CN110170990B - 驱动模块 - Google Patents
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Abstract
可提供一种驱动模块,所述驱动模块包括:驱动源,位于用户的一侧并被构造成传递动力;输入侧旋转体,结合到驱动源并被构造成能够旋转;第一减速器和第二减速器,被构造成分别利用通过输入侧旋转体从驱动源接收的动力进行运转;第一止动器和第二止动器,被构造成选择性地使动力能够或者不能在输入侧旋转体与第一减速器和第二减速器的各自的输出端之间传递。
Description
本申请是于2015年4月7日提交到国家知识产权局的申请号为201510162252.9、发明名称为“驱动模块、运动辅助设备及控制运动辅助设备的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
示例性实施例涉及驱动模块、包括所述驱动模块的运动辅助设备和/或控制所述运动辅助设备的方法。
背景技术
随着社会迅速老龄化的来临,许多人正承受着关节问题带来的不便和/或痛苦,对能够使有关节问题的老人或病人不费力地行走的运动辅助设备的关注日益增加。此外,用于增强身体肌肉力量的运动辅助设备对于军事目的而言也会是有用的。
通常,用于协助身体下肢运动的运动辅助设备可包括置于用户躯干上的身体框架、结合到身体框架下侧以覆盖用户骨盆的骨盆框架、置于用户大腿上的股骨框架、置于用户小腿上的小腿肚框架和/或置于用户脚上的足框架。骨盆框架和股骨框架可通过髋关节部可旋转地连接,股骨框架和小腿肚框架可通过膝关节部可旋转地连接,而小腿肚框架和足框架可通过踝关节部可旋转地连接。
运动辅助设备可包括活动关节结构,该活动关节结构包括液压系统和/或驱动电机,以驱动每个关节部来提高用户的腿的肌肉力量。例如,用于传递驱动动力的两个单独的电机可分别设置在左髋关节部和右髋关节部处。
发明内容
至少一个示例性实施例涉及一种驱动模块。
根据示例性实施例,一种驱动模块包括:驱动源,位于用户的一侧并被构造成传递动力;输入侧旋转体,连接到驱动源并被构造成能够旋转;第一减速器和第二减速器,被构造成利用通过输入侧旋转体从驱动源接收的动力进行运转;第一止动器和第二止动器,被构造成选择性地使动力能够或者不能在输入侧旋转体与第一减速器和第二减速器的各自的输出端之间传递。
根据一些示例性实施例,第一减速器和第二减速器中的每个均可包括:行星齿轮,连接到输入侧旋转体的外周表面,并被构造成利用来自输入侧旋转体的动力进行以下运动中的至少一种:相对于行星齿轮的旋转轴旋转以及绕输入侧旋转体公转;行星架,连接到行星齿轮的旋转轴,并被构造成当行星齿轮绕输入侧旋转体公转时旋转;环形齿轮,包括内周表面,内周表面被构造成连接到行星齿轮;滑轮,被构造成作为所述第一减速器和第二减速器中的每个的输出端,滑轮包括于其上缠绕有动力传递构件的外周表面,其中,动力传递构件被构造成将动力从输入侧旋转体传递到被连接到驱动模块的另一构件。
根据一些示例性实施例,第一减速器的滑轮可被构造成连接到第一减速器的行星架并且当第一减速器的行星架旋转时旋转,第一止动器可被构造成选择性地连接到第一减速器的环形齿轮,以使第一减速器的环形齿轮能够旋转或者不能旋转。
根据一些示例性实施例,第一减速器的滑轮和第一减速器的行星架可被设置为一体,从而沿第一减速器的行星架的外周表面限定第一减速器的滑轮。
根据一些示例性实施例,第一减速器的环形齿轮可包括:第一子环形齿轮,包括齿,相对于环形齿轮的旋转方向,所述齿的沿第一方向的坡度比沿第二方向的坡度更陡;第二子环形齿轮,包括齿,所述齿的沿第一方向的坡度比沿第二方向的坡度更缓,第一止动器包括:第一子止动器,与第一子环形齿轮对应;第二子止动器,与第二子环形齿轮对应。
根据一些示例性实施例,第一减速器的滑轮可被构造成连接到第一减速器的环形齿轮并且当第一减速器的环形齿轮旋转时旋转,第一止动器可被构造成选择性地连接到第一减速器的行星架,以使第一减速器的行星齿轮能够公转或者不能公转。
至少一个示例性实施例涉及一种驱动模块。
根据示例性实施例,一种驱动模块包括:第一旋转体,连接到驱动源,并被构造成传递动力;第二旋转体,与第一旋转体接合,并被构造成能够旋转;第三旋转体,与第二旋转体接合,并被构造成能够旋转;第四旋转体,连接到第二旋转体的旋转轴,并被构造成当第二旋转体绕第一旋转体公转时旋转;第五旋转体,与第一旋转体接合,并被构造成进行旋转;第六旋转体,与第五旋转体接合,并被构造成进行旋转;第七旋转体,连接到第五旋转体的旋转轴,并被构造成当第五旋转体绕第一旋转体公转时旋转。
根据一些示例性实施例,所述驱动模块还包括:第一止动器,被构造成选择性地连接到第三旋转体和第四旋转体中的至少一个;第二止动器,被构造成选择性地连接到第六旋转体和第七旋转体中的至少一个。
至少一个示例性实施例涉及一种运动辅助设备。
根据示例性实施例,一种运动辅助设备包括:固定构件,被构造成能够被固定到用户;驱动模块,位于固定构件的一侧,驱动模块包括被构造成传递动力的驱动源、被构造成基于从驱动源接收的动力进行运转的第一减速器和被构造成基于从驱动源接收的动力进行运转的第二减速器;第一关节构件和第二关节构件,被构造成协助各个旋转运动;第一动力传递构件,被构造成在第一减速器的输出端和第一关节构件之间传递动力;第二动力传递构件,被构造成在第二减速器的输出端和第二关节构件之间传递动力;止动器模块,被构造成选择性地使动力能够或者不能在驱动源与第一关节构件和第二关节构件中的至少一个之间传递。
根据一些示例性实施例,止动器模块可包括:第一止动器,被构造成与第一减速器的一部分接合,并被构造成选择性地使动力能够或者不能在驱动源与第一动力传递构件之间传递;第二止动器,被构造成与第二减速器的一部分接合,以选择性地使动力能够或者不能在驱动源与第二动力传递构件之间传递。
根据一些示例性实施例,第一减速器可包括连接到驱动源的第一行星齿轮、连接到第一行星齿轮的第一环形齿轮以及第一滑轮,第一滑轮被构造成作为第一减速器的输出端并且被第一动力传递构件缠绕,第二减速器可包括连接到驱动源的第二行星齿轮、连接到第二行星齿轮的第二环形齿轮以及第二滑轮,第二滑轮被构造成作为第二减速器的输出端并且被第二动力传递构件缠绕。
根据一些示例性实施例,第一动力传递构件和第二动力传递构件可相对于驱动模块彼此非对称地设置。
根据一些示例性实施例,当从运动辅助设备的各个侧部观看时,第一动力传递构件可以以交迭的方式设置在第一滑轮和第一关节构件之间,以能够使第一滑轮和第一关节构件具有相反的旋转方向,第二动力传递构件可以以非交迭的方式设置在第二滑轮和第二关节构件之间,以能够使第二滑轮和第二关节构件具有相同的旋转方向。
根据一些示例性实施例,第一滑轮可连接到第一减速器的第一行星架,并可被构造成当第一行星架旋转时旋转,第二滑轮可结合到第二减速器的第二行星架,并被构造成当第二行星架旋转时旋转,第一止动器可选择性地连接到第一环形齿轮,以使第一环形齿轮能够旋转或者不能旋转,第二止动器可选择性地与第二环形齿轮接合,以使第二环形齿轮能够旋转或者不能旋转。
根据一些示例性实施例,第一滑轮可与第一环形齿轮结合,并可被构造成当第一环形齿轮旋转时旋转,第二滑轮可与第二环形齿轮结合,并可被构造成当第二环形齿轮旋转时旋转,第一止动器可选择性地连接到第一减速器的第一行星架,以使第一行星架能够旋转或者不能旋转,第二止动器可选择性地与第二减速器的第二行星架结合,以使第二行星架能够旋转或者不能旋转。
根据一些示例性实施例,第一动力传递构件和第二动力传递构件可相对于驱动模块彼此对称地设置。
根据一些示例性实施例,第一滑轮和第一环形齿轮可被构造成执行单刚体运动,第一止动器可选择性地连接到第一减速器的第一行星架,并可被构造成使第一行星架能够旋转或不能旋转,第二滑轮和第二减速器的第二行星架可被构造成执行单刚体运动,第二止动器可选择性地连接到第二行星架,并可被构造成使第二行星架能够旋转或者不能旋转。
至少一个示例性实施例涉及运动辅助设备。
根据示例性实施例,一种运动辅助设备包括:固定构件,被构造成能够被固定到用户;驱动模块,包括被构造成传递驱动动力的驱动源以及连接到驱动源的第一减速器和第二减速器;第一关节构件和第二关节构件,被构造成分别基于来自驱动源的驱动动力协助用户双腿的各个旋转运动;第一动力传递构件,连接到第一减速器的输出端和第一关节构件;第二动力传递构件,连接到第二减速器的输出端和第二关节构件;第一止动器和第二止动器,分别被构造成使驱动源与第一关节构件之间的第一动力传递以及驱动源与第二关节构件之间的第二动力传递能够进行或者不能进行。
根据一些示例性实施例,当第一止动器和第二止动器在驱动源沿一个方向旋转的同时交替地操作时,第一关节构件和第二关节构件可交替地旋转,用户的双腿可交替地向前运动。
根据一些示例性实施例,当第一止动器和第二止动器在驱动源沿一个方向旋转时同时地操作时,第一关节构件和第二关节构件可沿相同的方向旋转,用户的双腿可同时向前或向后运动。
根据一些示例性实施例,当第一止动器和第二止动器不进行操作时,第一关节构件和第二关节构件可自由旋转。
至少一个示例性实施例涉及一种运动辅助设备。
根据示例性实施例,一种运动辅助设备包括:固定构件,被构造成固定到用户;驱动模块,位于固定构件的一侧,驱动模块包括被构造成传递驱动动力的驱动源、被构造成利用从驱动源接收的动力进行运转的第一减速器以及被构造成利用从驱动源接收的动力进行运转的第二减速器;第一支撑模构件和第二支撑构件,被构造成分别支撑用户的第一部分和用户的第二部分;第一动力传递构件,被构造成在第一减速器的输出端与第一支撑构件之间传递第一动力;第二动力传递构件,被构造成在第二减速器的输出端与第二支撑构件之间传递第二动力;止动器,被构造成使驱动源与第一支撑构件之间的第一动力传递以及驱动源与第二支撑构件之间的第二动力传递中的至少一种能够进行或者不能进行。
至少一个示例性实施例涉及一种控制运动辅助设备的方法。
根据示例性实施例,一种控制运动辅助设备的方法,其中,运动辅助设备包括被构造成固定到用户的固定构件、驱动源以及被构造成分别基于来自驱动源的动力协助用户的第一部分的旋转运动和用户的第二部分的旋转运动的第一关节构件和第二关节构件,所述方法包括:通过使驱动源沿一个方向旋转,向连接到驱动源的第一减速器和第二减速器传递动力;将第一止动器选择性地连接到第一减速器的一部分,以使旋转动力能够或者不能在驱动源与第一关节构件之间传递;将第二止动器选择性地连接到第二减速器的一部分,以使旋转动力能够或者不能在驱动源与第二关节构件之间传递。
