CN110202553B - 一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,属于可穿戴设备技术领域,包括:驱动装置;助力装置,包括大腿绑带、踝关节固定件及鲍登线,大腿绑带上在位于穿戴者的前方和后方的位置均设置有固定卡扣,鲍登线包括第一鲍登线和第二鲍登线,第一鲍登线一端连接于驱动装置,另一端能够选择性连接于大腿绑带上位于穿戴者前方或后方的固定卡扣,第二鲍登线一端连接于驱动装置,另一端能够连接于踝关节固定件;检测装置,被配置为检测所述穿戴者的运动状态信息。通过对第一鲍登线的助力驱动路径的可重构布置,与第二鲍登线相配合,实现在面对相对复杂的环境时,该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统仍能够对穿戴者进行助力。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴设备技术领域,尤其涉及一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统。
背景技术
外骨骼机器人是一种可以让人穿戴的人机一体化的机械装置,用来增强或协助穿戴者的基体能力,目前已广泛应用于军事和医疗领域。以往对人机交互和生物力学的研究大多采用刚性外骨骼,多数刚性助行外骨骼会给下肢带来了额外的惯性矩,并且会约束穿戴者在自然状态下的运动和非驱动自由度。柔性驱动外骨骼能够将这些影响最小化,在不影响人体自然状态运动学的情况下对身体施加助力,辅助行走,提升行走效率。
目前,采用柔性驱动的外骨骼机器人通过驱动系统驱动柔性输出缆线,对穿戴者的踝关节、髋关节或膝关节进行单关节或多关节组合助力,但单一的柔性驱动路径布置只能对穿戴者在特定环境进行助力,比如平地行走,在面对多地形环境,比如上下坡、上下台阶时难以对穿戴者进行有效地助力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,以解决现有技术中存在的只能对穿戴者在单一地形行走时的步态进行助力,无法适应相对复杂环境的问题。
如上构思,本发明所采用的技术方案是:
一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,包括:
驱动装置;
助力装置,包括大腿绑带、踝关节固定件及鲍登线,所述大腿绑带上在位于穿戴者的前方和后方的位置均设置有固定卡扣,所述鲍登线包括第一鲍登线和第二鲍登线,所述第一鲍登线一端连接于所述驱动装置,另一端能够选择性连接于所述大腿绑带上位于所述穿戴者前方或后方的所述固定卡扣,所述第二鲍登线一端连接于所述驱动装置,另一端能够连接于所述踝关节固定件;
检测装置,被配置为检测所述穿戴者的运动状态信息。
进一步地,所述柔性助行外骨骼系统还包括小腿绑带,所述小腿绑带上在位于所述穿戴者后方的位置设置有所述固定卡扣,所述第二鲍登线远离所述驱动装置的一端能够选择性的连接于所述小腿绑带上的所述固定卡扣或所述踝关节固定件。
进一步地,所述柔性助行外骨骼系统还包括小腿绑带,所述小腿绑带上在位于所述穿戴者后方的位置设置有所述固定卡扣;所述鲍登线还包括第三鲍登线,所述第三鲍登线一端连接于所述驱动装置,另一端连接于所述小腿绑带上的所述固定卡扣。
进一步地,所述驱动装置包括第一电机和第二电机,所述第一电机的输出端连接有第一收线盘,所述第二电机的输出端连接有第二收线盘,所述第一收线盘连接于所述第一鲍登线,所述第二收线盘连接于所述第二鲍登线。
进一步地,所述检测装置包括惯性测量单元,所述穿戴者的脚面处和大腿处均设置有所述惯性测量单元。
进一步地,所述检测装置还包括拉力测量单元,所述第一鲍登线和所述第二鲍登线远离所述驱动装置的一端均连接有一所述拉力测量单元。
进一步地,所述拉力测量单元两端均设置有连接环,其中一个所述连接环连接于所述第一鲍登线或所述第二鲍登线,另一个所述连接环可拆卸地连接于对应的所述固定卡扣或所述踝关节固定件。
进一步地,所述柔性助行外骨骼系统还包括腰带,所述驱动装置设置于所述腰带上。
进一步地,所述柔性助行外骨骼系统还包括大腿根部绑带,所述大腿根部绑带连接于所述腰带,所述大腿根部绑带上设置有供所述第一鲍登线穿过的第二走线座。
本发明的有益效果为:
