆周表面，输入侧行星齿轮被构造为基于从输入侧太阳齿轮接收的动力而旋转；

输入侧托架和输入侧环形齿轮，均连接到输入侧行星齿轮，输入侧托架和输入侧环形齿轮均为所述多个第一输出齿轮中的一个；

其中，第二齿轮传动装置包括：

输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮，分别连接到输入侧托架和输入侧环形齿轮，输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮均为所述多个第二输入齿轮中的一个；

输出侧行星齿轮，被构造为与输出侧太阳齿轮和输出侧环形齿轮啮合；

输出侧托架，连接到输出侧行星齿轮的旋转轴，输出侧托架为第二输出齿轮；

其中，输出侧太阳齿轮包括：复式齿轮，具有第一外齿和第二外齿，其中，第一外齿被构造为与输出侧行星齿轮啮合，第二外齿被构造为接收从输入侧托架传输的动力，第二外齿具有比第一外齿大的直径。

16.如权利要求15所述的动力传输装置，还包括：

凸轮，连接到制动装置，凸轮被构造为在第一位置和第二位置之间旋转，第一位置是制动装置与所述多个第二输入齿轮中的第一第二输入齿轮啮合并从所述多个第二输入齿轮中的第二第二输入齿轮分离的位置，第二位置是制动装置从所述多个第二输入齿轮中的第一第二输入齿轮分离并与所述多个第二输入齿轮中的第二第二输入齿轮啮合的位置。

17.一种运动辅助设备，包括：

如权利要求16所述的动力传输装置，动力传输装置被构造为向用户的一部分提供辅助力；

传感器，被构造为感测与用户的运动有关的运动信息；

控制器，被构造为基于运动信息确定运动任务和期望的扭矩水平中的一个或多个，并通过基于运动任务和期望的扭矩水平中的所述一个或多个而控制凸轮移动到第一位置和第二位置中的一个位置来调整辅助力。

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