根据一些示例性实施例,可交替地执行选择性地连接第一止动器和选择性地连接第二止动器的操作。
根据一些示例性实施例,可同时执行选择性地连接第一止动器和选择性地连接第二止动器的操作。
根据一些示例性实施例,所述方法还包括:将第一止动器与第一减速器的所述一部分分开;将第二止动器与第二减速器的所述一部分分开。可同时执行分开第一止动器和分开第二止动器的操作。
将在下面的描述中部分地阐述示例性实施例的其他方面,部分将通过描述而明显,或者可通过本公开的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图对一些示例性实施例的描述,示例性实施例的这些和/或其他方面将会变得明显并更易于理解,在附图中:
图1是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的主视图;
图2是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的左视图;
图3是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的右视图;
图4是示出了根据示例性实施例的驱动模块的框图;
图5是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图;
图6是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图;
图7A示出了根据示例性实施例的从图1的前方观看时与第一支撑模块的向前的运动相关联的第一减速器的操作,图7B示出了根据示例性实施例的从图1的右侧观看时第一支撑模块50的向前的运动;
图8A示出了根据示例性实施例的当第二支撑模块进行向前的运动时从图1的前方观看时第二减速器的操作,图8B示出了根据示例性实施例的当第二支撑模块进行向前的运动时从图1的左侧观看时第二支撑模块的操作;
图9是示出了根据示例性实施例的环形齿轮和止动器的视图;
图10是示出了根据示例性实施例的环形齿轮和止动器的视图;
图11是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图;
图12是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图;
图13A示出了根据示例性实施例的从图1的前方观看时与第一支撑模块的向前的运动相关联的第一减速器的操作,图13B示出了根据示例性实施例的从图1的右侧观看时第一支撑模块的操作;
图14A示出了根据示例性实施例的从图1的前方观看时与第二支撑模块的向前的运动相关联的第二减速器的操作,图14B示出了根据示例性实施例的从图1的左侧观看时第二支撑模块的向前运动的操作;
图15是示出了根据示例性实施例的驱动模块的后视透视图;
图16是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图;
图17是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图;
图18是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图;
图19是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图;
图20A和图20B是示出了根据示例性实施例的当第一行星架和第二行星架彼此固定时驱动模块、第一支撑模块和第二支撑模块的操作的视图;
图21A和图21B是示出了根据示例性实施例的当施加驱动源的动力时驱动模块、第一支撑模块和第二支撑模块的操作的视图;
图22A和图22B是示出了根据示例性实施例的当阻断了驱动源的动力时驱动模块、第一支撑模块和第二支撑模块的操作的视图;
图23是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图;
图24是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图;
图25A和图25B是示出了根据示例性实施例的当第一环形齿轮和第二环形齿轮彼此固定时驱动模块、第一支撑模块和第二支撑模块的操作的视图;
图26A和图26B是示出了根据示例性实施例的当施加驱动源的动力时驱动模块、第一支撑模块和第二支撑模块的操作的视图;
图27A和图27B是示出了根据示例性实施例的当阻断了驱动源的动力时驱动模块、第一支撑模块和第二支撑模块的操作的视图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述各个示例性实施例。然而,示例性实施例可以以许多不同的形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的示例性实施例。更确切地,提供这些示例性实施例是为了使本公开将是彻底的和完整的,并将示例性实施例的范围完全传递给本领域的技术人员。在附图中,为了清楚起见,可夸大层和区域的厚度。
将理解的是,当元件被称为“在另一部件上”、“连接到另一部件”、“电连接到另一部件”或“结合到另一部件”时,该元件可直接在其他部件上、直接连接到其他部件、直接电连接到其他部件或直接结合到其他部件,或者可存在中间部件。相反,当部件被称为“直接在另一部件上”、“直接连接到另一部件”、“直接电连接到另一部件”或“直接结合到另一部件”时,不存在中间部件。如在此所使用的,术语“和/或”包括列出的相关项中的一个或更多个的任意和全部组合。
将理解的是,虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在此可用于描述不同的元件、部件、区域、层和/或部分等,但这些元件、部件、区域、层和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层和/或部分与另一元件、另一部件、另一区域、另一层和/或另一部分区分开。例如,在不脱离示例性实施例的教导的情况下,第一元件、第一部件、第一区域、第一层和/或第一部分可被命名为第二元件、第二部件、第二区域、第二层和/或第二部分。
为便于描述如在附图中所示出的一个部件和/或特征与另一部件和/或特征或者与其他部件和/或特征的关系,在此可使用空间相关术语(诸如,“在……下方”、“在……下面”、“下部的”、“在……之上”、“上部的”等)来描述。将理解的是,除了附图中描绘的方位之外,空间相关术语还意图包括装置在使用或运转状态下的不同方位。
在此所使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的,而不是意图限制示例性实施例。如在此所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是,术语“包含”和/或“包括”(当在说明书中使用时)表明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件和/或它们的组。
除非另外限定,否则在此所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例性实施例所属领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义。还将理解的是,诸如那些在常用字典中定义的术语应解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义,并且除非在此特别限定,否则不应该以理想化的或过于正式的含义来进行解释。
现在将对附图中所示出的示例性实施例进行说明,其中,相同的标号可始终指示相同的部件。
以下将要描述的根据示例性实施例的运动辅助设备可利用单个驱动源同时驱动多个支撑模块。运动辅助设备可利用单个驱动源使所述多个支撑模块具有不同的相对位置。
根据示例性实施例,利用被构造成选择性地施加或阻碍在单个驱动源和所述多个支撑模块之间进行传递的动力的装置,所述多个支撑模块可具有不同的相对位置。
根据示例性实施例,通过对在单个驱动源和所述多个支撑模块之间进行传递的动力设置不同的传动比,所述多个支撑模块可具有不同的相对位置。
图1至图3示出了多个示例性实施例共用的运动辅助设备。图4至图14B示出了一些示例性实施例,这些示例性实施例包括被构造成选择性地施加或阻碍在单个驱动源和多个支撑模块之间进行传递的动力的装置。图15至图27B示出了一些示例性实施例,其中,对于在单个驱动源和多个支撑模块之间进行传递的动力设置了不同的传动比。以下,将参照附图描述示例性实施例。
图1是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的主视图,图2是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的左视图,图3是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的右视图。
参照图1至图3,运动辅助设备10可由用户穿戴着,以协助用户运动。
用户可对应于人、动物或机器人。然而,用户并不限于此。此外,虽然图1示出了运动辅助设备10协助用户大腿的运动,但运动辅助设备10还可协助用户上身的另一部分(例如,手、上臂或前臂)的运动,或者协助用户下身的另一部分(例如,脚或小腿)的运动。运动辅助设备10可协助用户的一部分的运动。
以下,将描述运动辅助设备10协助人的大腿的运动的情况。
运动辅助设备10包括固定构件20、驱动模块90、控制器30、第一动力传递构件40、第二动力传递构件60和多个支撑模块,所述多个支撑模块包括第一支撑模块50和第二支撑模块70。
固定构件20可固定到用户。固定构件20可与用户的外表面的至少一部分接触。固定构件20可被设置成覆盖用户的外表面。固定构件20可弯曲以顺应用户的接触表面。固定构件20可包括与用户接触的弯曲表面。例如,固定构件20可固定到用户的腰部一侧。
驱动模块90可将单个驱动源的动力传递至第一支撑模块50和第二支撑模块70。驱动模块90可设置在固定构件20的一侧。例如,参照图1,驱动模块90可设置在固定构件20的后侧。驱动模块90可设置在固定构件20的上侧。驱动模块90可被设置成与第一支撑模块50和第二支撑模块70分隔开。驱动模块90可相对于固定构件20设置在第一支撑模块50和第二支撑模块70的相对侧。根据前述结构,可减小将要设置在关节部上的产品的体积。然而,驱动模块90的位置并不限于此。稍后将详细描述驱动模块90。