本发明提出的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,通过第二鲍登线连接于驱动装置和踝关节固定件,能够对穿戴者的踝关节进行助力;通过在每个大腿绑带的前后均设置固定卡扣,从而能够将第一鲍登线远离驱动装置的一端连接于大腿绑带位于后方或前方的固定卡扣,实现第一鲍登线的助力驱动路径的可重构布置,从而对穿戴者在平地行走状态或爬坡及上台阶等行走状态时为穿戴者的髋关节进行助力,从而实现在面对相对复杂的环境时,该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统仍能够对穿戴者进行有效助力,提升系统的助行性能。
附图说明
图1是本发明提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的工作状态示意图;
图2是本发明提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统第一视角的结构示意图;
图3是本发明提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统第二视角的结构示意图;
图4是图2中A处的局部放大图;
图5是图2中B处的局部放大图;
图6是本发明提供的第二紧固件的剖视图;
图7是图3中C处的局部放大图;
图8是本发明提供的驱动装置第一视角的结构示意图;
图9是本发明提供的驱动装置第二视角的结构示意图。
图中:
1、驱动装置;11、壳体;12、第一电机;13、第二电机;14、第一收线盘;15、第二收线盘;
21、腰带;22、连接带;23、大腿根部绑带;231、第二走线座;
301、第一鲍登线;302、第二鲍登线;303、第一走线座;3031、通槽;31、大腿绑带;312、固定卡扣;3121、卡扣主体;3122、弯钩;3123、卡扣翻盖;32、小腿绑带;33、踝关节固定件;331、固定板;332、耳板;333、第二紧固件;3331、锁紧轴;3332、锁紧环;3333、弹簧套;3334、弹簧;3335、锁头;
41、拉力测量单元;411、连接环;42、惯性测量单元;
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
实施例一
如图1所示,本实施例提供了一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其主要用于在穿戴者的脚踝处和大腿处施加作用力,从而对穿戴者的踝关节和髋关节进行助力,辅助穿戴者行走,提高穿戴者的行走效率。
具体而言,如图2和图3所示,本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统包括驱动装置1、助力装置和检测装置。
其中,助力装置包括大腿绑带31、踝关节固定件33及鲍登线。本实施例以大腿绑带31和踝关节固定件33均设置有两个为例进行说明,两个大腿绑带31分别设置于穿戴者的两个大腿上,两个踝关节固定件33分别设置于穿戴者的脚踝处,且位于穿戴者后方。助力装置还包括小腿绑带32,在本实施例中,小腿绑带32同样设置有两个,两个小腿绑带32分别设置于穿戴者的小腿上。每个大腿绑带31上在位于穿戴者前方和后方的位置均设置有固定卡扣312,每个大腿绑带31在背离另一大腿绑带31的一侧均设置有第一走线座303。每个小腿绑带32上在位于穿戴者后方的位置同样设置有第一走线座303。
在本实施例中,鲍登线设置有四根,将四根鲍登线的其中两根命名为第一鲍登线301,另外两根命名为第二鲍登线302。上述两根第一鲍登线301分别用于连接驱动装置1和大腿绑带31,具体而言,第一鲍登线301的一端连接于驱动装置1,另一端连接于对应的大腿绑带31上的固定卡扣312。由于每个大腿绑带31前后均设置有固定卡扣312,因此当两根第一鲍登线301分别连接于对应的大腿绑带31位于穿戴者后方的固定卡扣312时,助力装置能够在穿戴者处于平地行走状态时为穿戴者进行助力,具体而言,驱动装置1通过第一鲍登线301在穿戴者的大腿处于向上抬起的最高位置时对穿戴者的大腿施加向后的作用力,从而对穿戴者的行走进行助力。而当两根第一鲍登线301分别连接于对应的大腿绑带31位于穿戴者前方的固定卡扣312时,助力装置能够在穿戴者处于爬坡、上台阶等行走状态时为穿戴者进行助力,具体而言,驱动装置1通过第一鲍登线301在穿戴者的大腿处于直立状态时对穿戴者的大腿施加向前的作用力,从而对穿戴者的行走进行助力。