控制器30可控制驱动模块90向第一支撑模块50和第二支撑模块70传递动力。控制器30可设置在固定构件20的一侧。例如,参照图1,控制器30可设置在固定构件20的后侧。控制器30可设置在固定构件20的上侧。然而,控制器30的位置并不限于此。
第一动力传递构件40可设置在驱动模块90和第一支撑模块50之间,第二动力传递构件60可设置在驱动模块90和第二支撑模块70之间。第一动力传递构件40可将动力从驱动模块90传递至第一支撑模块50,第二动力传递构件60可将动力从驱动模块90传递至第二支撑模块70。第一动力传递构件40和第二动力传递构件60可分别利用(例如)推力或拉力传递动力,或者利用摩擦力、张力或弹力传递动力。例如,第一动力传递构件40和第二动力传递构件60可分别包括(例如)金属丝(wire)、缆、绳、橡胶带、弹簧、皮带和链条。
例如,第一动力传递构件40和第二动力传递构件60的动力输入端可连接到驱动模块90,且第一动力传递构件40和第二动力传递构件60的动力输出端可分别连接到第一关节组件42和第二关节组件62,第一关节组件42连接到第一支撑模块50,第二关节组件62连接到第二支撑模块70。
第一关节组件42可在第一动力传递构件40和第一支撑模块50之间传递动力,且第二关节组件62可在第二动力传递构件60和第二支撑模块70之间传递动力。第一关节组件42可连接到第一动力传递构件40和第一支撑模块50,且第二关节组件62可连接到第二动力传递构件60和第二支撑模块70。
第一关节组件42包括第一关节构件44和第一连接构件46。
第一关节构件44可被构造成利用从第一动力传递构件40接收的动力旋转。第一关节构件44可设置在用户髋关节的一侧。第一关节构件44还可被称为“髋关节辅助构件”。
第一连接构件46可将第一关节构件44连接到第一支撑模块50。第一连接构件46的一侧可连接到第一关节构件44,第一连接构件46的另一侧可连接到第一支撑模块50。
第一连接构件46可被构造成利用第一关节构件44的扭矩旋转。第一连接构件46可通过单独的紧固构件而与第一关节构件44紧固,或者第一连接构件46和第一关节构件44可被设置成一体。
第一连接构件46的另一侧可铰链连接到第一支撑模块50。第一连接构件46的另一侧和第一支撑模块50可利用铰链连接结构彼此连接。铰链连接结构的铰链轴可与第一关节构件44的旋转轴交叉(intersect)。例如,铰链连接结构的铰链轴和第一关节构件44的旋转轴可彼此正交。因此,第一支撑模块50可通过铰链轴和旋转轴而相对于固定构件20执行双自由度运动。
类似于第一关节组件42,第二关节组件62包括第二关节构件64和第二连接构件66。为了简洁起见,将省略对第二关节构件64和第二连接构件66的详细描述。
第一动力传递构件40可将动力从驱动模块90传递至第一支撑模块50,第二动力传递构件60可将动力从驱动模块90传递至第二支撑模块70。
第一动力传递构件40和第二动力传递构件60可相对于驱动模块90彼此非对称地设置。
例如,第一动力传递构件40可按照从运动辅助设备的侧部观看时在驱动模块90和第一支撑模块50之间交迭的方式设置。相反,第二动力传递构件60可按照从运动辅助设备10的侧部观看时在驱动模块90和第二支撑模块70之间不交迭的方式设置。如图2所示,第一动力传递构件40可按“X”形设置,如图3所示,第二动力传递构件40可彼此平行地设置,例如,按“II”形设置。
参照图2,第一动力传递构件40的第一部分可连接到驱动模块90的上侧和第一支撑模块50的后部。第一动力传递构件40的第二部分可连接到驱动模块90的下侧和第一支撑模块50的前部。在本示例中,第一动力传递构件40的第一部分和第二部分可被设置成当从运动辅助设备10的侧部观看时彼此交叉。
参照图3,第二动力传递构件60的第一部分可连接到驱动模块90的上侧和第二支撑模块70的前部。第二动力传递构件60的第二部分可连接到驱动模块90的下侧和第二支撑模块70的后部。在本示例中,第二动力传递构件60的第一部分和第二部分可被设置成当从运动辅助设备10的侧部观看时彼此不交叉。第二动力传递构件60的第一部分和第二部分可彼此平行地设置。
因此,第一动力传递构件40能够使两个旋转体连接于此,以使两个旋转体具有不同的旋转方向,第二动力传递构件60能够使两个旋转体连接于此,以使两个旋转体具有相同的旋转方向。
第一动力传递构件40和第二动力传递构件60的设置并不限于此。第一动力传递构件40和第二动力传递构件60这两者都可被设置成使得各个动力传递构件的第一部分和第二部分彼此交叉地设置或者彼此不交叉地设置。
罩48可设置在第一动力传递构件40的一侧,以覆盖第一动力传递构件40的至少一部分,罩68可设置在第二动力传递构件60的一侧,以覆盖第二动力传递构件60的至少一部分。罩48和68可分别设置在固定构件20的两侧。第一动力传递构件40可穿过罩48而连接到第一支撑模块50,第二动力传递构件60可穿过罩68而连接到第二支撑模块70。罩48可防止或减少第一动力传动构件40的一部分对外暴露。罩68可防止第二动力传递构件60的一部分对外暴露。通过罩48和68,第一动力传递构件40和第二动力传递构件60可在用户穿着盖住罩48和68的衣物时不受衣物妨碍地操作。罩48和68可分别包括用于挂衣物腰带的挂槽。
管可分别设置在第一动力传递构件40和第二动力传递构件60的外部。管可引导第一动力传递构件40和第二动力传递构件60。管可分别设置在驱动模块90和第一支撑模块50之间以及驱动模块90和第二支撑模块70之间。通过管,第一动力传递构件40和第二动力传递构件60可在用户穿着盖住管的衣物时不受衣物妨碍地操作。管可由柔性材料(例如,橡胶和硅树脂)或刚性材料(例如,塑料和钢)形成。管可防止第一动力传递构件40与用户直接接触以及第二动力传递构件60与用户之间直接接触,因而提高可穿戴性。
第一支撑模块50和第二支撑模块70可支撑用户的部分。第一支撑模块50和第二支撑模块70可协助用户的部分的运动。第一支撑模块50和第二支撑模块70可分别利用从第一动力传递构件40和第二动力传递构件60接收的动力旋转。第一支撑模块50的扭矩和第二支撑模块70的扭矩可传递到用户的部分以协助用户的部分运动。
第一支撑模块50可支撑用户的一部分,第二支撑模块70可支撑用户的另一部分。
例如,第一支撑模块50可支撑用户的右腿,第二支撑模块70可支撑用户的左腿。
第一支撑模块50包括第一支撑框架52、第一施压构件54和第一支撑构件56。
第一支撑框架52可以可旋转地连接到第一关节组件42。
第一施压构件54可连接到第一支撑框架52的一侧。例如,第一施压构件54可设置在用户右腿的一侧,以推动或拉动用户的右大腿。第一施压构件54可设置在用户右大腿的前表面上。
第一支撑构件56可连接到第一施压构件54的一侧。例如,第一支撑构件56可被设置成覆盖用户的右大腿的至少一部分的周面,以防止用户的右大腿与第一支撑框架52之间分离。第一支撑构件56可相对于用户的右大腿设置在第一施压构件54的相对侧。
类似于第一支撑模块50,第二支撑模块70包括第二支撑框架72、第二施压构件74和第二支撑构件76。为了简洁起见,将省略对第二支撑框架72、第二施压构件74和第二支撑构件76的具体描述。
可省略第一关节组件42、第二关节组件62、第一支撑框架52和第二支撑框架72。因此,第一动力传递构件40可将驱动模块90直接连接到第一支撑构件56,且第二动力传递构件60可将驱动模块90直接连接到第二支撑构件76。第一动力传递构件40可通过直接推动或拉动第一支撑构件56而使第一支撑构件56运动,且第二动力传递构件60可通过直接推动或拉动第二支撑构件76而使第二支撑构件76运动。
图4是示出根据示例性实施例的驱动模块的框图。
参照图4,驱动模块90包括驱动源920、输入侧旋转体930和两个减速器,所述两个减速器包括第一减速器940和第二减速器960,并被构造成从输入侧旋转体930接收动力并将动力传递至第一支撑模块50和第二支撑模块70。
例如,第一减速器940和第二减速器960可使用包括单个输入端和两个输出端的三(3)端口系统。第一减速器940包括第一连接旋转体942、第一环形构件946和第一滑轮948,且第二减速器960包括第二连接旋转体962、第二环形构件966和第二滑轮968。第一滑轮948可连接到第一连接旋转体942或第一环形构件946,以将动力传递至第一支撑模块50,且第二滑轮968可连接到第二连接旋转体962或第一环形构件966,以将动力传递至第二支撑模块70。
描述通过三端口系统构造的第一减速器940和第二减速器960。然而,第一减速器940和第二减速器960的类型并不限于此。例如,当第一减速器940和第二减速器960以有齿齿轮的结构传递动力时,输入侧旋转体930、第一连接旋转体942和第二连接旋转体962以及第一环形构件946和第二环形构件966可分别与“直齿齿轮(spur gear)”、“行星齿轮”和“环形齿轮”对应。例如,当第一减速器940和第二减速器960通过滚动摩擦传递动力时,输入侧旋转体930、第一连接旋转体942和第二连接旋转体962以及第一环形构件946和第二环形构件966可分别与“初级滑轮”、“次级滑轮”、“第三级滑轮”对应。例如,当第一减速器940和第二减速器960通过谐波齿轮传动结构传递动力时,输入侧旋转体930、第一连接旋转体942和第二连接旋转体962以及第一环形构件946和第二环形构件966可分别与“波发生器”、“柔性齿轮(flexspline)”和“刚轮齿轮(circular spline)”对应。
以下,将描述第一减速器940和第二减速器960以有齿齿轮的结构传递动力的示例。然而,明显的是,示例性实施例并不限于以下描述。
图5是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图。
参照图5,驱动模块100包括第一壳体112、第二壳体114、驱动源120、太阳齿轮130、第一减速器140、第一止动器150、第二减速器160、第二止动器170和止动器轴180。
第一壳体112和第二壳体114可形成驱动模块100的外观。第一壳体112和第二壳体114可防止驱动模块100的内部部件与用户之间直接接触,因而提高可穿戴性。
驱动源120可包括(例如)被构造成接收电压或电流并产生动力的电机或者通过流体压力进行运转的泵。然而,驱动源120的类型并不限于此。
驱动源120包括被构造成从驱动源120接收动力的驱动齿轮122、连接到驱动齿轮122以使旋转速度减速的减速齿轮124以及被构造成将动力传递至太阳齿轮130的太阳齿轮轴126。
太阳齿轮130可连接到太阳齿轮轴126,以将动力同时传递至第一减速器140和第二减速器160。太阳齿轮130的旋转轴可与第一减速器140的旋转轴和第二减速器160的旋转轴匹配。
虽然图5示出了单个太阳齿轮130,但可设置多个太阳齿轮130,且所述多个太阳齿轮130中的每个均可将动力传递至第一减速器140和第二减速器160。例如,所述多个太阳齿轮130可被构造成执行单刚体运动(single rigid body motion)。
第一减速器140包括第一行星齿轮142、第一行星架144、第一环形齿轮146和第一滑轮148。
第一行星齿轮142可连接到太阳齿轮130和第一环形齿轮146。第一行星齿轮142可与太阳齿轮130和第一环形齿轮146啮合。第一行星齿轮142可连接到太阳齿轮130的外周表面。此外,第一行星齿轮142可连接到第一环形齿轮146的内周表面。因此,第一行星齿轮142可与(例如)太阳齿轮130或第一环形齿轮146相互作用。第一行星齿轮142可利用从(例如)太阳齿轮130或第一环形齿轮146接收的扭矩而旋转。
可设置至少一个第一行星齿轮142。当设置了多个第一行星齿轮142时,第一行星齿轮142可相对于太阳齿轮130的旋转轴等角度地设置。
第一行星架144可连接到第一行星齿轮142的旋转轴。第一行星架144可连接到所述多个第一行星齿轮142的旋转轴。第一行星架144可连接到第一行星齿轮142的旋转轴和太阳齿轮130的旋转轴两者。
在前述结构中,第一行星架144可在第一行星齿轮142绕太阳齿轮130公转时旋转。反之,第一行星架144可在第一行星齿轮142不绕太阳齿轮130公转时不旋转。
第一环形齿轮146可连接到第一行星齿轮142。第一环形齿轮146可与第一行星齿轮142啮合。第一环形齿轮146可利用从第一行星齿轮142接收的扭矩而旋转。第一环形齿轮146包括连接到第一行星齿轮142的内表面以及连接到第一止动器150的外表面。例如,第一环形齿轮146的内表面和/或外表面可包括齿。
第一滑轮148可将动力传递至第一动力传递构件40。第一动力传递构件40可被缠绕在第一滑轮148的外表面上。
第一滑轮148可利用从第一行星架144接收的扭矩而旋转。第一滑轮148的旋转速度和旋转方向可与第一行星架144的旋转速度和旋转方向相同。第一滑轮148和第一行星架144可执行单刚体运动。例如,第一滑轮148可通过单独的紧固构件与第一行星架144紧固,或者第一滑轮148和第一行星架144可形成为一体。
第一止动器150能够使第一环形齿轮146选择性地旋转。第一止动器150可选择性地限制第一环形齿轮146的旋转。例如,第一止动器150可包括与设置在第一环形齿轮146的外表面上的齿对应的齿。
第一止动器150连接到第一环形齿轮146的状态可称为“限制状态”,第一止动器150与第一环形齿轮146分开的状态可称为“释放状态”。
第一止动器150可在止动器轴180上旋转。基于第一止动器150的旋转角度,第一止动器150能够选择性地使第一环形齿轮146旋转。
与第一减速器140类似,第二减速器160包括第二行星齿轮162、第二行星架164、第二环形齿轮166和第二滑轮168。为了简洁起见,将省略对第二行星齿轮162、第二行星架164、第二环形齿轮166和第二滑轮168的详细描述。例如,第一减速器140和第二减速器160可以以镜像的方式设置。
类似于第一止动器150,第二止动器170能够使第二环形齿轮166选择性地旋转。为了简洁起见,将省略对第二止动器170的详细描述。
止动器轴180可用作第一止动器150和/或第二止动器170的旋转中心轴。止动器轴180可固定到第一壳体112和/或第二壳体114。
虽然驱动齿轮122、减速齿轮124、太阳齿轮130、第一行星齿轮142、第二行星齿轮162、第一环形齿轮146和第二环形齿轮166被示出为有齿齿轮,但示例性实施例并不限于此。驱动齿轮122、减速齿轮124、太阳齿轮130、第一行星齿轮142、第二行星齿轮162、第一环形齿轮146和第二环形齿轮166可以是能够通过滚动摩擦传递动力的旋转体。
图6是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图。
参照图6,运动辅助设备11可如下地操作。
控制器30可控制驱动源120(例如,接通电源)向太阳齿轮130传递动力。控制器30可操作第一止动器150和第二止动器170,以使第一止动器150和第二止动器170分别选择性地连接到第一环形齿轮146和第二环形齿轮166。
根据第一止动器150的操作,第一支撑模块50可选择性地旋转。
为了使第一支撑模块50操作,期望向第一支撑模块50施加大于被施加到第一支撑模块50的负载的力。该负载可通过第一动力传递构件40和第一滑轮148而传递到第一行星架144。因此,在第一行星架144中可存在大于或等于设定水平的负载。以下,将基于前述前提提供描述。
当第一止动器150连接到第一环形齿轮146时,第一环形齿轮146的旋转会停止。当从太阳齿轮130接收的动力足够地增大时,第一行星齿轮142可克服施加到第一行星架144的负载,并绕太阳齿轮130公转。响应于第一行星齿轮142的公转,第一行星架144和第一滑轮148可旋转。当第一滑轮148旋转时,动力可通过第一动力传递构件40传递,且第一支撑模块50可旋转。
当第一止动器150与第一环形齿轮146分开时,第一环形齿轮146可准备旋转。第一环形齿轮146可处于惰性(idle)状态。从太阳齿轮130接收的动力可通过第一行星齿轮142传递至处于惰性状态的第一环形齿轮146,第一环形齿轮146便可旋转。在本示例中,第一行星架144、第一滑轮148、第一动力传递构件40和第一支撑模块50可不旋转。
因此,第一支撑模块50可基于第一止动器150的操作而选择性地旋转。
类似地,第二支撑模块70可基于第二止动器170的操作而选择性地旋转。为了简洁起见,将省略详细描述。
通过交替地将第一止动器150和第二止动器170分别连接到第一环形齿轮146和第二环形齿轮166,第一支撑模块50和第二支撑模块70可交替地旋转。通过交替地将第一止动器150和第二止动器170分别连接到第一环形齿轮146和第二环形齿轮166,可协助用户的行走运动。
图7A示出了根据示例性实施例的当第一支撑模块50进行向前的运动时从图1的前方观看时与第一支撑模块的向前的运动相关联的第一减速器140的操作,图7B示出了根据示例性实施例的从图1的右侧观看时第一支撑模块50的向前的运动。
图8A示出了当第二支撑模块70进行向前的运动时从图1的前方观看时第二减速器160的操作,图8B示出了当第二支撑模块70进行向前的运动时从图1的左侧观看时第二支撑模块70的操作。
为了便于理解附图,标记了在图7A至图8B中示出的点P11、P12、P21、P22、P3和P4,因此,为了简洁起见,将省略这些点的详细描述。
图7A和图7B示出了第一止动器150连接到第一环形齿轮146,图8A和图8B示出了第二止动器170连接到第二环形齿轮166。因此,第一环形齿轮146和第二环形齿轮166可选择性地停止。
参照图7A至图8B,当太阳齿轮130沿一个方向旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向前运动。
例如,当太阳齿轮130相对于图1的前方逆时针旋转时,第一行星齿轮142和第二行星齿轮162可顺时针旋转,第一行星架144和第二行星架164可逆时针旋转,且第一滑轮148和第二滑轮168可逆时针旋转。
参照图7A和图7B,以当从运动辅助设备10的一侧观看时交迭的方式设置在第一滑轮148和第一关节构件44之间的第一动力传递构件40能够使第一关节构件44沿着与第一滑轮148的旋转方向相反的方向旋转。第一关节构件44可设置在用户的右腿上。例如,第一关节构件44可被设置成使得第一关节构件44的表面可面对用户右腿的右侧表面。因此,第一关节构件44能够使第一支撑模块50向前运动。
如图8A和图8B所示,以当从运动辅助设备10的一侧观看时非交迭的方式设置在第二滑轮168和第二关节构件64之间的第二动力传递构件60能够使第二关节构件64沿着与第二滑轮168的旋转方向相同的方向旋转。第二关节构件64可设置在用户的左腿上。例如,第二关节构件64可被设置成使得第二关节构件64的表面可面对用户左腿的左侧表面,如图8A所示。在本示例中,第二关节构件64能够使第二支撑模块70向前运动。
当太阳齿轮130沿另一方向(即,与所述一个方向相反的方向)旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。例如,当太阳齿轮130相对于图1的前方顺时针旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。为了简洁起见,将省略详细描述。
通过前述构造,第一止动器150和第二止动器170可基于用户的状态利用不同的方法操作。
第一,第一止动器150和第二止动器170可处于限制状态。在这样的状态下,当太阳齿轮130沿一个方向旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向前运动。当太阳齿轮130沿另一方向(即,与所述一个方向相反的方向)旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。
通过使第一支撑模块50和第二支撑模块70向前运动,可协助用户坐下的运动。相反,通过使第一支撑模块50和第二支撑模块70向后运动,可协助用户起立的运动。
第二,第一止动器150和第二止动器170可交替地操作。例如,通过在太阳齿轮130沿一个方向旋转的同时使第一止动器150连接到第一环形齿轮146并使第二止动器170与第二环形齿轮166分开,第一支撑模块50可向前运动。类似地,通过使第一止动器150与第一环形齿轮146分开并使第二止动器170连接到第二环形齿轮166,第二支撑模块70可向前运动。
通过第一动力传递构件40和第二动力传递构件60的非对称连接结构,可在不改变太阳齿轮130的旋转方向的情况下协助行走运动。
第三,第一止动器150和第二止动器170可处于释放状态。当驱动源120断电时,第一止动器150和第二止动器170可保持在释放状态。在这样的状态下,用户可自由运动,而不受驱动源120施加的负载的影响。
如表1所示,可总结上述三种运动状态。
[表1]