通过在每个大腿绑带31的前后均设置固定卡扣312,能够将第一鲍登线301远离驱动装置1的一端连接于大腿绑带31位于后方或前方的固定卡扣312,从而实现对第一鲍登线301的助力驱动路径进行可重构布置,能够穿戴者在平地行走状态或爬坡及上台阶等行走状态时为穿戴者进行助力,从而实现在面对相对复杂的环境时,该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统仍能够对穿戴者进行有效助力,提高该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的助行性能。
上述两根第二鲍登线302分别用于连接驱动装置1和踝关节固定件33,具体而言,第二鲍登线302的一端连接于驱动装置1,另一端通过大腿绑带31上的第一走线座303和小腿绑带32上的第一走线座303连接于对应的踝关节固定件33,从而使得驱动装置1能够通过第一驱动线301驱动踝关节固定件33来对穿戴者的踝关节进行助力。
上述检测装置包括拉力测量单元41和惯性测量单元42。其中,拉力测量单元41设置有四个,其中两个拉力测量单元41分别连接于两个第一鲍登线301远离驱动装置1的一端,且该两个拉力测量单元41均可拆卸的连接于对应的大腿绑带31上的固定卡扣312。另外两个拉力测量单元41分别连接于两个第二鲍登线302远离驱动装置1的一端,且该两个拉力测量单元41均可拆卸的连接于对应的踝关节固定件33。拉力测量单元41用于在穿戴者穿戴上该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统并对鲍登线进行预紧时,检测鲍登线对对应的固定卡扣312或踝关节固定件33的作用力,从而实现该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统能够适应不同体型的穿戴者。此外,拉力测量单元41还能够在穿戴者行走过程中实时检测鲍登线对对应的固定卡扣312或踝关节固定件33的作用力,保证该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统正常工作,同时可设置助力阈值,避免助力过大对穿戴者的大腿或踝关节造成损伤。优选地,在本实施例中,拉力测量单元41为拉力传感器。
上述惯性测量单元42设置有四个,其中两个惯性测量单元42设置于穿戴者的脚面处,用于检测穿戴者脚处的行走状态,另外两个惯性测量单元42分别设置于两个大腿绑带31上,且位于穿戴者前方,用于检测穿戴者大腿的行走状态。在该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统工作时,惯性测量单元42计算出穿戴者的步态周期,进而使得驱动装置1通过鲍登线对穿戴者的踝关节和髋关节进行助力。优选地,在本实施例中,惯性测量单元42为惯性传感器。此外,上述拉力传感器和惯性传感器均为现有技术中的常见结构,在此不再详细赘述。
如图4所示,上述固定卡扣312包括卡扣主体3121,卡扣主体3121固设于大腿绑带31,卡扣主体3121的一端弯曲形成两个间隔设置的弯钩3122。固定卡扣312还包括卡扣翻盖3123,卡扣翻盖3123一端能够转动的设置于卡扣主体3121上,另一端能够与两个弯钩3122卡接,具体而言,卡扣翻盖3123的另一端设置有卡钩,两个弯钩3122上设置有能够与卡钩相配合的卡槽,当然在其他实施例中,卡扣翻盖3123还可通过螺栓螺母等其他可拆卸连接方式连接于弯钩3122。上述连接于第一鲍登线301的拉力传感器41的两端分别设置有连接环411,其中一个连接环411连接于第一鲍登线301,另一个连接环411位于两个弯钩3122之间,第一紧固件穿过连接环411和两个弯钩3122与卡扣3121之间的空间,实现连接环411和固定卡扣312的可拆卸连接。在本实施例中,第一紧固件为卡接轴,将卡接轴穿设于连接环411内,随后将卡接轴通过两个弯钩3122具有开口的一侧将卡接轴放置于弯钩3122和卡扣主体3121之间的空间内,此时连接环411位于两个弯钩3122之间,随后将卡扣翻盖3123盖合,使得卡扣翻盖3123与弯钩3122卡接,实现对拉力传感器和固定卡扣312的可拆卸连接。当需要调整第一鲍登线301的位置时,只需将卡扣翻盖3123掀开,将卡接轴从弯钩3122和卡扣主体3121之间的空间内取出即可,需要说明的时,在调整第一鲍登线301的位置时,第一鲍登线301连接的拉力传感器是随第一鲍登线301同步调整的。