以下,可使用相同的名称来描述与上述示例性实施例中的元件具有相同或类似的功能的元件。除非另外地提出,否则对前述示例性实施例的描述也能够应用到下面的示例性实施例,因此,为了简洁起见,将省略重复的描述。
图9是示出了根据示例性实施例的环形齿轮和止动器的视图。
参照图9,复合环形齿轮546包括第一子环形齿轮546a和第二子环形齿轮546b。第一子环形齿轮546a和第二子环形齿轮546b可具有相同的旋转方向和相同的旋转速度。第一子环形齿轮546a和第二子环形齿轮546b可通过单独的紧固构件彼此紧固,或者可一体地设置。
第一子环形齿轮546a和第二子环形齿轮546b可按不同的形状设置。例如,相对于复合环形齿轮546的旋转方向,第一子环形齿轮546a的每个齿沿第一方向的坡度可比沿与第一方向相反的第二方向的坡度更陡。相反,第二子环形齿轮546b的每个齿沿第一方向的坡度可比沿第二方向的坡度更缓。
复合止动器550包括第一子止动器552和第二子止动器554。第一子止动器552和第二子止动器554可分别包括具有与第一子环形齿轮546a和第二子环形齿轮546b对应的形状的齿。
通过前述结构,可增大止动器550施加的用于限制环形齿轮546的力。
图10是示出了根据示例性实施例的环形齿轮和止动器的视图。
参照图10,可通过止动器650的摩擦力来限制环形齿轮646。
例如,止动器650可向前运动和向后运动,以选择性地限制环形齿轮646。
止动器650包括止动主体658和制动板656。制动板656可包括弹性材料,例如,橡胶。
图11是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图。为了简洁起见,将省略关于图5中所示的驱动模块100提供的重复描述。
参照图11,驱动模块200包括第一壳体212、第二壳体214、驱动源220、太阳齿轮230、第一减速器240、第一止动器250、第二减速器260、第二止动器270和止动器轴280。
驱动源220包括驱动齿轮222、减速齿轮224和太阳齿轮轴226。
第一减速器240包括第一行星齿轮242、第一行星架244、第一环形齿轮246和第一滑轮248。
第一行星架244包括第一止动器250能够与其接合的外表面。例如,第一行星架244的外表面可包括齿。
第一滑轮248可利用从第一环形齿轮246接收的扭矩旋转。第一滑轮248的旋转速度和旋转方向可与第一环形齿轮246的旋转速度和旋转方向相同。第一滑轮248和第一环形齿轮246可执行单刚体运动。例如,第一滑轮248可通过单独的紧固构件与第一环形齿轮246紧固,或者第一滑轮248和第一环形齿轮246可被设置为一体。
第一止动器250能够使第一行星架244选择性地旋转。第一止动器250可选择性地限制第一行星架244的旋转。例如,第一止动器250可包括与设置在第一行星架244的外表面上的齿对应的齿。
第一止动器250连接到第一行星架244的状态可称为“限制状态”,第一止动器250与第一行星架244分开的状态可称为“释放状态”。
第一止动器250可在止动器轴280上旋转。根据第一止动器250的旋转角度,第一止动器250能够使第一行星架244选择性地旋转。
与第一减速器240类似,第二减速器260包括第二行星齿轮262、第二行星架264、第二环形齿轮266和第二滑轮268。为了简洁起见,将省略对第二行星齿轮262、第二行星架264、第二环形齿轮266和第二滑轮268的详细描述。例如,第一减速器240和第二减速器260可以以镜像的方式设置。
类似于第一止动器250,第二止动器270能够使第二行星架264选择性地旋转。为了简洁起见,将省略对第二止动器270的详细描述。
虽然驱动齿轮222、减速齿轮224、太阳齿轮230、第一行星齿轮242、第二行星齿轮262、第一行星架244、第二行星架264、第一环形齿轮246和第二环形齿轮266被示出为有齿齿轮,但示例性实施例并不限于此。驱动齿轮222、减速齿轮224、太阳齿轮230、第一行星齿轮242、第二行星齿轮262、第一行星架244、第二行星架264、第一环形齿轮246和第二环形齿轮266可以是能够通过滚动摩擦传递动力的旋转体。
图12示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图。
参照图12,运动辅助设备12可如下地操作。
控制器30可控制驱动源220(例如,接通电源)向太阳齿轮230传递动力。控制器30可操作第一止动器250和第二止动器270,以使第一止动器250和第二止动器270分别选择性地连接到第一行星架244和第二行星架264。
根据第一止动器250的操作,第一支撑模块50可选择性地旋转。
为了使第一支撑模块50操作,期望向第一支撑模块50施加大于被施加到第一支撑模块50的负载的力。该负载可通过第一动力传递构件40和第一滑轮248而传递到第一环形齿轮246。因此,在第一环形齿轮246中存在大于或等于设定水平的负载。以下,将基于前述前提提供描述。
当第一止动器250连接到第一行星架244时,第一行星架244可停止。当从太阳齿轮230接收的动力足够地增大时,第一行星齿轮242可克服施加到第一环形齿轮246的负载,并旋转。响应于第一行星齿轮242的旋转,第一环形齿轮246和第一滑轮248可旋转。当第一滑轮248旋转时,动力可通过第一动力传递构件40传递,且第一支撑模块50可旋转。
当第一止动器250与第一行星架244分开时,第一行星架244可准备旋转。第一行星架244可处于惰性(idle)状态。从太阳齿轮230接收的动力可通过第一行星齿轮242传递至处于惰性状态的第一行星架244,第一行星架244便可旋转。在本示例中,第一环形齿轮246、第一滑轮248、第一动力传递构件40和第一支撑模块50可不旋转。
因此,第一支撑模块50可基于第一止动器250的操作而选择性地旋转。
类似地,第二支撑模块70可基于第二止动器270的操作而选择性地旋转。为了简洁起见,将省略详细描述。
通过交替地将第一止动器250和第二止动器270分别连接到第一行星架244和第二行星架264,第一支撑模块50和第二支撑模块70可交替地旋转。通过交替地将第一止动器250和第二止动器270分别连接到第一行星架244和第二行星架264,可协助用户的行走运动。
图13A示出了根据示例性实施例的当从图1的前方观看时与第一支撑模块50的向前的运动相关联的第一减速器240的操作,图13B示出了根据示例性实施例的当从图1的右侧观看时第一支撑模块50的操作。
图14A示出了根据示例性实施例的当从图1的前方观看时与第二支撑模块的向前的运动相关联的第二减速器260的操作,图14B示出了根据示例性实施例的当从图1的左侧观看时第二支撑模块70的向前的运动。
图13A和图13B示出了第一止动器250连接到第一行星架244,图14A和图14B示出了第二止动器270连接到第二行星架264。因此,第一行星架244和第二行星架264可选择性地停止。
参照图13A至图14B,当太阳齿轮230沿一个方向旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向前运动。
例如,当太阳齿轮230相对于图1的前方顺时针旋转时,第一行星齿轮242和第二行星齿轮262可逆时针旋转,第一环形齿轮246和第二环形齿轮266可逆时针旋转,且第一滑轮248和第二滑轮268可逆时针旋转。
参照图13A和图13B,设置在第一滑轮248和第一关节构件44之间并且包括第一部分和与第一部分交叉的第二部分的第一动力传递构件40能够使第一关节构件44沿着与第一滑轮248的旋转方向相反的方向旋转。第一关节构件44可设置在用户的右腿上。例如,第一关节构件44可被设置成使得第一关节构件44的表面可面对用户右腿的右侧表面,如图13A所示。因此,第一关节构件44能够使第一支撑模块50向前运动。
如图14A和图14B所示,包括第一部分和与第一部分不交叉的第二部分并且设置在第二滑轮268和第二关节构件64之间的第二动力传递构件60能够使第二关节构件64沿着与第二滑轮268的旋转方向相同的方向旋转。第二关节构件64可设置在用户的左腿上。例如,第二关节构件64可被设置成使得第二关节构件64的表面可面对用户左腿的左侧表面,如图14A所示。在本示例中,第二关节构件64能够使第二支撑模块70向前运动。
当太阳齿轮230沿另一方向(即,与所述一个方向相反的方向)旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。例如,当太阳齿轮230相对于图1的前方逆时针旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。为了简洁起见,将省略详细描述。
通过前述构造,第一止动器250和第二止动器270可根据用户的状态利用不同的方法操作。类似于图7A至图8B的第一止动器150和第二止动器170,运动状态可被分类成三种运动状态,并如表2所示地排列。为了简洁起见,将省略详细描述。
[表2]
根据一些示例性实施例,第一减速器和第二减速器可独立操作。因此,第一减速器和第二减速器中的一个可如图5、图7A和图7B中所示的那样构造,而第一减速器和第二减速器中的另一个可如图11、图14A和图14B中所示的那样构造。第一动力传递构件和第二动力传递构件可相对于驱动模块100或200彼此对称地设置。
例如,第一减速器可如图5、图7A和图7B中所示的那样构造,且第一动力传递构件可以以扭曲的方式设置。第二减速器可如图11、图14A和图14B中所示的那样构造,且第二减速器可以以非扭曲的方式设置。在本示例中,第一止动器和第二止动器可处于限制状态。当太阳齿轮顺时针旋转时,第一支撑模块和第二支撑模块可向前运动。通过前述构造,第一止动器和第二止动器可根据用户的状态利用不同的方法操作。类似地,运动状态也可被分类成三种运动状态。为了简洁起见,将省略详细描述。
参照图1至图14B,太阳齿轮、第一行星齿轮、第一环形齿轮、第一行星架、第二行星齿轮、第二环形齿轮和第二行星架可分别称为“第一旋转体”、“第二旋转体”、“第三旋转体”、“第四旋转体”、“第五旋转体”、“第六旋转体”和“第七旋转体”。
第二旋转体可与第一旋转体啮合,并可被构造成进行旋转。第三旋转体可与第二旋转体啮合,并可被构造成进行旋转。第四旋转体可连接到第二旋转体的旋转轴,并可被构造成当第二旋转体绕第一旋转体公转时旋转。
第五旋转体可与第一旋转体啮合,并可被构造成进行旋转。第六旋转体可与第五旋转体啮合,并可被构造成进行旋转。第七旋转体可连接到第五旋转体的旋转轴,并可被构造成当第五旋转体绕第一旋转体公转时旋转。
根据一些示例性实施例,第一止动器可选择性地连接到第三旋转体和第五旋转体中的一个,而第二止动器可选择性地连接到第六旋转体和第七旋转体中的一个。
图15是示出了根据示例性实施例的驱动模块的后视透视图,图16是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图。
参照图15和图16,驱动模块300包括第一壳体312、第二壳体314、驱动源320、太阳齿轮330、第一减速器340和第二减速器360。
太阳齿轮330可从驱动源320接收动力并将动力传递至第一减速器340和第二减速器360。例如,太阳齿轮330可同时与第一行星齿轮342和第二行星齿轮362啮合,因而能够使第一行星齿轮342和第二行星齿轮362同时旋转。因此,包括作为输入端的第一行星齿轮342的第一减速器340可从太阳齿轮330接收动力。类似地,包括作为输入端的第二行星齿轮362的第二减速器360可从太阳齿轮330接收动力。
虽然图16示出了太阳齿轮330包括单个太阳齿轮,但是太阳齿轮330可包括被构造成将动力传递至第一减速器340和第二减速器360的多个太阳齿轮330。例如,所述多个太阳齿轮330可执行单刚体运动。第一减速器340包括第一行星齿轮342、第一行星架344、第一环形齿轮346和第一滑轮348。
第一滑轮348可利用从第一环形齿轮346接收的扭矩旋转。第一滑轮348的旋转速度和旋转方向可与第一环形齿轮346的旋转速度和旋转方向相同。第一滑轮348和第一环形齿轮346可执行单刚体运动。
例如,第一滑轮348可通过单独的紧固构件与第一环形齿轮346紧固,或者可与第一环形齿轮346设置为一体。例如,第一滑轮348可一体地设置在第一环形齿轮346的外周表面上。在这种情况下,可在第一环形齿轮346的外周表面上设置槽,而第一动力传递构件40可沿槽缠绕。
与第一减速器340类似,第二减速器360可包括第二行星齿轮362、第二行星架364、第二环形齿轮366和第二滑轮368。为了简洁起见,将省略对第二行星齿轮362、第二行星架364、第二环形齿轮366和第二滑轮368的详细描述。
第一行星齿轮342和第二行星齿轮362可连接以具有相同的旋转轴。第一行星齿轮342和第二行星齿轮362可相对于太阳齿轮330具有相同的公转速度。第一行星齿轮342和第二行星齿轮362可执行单刚体运动。第一行星齿轮342和第二行星齿轮362可通过单独的紧固构件彼此紧固,或者可被设置为一体。
第一行星架344和第二行星架364可连接以具有相同的旋转轴。第一行星架344和第二行星架364可具有相同的旋转方向和相同的旋转速度。
因为第一行星架344和第二行星架364两者操作和功能相同,所以可省略第一行星架344和第二行星架364中的一个。此外,第一行星架344和第二行星架364可被设置为一体。
从太阳齿轮330到第一减速器340的输出端的传动比可称为“第一传动比N1”,从太阳齿轮330到第二减速器360的输出端的传动比可称为“第二传动比N2”。
在本示例性实施例中,第一传动比N1可被限定为从太阳齿轮330到第一环形齿轮346的传动比。第二传动比N2可被限定为从太阳齿轮330到第二环形齿轮366的传动比。
第一传动比N1可与第二传动比N2不同。基于第一传动比N1与第二传动比N2之间的差异,第一减速器340和第二减速器360可相对于彼此执行相对运动。
根据一些示例性实施例,当多个太阳齿轮330被设置成使得太阳齿轮330的被连接到第一减速器340的一部分的齿数与太阳齿轮330的被连接到第二减速器360的其余部分的齿数不同时,第一传动比N1可被设置成与第二传动比N2不同。
根据一些示例性实施例,通过不同地设置第一行星齿轮342的齿数和第二行星齿轮362的齿数,和/或通过不同地设置第一环形齿轮346的齿数和第二环形齿轮366的齿数,第一传动比N1可被设置成与第二传动比N2不同。
图16示出了太阳齿轮330包括单个齿轮、第一行星齿轮342的齿数等于第二行星齿轮362的齿数以及第一环形齿轮346的齿数不同于第二环形齿轮366的齿数的情况。例如,第一环形齿轮346的齿数可小于第二环形齿轮366的齿数。例如,第一传动比N1可小于第二传动比N2。以下,将基于前述前提提供描述。然而,第一传动比N1不同于第二传动比N2的其他构造也是可以的。
虽然太阳齿轮330、第一行星齿轮342、第二行星齿轮362、第一环形齿轮346和第二环形齿轮366被示出为有齿齿轮,但示例性实施例并不限于此。太阳齿轮330、第一行星齿轮342、第二行星齿轮362、第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可以是能够通过滚动摩擦传递动力的旋转体。
图17是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图。
参照图17,第一行星齿轮342’和第二行星齿轮362’可被保持在一起或被设置为一体。在本示例中,太阳齿轮330’可连接到第一行星齿轮342’和第二行星齿轮362’中的一个。此外,第一行星齿轮342’的齿数可不同于第二行星齿轮362’的齿数,且太阳齿轮330’可结合到第二行星齿轮362’。
太阳齿轮330’可从驱动源320接收动力,并将动力传递至第一减速器340和第二减速器360。例如,太阳齿轮330’可将动力传递至第二行星齿轮362’。因此,包括作为输入端的第二行星齿轮362’的第二减速器360可从太阳齿轮330’接收动力。当第二行星齿轮362’旋转时,被设置为与第二行星齿轮362’保持在一起的第一行星齿轮342’也可旋转。因此,包括作为输入端的第一行星齿轮342’的第一减速器340可从太阳齿轮330’接收动力。
图18是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图。
参照图18,运动辅助设备13可如下地操作。
控制器30可控制驱动源320(例如,接通电源)向太阳齿轮330传递动力。被传递至太阳齿轮330的动力可同时传递至第一行星齿轮342和第二行星齿轮362。
第一行星齿轮342可将动力传递至第一行星架344和/或第一环形齿轮346。第二行星齿轮362可将动力传递至第二行星架364和/或第二环形齿轮366。
基于第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异,第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可相对于彼此执行相对运动。因此,可调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度。
控制器30可交替地改变太阳齿轮330的旋转方向。因此,第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度可交替地增大或减小。通过前述结构,可协助用户的行走运动。
根据一些示例性实施例,图16的驱动模块300可在所有的第一行星架344、第二行星架364、第一环形齿轮346和第二环形齿轮366都没有固定到第一壳体312和第二壳体314的同时操作。在这样的情况下,第一行星架344和第二行星架364可不受除了第一行星齿轮342和第二行星齿轮362的旋转轴之外的部件的限制。此外,第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可不受除了第一行星齿轮342、第二行星齿轮362、第一滑轮348和第二滑轮368之外的部件的限制。可设置轴承以使环形齿轮和/或行星架能够自由旋转。
因此,不能基于太阳齿轮330的旋转角度来确定第一行星架344、第二行星架364、第一环形齿轮346和第二环形齿轮366的绝对位置。第一行星架344、第二行星架364、第一环形齿轮346和第二环形齿轮366的绝对位置可基于从太阳齿轮330接收的扭矩和从外部接收的负载而改变。例如,可基于用户(例如,穿戴者)行走时每条腿的位置来确定参考位置。
提供本示例性实施例以通过调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度来协助用户的行走运动。根据本示例,虽然不能确定第一支撑模块50和第二支撑模块70的绝对位置,但是本领域技术人员可实施能够调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度的运动辅助设备。
因此,通过第一环形齿轮346和第二环形齿轮366相对于彼此的相对运动,可调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度。可基于从外部和太阳齿轮330接收的负载来改变第一支撑模块50和第二支撑模块70的绝对位置。
图19是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图。
参照图19,运动辅助设备13’可如下地操作。
被传递至太阳齿轮330’的动力可传递至第一行星齿轮342’和第二行星齿轮362’中的一个。例如,被传递至太阳齿轮330’的动力可传递至第二行星齿轮362’。当第二行星齿轮362’旋转时,被设置成与第二行星齿轮362’保持在一起或与第二行星齿轮362’一体的第一行星齿轮342’可旋转。
第一行星齿轮342’可将动力传递至第一行星架344和/或第一环形齿轮346。第二行星齿轮362’可将动力传递至第二行星架364和/或第二环形齿轮366。
基于第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异,第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可相对于彼此执行相对运动。因此,可调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度。
控制器30可交替地改变太阳齿轮330’的旋转方向。在本示例中,第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度可交替地增大或减小。通过前述结构,可协助用户的行走运动。
图20A和图20B是示出了根据示例性实施例的当第一行星架344和第二行星架364彼此固定时图16的驱动模块300、第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作的视图。具体地,图20A示出了第一减速器340和第二减速器360的操作,图20B示出了第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作。