如图5所示,踝关节固定件33包括固定板331,固定板331固设于穿戴者的脚踝处,固定板331上向外凸设有两个间隔设置的耳板332,两个耳板332相对开设有固定孔,上述连接于第二鲍登线302的拉力传感器的两端分别设置有连接环411,其中一个连接环411连接于第二鲍登线302,另一个连接环411位于两个耳板332之间,第二紧固件333穿过连接环411和两个固定孔实现连接环411和耳板332的可拆卸连接。如图6所示,在本实施例中,第二紧固件333包括锁紧轴3331、锁紧环3332和弹簧套3333,锁紧环3332固设于其中一个固定孔内,弹簧套3333的一端固设于另一个固定孔内,锁紧轴3331穿设于弹簧套3333内。第二紧固件333还包括弹簧3334,弹簧3334位于弹簧套3333内,且套设于锁紧轴3331上,具体而言,弹簧套3333内设置有相连通的阶梯孔,阶梯孔包括第一孔和第二孔,其中第一孔的横截面积小于第二孔的横截面积,第二孔位于耳板332和第一孔之间。锁紧轴3331为阶梯轴,锁紧轴3331包括第一轴和第二轴,第一轴的横截面积小于第二轴的横截面积,第二轴的部分结构位于第二孔内,第一轴穿设于第一孔和第二孔内,且第一轴穿出第一孔的一端设置有锁头3335。上述弹簧3334位于第一轴和第二轴形成的阶梯面与第一孔和第二孔形成的阶梯面之间,因此当弹簧3334处于自然状态时,在弹簧3334的作用下,锁紧轴3331穿过连接环411而伸入到锁紧环3332内,从而使得连接环411连接于踝关节固定件33。当需要对拉力传感器进行拆卸时,只要通过锁头3335拽动锁紧轴3331压缩弹簧3334即可将锁紧轴3331从锁紧环3332和连接环411内脱出
此外,为了实现对第二鲍登线302进行限位,第二鲍登线302穿过大腿绑带31上的第一走线座303和小腿绑带32上的第一走线座303连接于踝关节固定件33。如图7所示,第一走线座303包括底座,底座上设置供第二鲍登线302穿过的通槽3031,通槽3031用于对第二鲍登线302进行限位,同时对第二鲍登线302的走向进行控制,使得第二鲍登线302能够贴合在穿戴者身上,从而使得第二鲍登线302更好的对踝关节施加作用力,避免第二鲍登线302对踝关节施加的作用力随第二鲍登线302的摆动而不断变化,保证该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统正常工作。
上述驱动装置1设置于穿戴者的腰部,具体而言,该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统还包括腰带21和两个分别环设于穿戴者两个大腿根部的大腿根部绑带23,腰带21通过绑缚、扣合等方式设置于穿戴者的腰部,腰带21通过连接带22连接于两个大腿根部绑带23,驱动装置1设置于腰带21上,两个大腿根部绑带23上分别设置有供两根第一鲍登线301穿过的第二走线座231,以分别对两根第一鲍登线301进行限位,同时对第一鲍登线301的走向进行控制,避免第一鲍登线301对大腿处施加的作用力随第一鲍登线301的摆动而不断变化,保证该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统正常工作。第二走线座231和上述第一走线座303的结构相同,在此不再重复赘述。
具体而言,如图8和图9所示,驱动装置1包括壳体11,壳体11设置于腰带21上,壳体11内设置有第一电机12和第二电机13,具体而言,在本实施例中,第一电机12设置有两个,第二电机13设置有一个,其中两个第一电机12的输出端分别连接于两根第一鲍登线301,为了使得第一电机12能够更好的驱动第一鲍登线301,第一电机12的输出端连接有第一收线盘14,第一鲍登线301的一端固定于第一收线盘14上,第一电机12的转动通过第一收线盘14来使得第一鲍登线301对大腿绑带31施加作用力,从而对穿戴者的大腿进行助力。