虽然在本示例性实施例中第一行星架344和第二行星架364不必彼此固定,但是为了便于理解,首先将描述第一行星架344和第二行星架364彼此固定的示例。
参照图20A,当太阳齿轮330顺时针旋转时,第一行星齿轮342和第二行星齿轮362可逆时针旋转,且第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可逆时针旋转。
当第一环形齿轮346的齿数小于第二环形齿轮366的齿数时,第一传动比N1可小于第二传动比N2。因此,第一环形齿轮346可以以比第二环形齿轮366快的角速度旋转。第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可具有不同的角速度。因此,第一滑轮348和第二滑轮368可具有不同的角速度。
因此,如图20B所示,第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度可增大。第一支撑模块50和第二支撑模块70可向前运动。
相反,当太阳齿轮330逆时针旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。
在图20B所示出的状态下,用户可向第一减速器340和第二减速器360中的至少一个施加负载,以抬起用户的上身而直立行走。以下,将参照图21A和图21B提供描述。
图21A和图21B是示出了根据示例性实施例的当施加了驱动源320的动力时图16的驱动模块300、第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作的视图。具体地,图21A示出了第一减速器340和第二减速器360的操作,图21B示出了第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作。
参照图21A和图21B,在施加了驱动源320的动力的状态下,当用户向第一减速器340和第二减速器360施加负载以抬起用户的上身时,第一行星架344和第二行星架364可旋转,从而第一支撑模块50向后运动,且第二支撑模块70向前运动。
当用户直立行走时,第一行星架344和第二行星架364可旋转,使得第一环形齿轮346的旋转方向可与第二环形齿轮366的旋转方向相反。因此,被连接到第一环形齿轮346的第一滑轮348和被连接到第二环形齿轮366的第二滑轮368可沿相反的方向旋转。
因此,当太阳齿轮330顺时针旋转时,第一支撑模块50可向前运动,而第二支撑模块70可向后运动,如图21B所示。
相反,当太阳齿轮330逆时针旋转时,第一支撑模块50可向后运动,而第二支撑模块70可向前运动。
图18的控制器30可交替地改变太阳齿轮330的旋转方向,因而辅助用户的行走运动。
图22A和图22B是示出了根据示例性实施例的当阻断了驱动源320的动力时图16的驱动模块300、第一支撑模块50和第二支撑模块70的视图。具体地,图22A示出了第一减速器340和第二减速器360的操作,图22B示出了第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作。
参照图22A,在驱动源320断电的状态下,当用户向第一减速器340和第二减速器360施加了使用户上身弯曲的负载时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向第一滑轮348和第二滑轮368传递相同方向的负载。
在本示例中,第一环形齿轮346、第二环形齿轮366、第一行星齿轮342、第二行星齿轮362、第一行星架344、第二行星架364和太阳齿轮330可执行单刚体运动。第一环形齿轮346、第二环形齿轮366、第一行星齿轮342、第二行星齿轮362、第一行星架344、第二行星架364和太阳齿轮330可具有相同的旋转速度。
因此,如图22B所示,用户可在不接收由驱动源320施加的负载的情况下自由地进行坐下运动。
相反,在驱动源320断电的情况下,当用户向第一减速器340和第二减速器360施加抬起用户上身的负载时,用户可在不接收由驱动源320施加的负载的情况下自由地进行起立运动。
在驱动源320被保持的状态下,用户可向第一减速器340和第二减速器360施加使用户上身弯曲的负载。例如,因为太阳齿轮330固定,所以第一环形齿轮346和第二环形齿轮366可相对于太阳齿轮330以不同的角速度旋转。此外,如图20B所示,第一支撑模块50和第二支撑模块70可沿相同的方向运动,以彼此分开。通过前述过程,用户可执行坐下运动。
在本示例中,通过使第一滑轮348和第一关节组件42之间的第三传动比N3与第二滑轮368和第二关节组件62之间的第四传动比N4的比率能够等于第一传动比N1与第二传动比N2的比率的倒数,可缓和或防止第一支撑模块50和第二支撑模块70在用户坐下时彼此分开。
作为另一方法,通过减小第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异,可减小第一支撑模块50和第二支撑模块70在用户坐下时彼此分开的角度。因此,即使当第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异相对小,第一支撑模块50和第二支撑模块70也可利用具有高的RPM(转/每分)值的驱动源320确保足以进行行走运动的角速度。
可如表3所示地排列上述三种运动状态。
[表3]
图23是示出了根据示例性实施例的驱动模块的前视分解透视图。为了简洁起见,将省略针对图16的驱动模块300而提供的重复描述。
参照图23,驱动模块400包括第一壳体412、第二壳体414、驱动源420、太阳齿轮430、第一减速器440和第二减速器460。
太阳齿轮430可从驱动源420接收动力并将动力传递至第一减速器440和第二减速器460。例如,太阳齿轮430可同时与第一行星齿轮442和第二行星齿轮462啮合,因而能够使第一行星齿轮442和第二行星齿轮462同时旋转。因此,包括作为输入端的第一行星齿轮442的第一减速器440可从太阳齿轮430接收动力。类似地,包括作为输入端的第二行星齿轮462的第二减速器460可从太阳齿轮430接收动力。
第一减速器440包括第一行星齿轮442、第一行星架444、第一环形齿轮446和第一滑轮448。
第一滑轮448可利用从第一行星架444接收的扭矩旋转。第一滑轮448的旋转速度和旋转方向可与第一行星架444的旋转速度和旋转方向相同。第一滑轮348和第一行星架444可执行单刚体运动。
例如,第一滑轮448可通过单独的紧固构件与第一行星架444紧固,或者可与第一行星架444设置为一体。例如,第一滑轮448可一体地设置在第一行星架444的外周表面上。可在第一行星架444的外周表面上设置槽,而第一动力传递构件40可沿槽缠绕。通过前述结构,可减少组件的数量,且可节省制造成本和时间。
与第一减速器440类似,第二减速器460可包括第二行星齿轮462、第二行星架464、第二环形齿轮466和第二滑轮468。为了简洁起见,将省略对第二行星齿轮462、第二行星架464、第二环形齿轮466和第二滑轮468的详细描述。
第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可具有相同的旋转速度。第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可通过单独的紧固构件彼此紧固,或者可被设置为一体。
在本示例性实施例中,第一行星架444和第二行星架464可被设置为单独的构件。
从太阳齿轮430到第一减速器440的输出端的传动比可称为“第一传动比N1”,从太阳齿轮430到第二减速器460的输出端的传动比可称为“第二传动比N2”。
在本示例性实施例中,第一传动比N1可被限定为从太阳齿轮430到第一行星架444的传动比。第二传动比N2可被限定为从太阳齿轮430到第二行星架464的传动比。
第一传动比N1可与第二传动比N2不同。基于第一传动比N1与第二传动比N2之间的差异,第一减速器440和第二减速器460可相对于彼此执行相对运动。为了简洁起见,将省略详细的描述。
图23示出了太阳齿轮430包括单个太阳齿轮、第一行星齿轮442的齿数等于第二行星齿轮462的齿数以及第一环形齿轮446的齿数不同于第二环形齿轮466的齿数的情况。例如,第一环形齿轮446的齿数可小于第二环形齿轮466的齿数。在本示例中,第一传动比N1可小于第二传动比N2。以下,将基于前述前提提供描述。然而,第一传动比N1不同于第二传动比N2的其他构造也是可以的。
虽然太阳齿轮430、第一行星齿轮442、第二行星齿轮462、第一环形齿轮446和第二环形齿轮466被示出为有齿齿轮,但示例性实施例并不限于此。太阳齿轮430、第一行星齿轮442、第二行星齿轮462、第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可以是能够通过滚动摩擦传递动力的旋转体。
图24是示出了根据示例性实施例的运动辅助设备的框图。
参照图24,运动辅助设备14可如下地操作。
控制器30可控制驱动源420(例如,接通电源)向太阳齿轮430传递动力。被传递至太阳齿轮430的动力可同时传递至第一行星齿轮442和第二行星齿轮462。
第一行星齿轮442可将动力传递至第一行星架444和/或第一环形齿轮446。第二行星齿轮462可将动力传递至第二行星架464和/或第二环形齿轮466。
基于第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异,第一行星架444和第二行星架464可相对于彼此执行相对运动。因此,可调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度。
控制器30可交替地改变太阳齿轮430的旋转方向。在本示例中,第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度可交替地增大或减小。通过前述结构,可协助用户的行走运动。
根据一些示例性实施例,图23的驱动模块400可在所有的第一行星架444、第二行星架464、第一环形齿轮446和第二环形齿轮466都没有固定到第一壳体412和第二壳体414的同时操作。在这样的情况下,第一行星架444和第二行星架464可不受除了第一行星齿轮442和第二行星齿轮462的旋转轴之外的部件的限制。此外,第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可不受除了第一行星齿轮442和第二行星齿轮462之外的部件的限制。可设置轴承以能够使环形齿轮或行星架自由旋转。
因此,通过第一行星架444和第二行星架464相对于彼此的相对运动,可调节第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度。可基于从外部和太阳齿轮430接收的负载来改变第一支撑模块50和第二支撑模块70的绝对位置。
图25A和图25B是示出了根据示例性实施例的当第一环形齿轮446和第二环形齿轮466彼此固定时图23的驱动模块400、第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作的视图。具体地,图25A示出了第一减速器440和第二减速器460的操作,图25B示出了第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作。
虽然第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可以以非固定的方式设置,但是为了便于理解,首先将描述第一环形齿轮446和第二环形齿轮466以固定的方式设置的示例。
参照图25A,当太阳齿轮430逆时针旋转时,第一行星齿轮442和第二行星齿轮462可顺时针旋转。此外,第一行星齿轮442和第二行星齿轮462可根据太阳齿轮430的逆时针旋转而逆时针公转。因此,第一行星架444和第二行星架464可逆时针旋转。
当第一环形齿轮446的齿数小于第二环形齿轮466的齿数时,第一传动比可小于第二传动比N2。因此,第一行星架444可以以比第二行星架464快的角速度旋转。第一行星架444和第二行星架464可具有不同的角速度。因此,第一滑轮448和第二滑轮468可具有不同的角速度。
因此,如图25B所示,第一支撑模块50和第二支撑模块70之间的角度可增大。第一支撑模块50和第二支撑模块70可向前运动。
相反,当太阳齿轮430顺时针旋转时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向后运动。
在图25B所示出的状态下,用户可向第一减速器440和第二减速器460施加抬起用户上身的负载,以直立行走。以下,将参照图26A和图26B提供描述。
图26A和图26B是示出了根据示例性实施例的当施加了驱动源420的动力时图23的驱动模块400、第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作的视图。具体地,图26A示出了第一减速器440和第二减速器460的操作,图26B示出了第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作。
参照图26A,在施加了驱动源420的动力的状态下,当用户向第一减速器440和第二减速器460施加负载以抬起用户的上身时,第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可旋转。
当用户直立行走时,第一环形齿轮446和第二环形齿轮466可旋转,从而第一行星架444的旋转方向可与第二行星架464的旋转方向相反。因此,被连接到第一行星架444的第一滑轮448和被连接到第二行星架464的第二滑轮468可沿相反的方向旋转。
因此,当太阳齿轮430逆时针旋转时,第一支撑模块50可向前运动,而第二支撑模块70可向后运动,如图26B所示。
相反,当太阳齿轮430顺时针旋转时,第一支撑模块50可向后运动,而第二支撑模块70可向前运动。
图24的控制器30可交替地改变太阳齿轮430的旋转方向,因而协助用户的行走运动。
图27A和图27B是示出了根据示例性实施例的当阻断了驱动源420的动力时图23所示的驱动模块400、第一支撑模块50和第二支撑模块70的视图。具体地,图27A示出了第一减速器440和第二减速器460的操作,图27B示出了第一支撑模块50和第二支撑模块70的操作。
参照图27A,在驱动源420断电的状态下,当用户向第一减速器440和第二减速器460施加了使用户上身弯曲的负载时,第一支撑模块50和第二支撑模块70可向第一滑轮448和第二滑轮468传递相同方向的负载。
在本示例中,第一行星架444、第二行星架464、第一行星齿轮442、第二行星齿轮462、第一环形齿轮446、第二环形齿轮466和太阳齿轮430可执行单刚体运动。第一行星架444、第二行星架464、第一行星齿轮442、第二行星齿轮462、第一环形齿轮446、第二环形齿轮466和太阳齿轮430可具有相同的旋转速度。
因此,如图27B所示,用户可在不接收驱动源420施加的负载的情况下自由地进行坐下运动。
相反,在驱动源420断电的情况下,当用户向第一减速器440和第二减速器460施加抬起用户上身的负载时,用户可在不接收驱动源420施加的负载的情况下自由地进行起立运动。
在驱动源420被保持的状态下,用户可向第一减速器440和第二减速器460施加使用户上身弯曲的负载。例如,因为太阳齿轮430固定,所以第一行星架444和第二行星架464可相对于太阳齿轮430以不同的角速度旋转。此外,如图25B所示,第一支撑模块50和第二支撑模块70可沿相同的方向运动,以彼此分开。通过前述过程,用户可执行坐下运动。
在本示例中,通过使第一滑轮448和第一关节组件42之间的第三传动比N3与第二滑轮468和第二关节组件62之间的第四传动比N4的比率能够等于第一传动比N1与第二传动比N2的比率的倒数,可缓和或防止第一支撑模块50和第二支撑模块70在用户坐下时彼此分开。
作为另一方法,通过减小第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异,可减小第一支撑模块50和第二支撑模块70在用户坐下时彼此分开的角度。因此,即使当第一传动比N1和第二传动比N2之间的差异相对小,第一支撑模块50和第二支撑模块70也可利用具有高的RPM值的驱动源320确保对行走运动而言足够的角速度。
可如表4所示地排列上述三种运动状态。
[表4]
控制器30可包括处理器和存储器(未示出)。控制器30可以是算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程序阵列、可编程逻辑单元、微型处理器或能够以预定的方式响应指令并执行指令的任何其他装置,从而控制器30编程有指令,这些指令配置作为专用计算机的处理装置,且控制器30被配置成控制至少一个驱动模块90向第一支撑模块50和第二支撑模块70传递动力。
这些指令可被存储在非临时性计算机可读介质中。非临时性计算机可读介质的示例包括磁介质(例如,硬盘、软盘和磁带)、光学介质(例如,CD ROM盘和DVD)、磁光介质(例如,光盘)和被具体配置成存储且执行程序指令的硬件设备(例如,只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。非临时性计算机可读介质还可以是分布式网络,从而程序指令可以以分布式方式存储和执行。程序指令可由一个或更多个处理器执行。
虽然已经描述了一些示例性实施例,但本领域技术人员将理解,在实质上不脱离示例性实施例的新的教导和优点的情况下,在示例性实施例中可进行多种修改。因此,所有的这种修改意在被包括在如权利要求书所限定的示例性实施例的范围内。例如,如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、构造、装置或电路中的组件以不同的方式结合和/或被其他组件或其等同物替换或补偿,可实现适当的结果。在权利要求书中,装置加功能的条款意在执行所列举的功能时覆盖此处描述的结构、结构性等同物以及等同的结构。因此,应该理解,前面的描述是多个示意性的示例性实施例,其不应被理解成限定所公开的特定的示例性实施例,并且应该理解,对所公开的示例性实施例以及其他示例性实施例所进行的修改意在被包括在权利要求书的范围内。
Claims (5)
1.一种驱动模块,包括:
单个驱动源,被构造成传递动力;
输入侧旋转体,连接到单个驱动源并被构造成能够旋转;
第一减速器和第二减速器,被构造成利用通过输入侧旋转体从单个驱动源接收的动力进行运转;
第一止动器和第二止动器,被构造成选择性地使动力能够或者不能在输入侧旋转体与第一减速器和第二减速器的各自的输出端之间传递,
其中,第一减速器和第二减速器中的每个均包括:
行星齿轮,连接到输入侧旋转体的外周表面,并被构造成利用来自输入侧旋转体的动力进行以下运动中的至少一种:相对于行星齿轮的旋转轴旋转以及绕输入侧旋转体公转;
行星架,连接到行星齿轮的旋转轴,并被构造成当行星齿轮绕输入侧旋转体公转时旋转;
环形齿轮,包括内周表面,内周表面被构造成连接到行星齿轮;
滑轮,被构造成作为所述第一减速器和第二减速器的各自的输出端中的一个,滑轮包括于其上缠绕有动力传递构件的外周表面,其中,动力传递构件被构造成将动力从输入侧旋转体传递到被连接到所述驱动模块的另一构件,
其中,第一减速器和第二减速器独立地操作。
2.根据权利要求1所述的驱动模块,其中,第一减速器的滑轮被构造成连接到第一减速器的行星架并且当第一减速器的行星架旋转时旋转;
第一止动器被构造成选择性地连接到第一减速器的环形齿轮,以使第一减速器的环形齿轮能够旋转或者不能旋转。
3.根据权利要求2所述的驱动模块,其中,第一减速器的滑轮和第一减速器的行星架被设置为一体,从而沿第一减速器的行星架的外周表面限定第一减速器的滑轮。
4.根据权利要求1所述的驱动模块,其中,第一减速器的环形齿轮包括:
第一子环形齿轮,包括齿,相对于环形齿轮的旋转方向,所述齿的沿第一方向的坡度比沿第二方向的坡度更陡,其中,第二方向与第一方向相反;
第二子环形齿轮,包括齿,所述齿的沿第一方向的坡度比沿第二方向的坡度更缓,
第一止动器包括:
第一子止动器,与第一子环形齿轮对应;
第二子止动器,与第二子环形齿轮对应。
5.根据权利要求1所述的驱动模块,其中,第一减速器的滑轮被构造成连接到第一减速器的环形齿轮并且当第一减速器的环形齿轮旋转时旋转;
第一止动器被构造成选择性地连接到第一减速器的行星架,以使第一减速器的行星齿轮能够公转或者不能公转。
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