第二电机13的输出端连接于两个第二鲍登线302,第二电机13通过正转和反转分别带动两根第二鲍登线302对两个踝关节固定件33施加作用力。为了使得第二电机13能够更好的驱动第二鲍登线302,第二电机13的输出端连接有第二收线盘15,两根第二鲍登线302分别连接于第二收线盘15外周上的两侧,通过一个第二收线盘15来驱动两根第二鲍登线302,也就是说通过第二电机13正转和反转来带动第二收线盘15分别沿两个方向转动,从而带动两根第二鲍登线302分别对穿戴者的两个踝关节进行助力。上述第一电机12和第二电机13均为现有技术中的常见结构,在此不再详细赘述。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统还包括控制器,第一电机12、第二电机13、惯性传感器和拉力传感器均电连接于控制器,控制器可以是集中式或分布式的控制器,比如,控制器可以是一个单独的单片机,也可以是分布的多块单片机构成,单片机中可以运行控制程序,进而控制第一电机12、第二电机13、惯性传感器和拉力传感器实现其功能。
综上,本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,每根第二鲍登线302始终连接于第二收线盘15和对应的踝关节固定件33之间,而两根第一鲍登线301具有两种工作状态,第一种:两根第一鲍登线301均连接于对应的大腿绑带31位于穿戴者后方的固定卡扣312,此时该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统能够在穿戴者处于平地行走状态时对穿戴者的髋关节进行助力。第二种:两根第一鲍登线301均连接于对应的大腿绑带31位于穿戴者前方的固定卡扣312,此时该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统能够在穿戴者处于爬坡、上台阶等行走状态时对穿戴者的髋关节进行助力。
通过对第一鲍登线301的助力路径均进行可重构布置,与第二鲍登线302相配合,能够使得该助力路径可重构的助行外骨骼系统在面对相对复杂的环境时,仍能够对对穿戴者的髋关节和踝关节进行有效地助力,提高该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的助行性能。
实施例二
本实施例提供的柔性助行外骨骼系统与实施例一提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的结构基本相同,不同之处仅在于:每个小腿绑带32在位于穿戴者后方的位置也设置有固定卡扣312,每根第二鲍登线302的一端连接于驱动装置1,另一端连接于对应的小腿绑带32上的固定卡312扣或踝关节固定件33。此时,两根第二鲍登线302分别连接于两个小腿绑带32上的固定卡扣312或者两根第二鲍登线302分别连接于两个踝关节固定件33。
通过对第二鲍登线302的助力路径进行可重构布置,当第二鲍登线302连接于对应的小腿绑带32上的固定卡扣312时,驱动装置1能够通过第二鲍登线302驱动小腿绑带32对穿戴者的膝关节进行助力;当第二鲍登线302连接于对应的踝关节固定件33时,驱动装置1能够通过第二鲍登线302驱动踝关节固定件33对穿戴者的踝关节进行助力。
当然在其他实施例中,还可以为其中一根第二鲍登线302连接于其中一个小腿绑带32上的固定卡扣312,另外一根第二鲍登线302连接于其中一个踝关节固定件33。
小腿绑带32上的固定卡扣312和实施例一中大腿绑带31上的固定卡扣312的结构相同,只是大腿绑带31上的固定卡扣312用于连接第一鲍登线301,而小腿绑带32上的固定卡扣312用于连接第二鲍登线302,因此,对小腿绑带32上的固定卡扣312的结构在此不再详细赘述。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,两根第一鲍登线301具有两种工作状态(见实施例一);两根第二鲍登线302也具有两种工作状态,第一种:两根第二鲍登线302均连接于对应的小腿绑带32上的固定卡扣312,此时该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统能够对穿戴者的膝关节进行助力。第二种:两根第二鲍登线302均连接于对应的踝关节固定件33,此时该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统能够对穿戴者的踝关节进行助力。
通过对第一鲍登线301和第二鲍登线302的助力路径均进行可重构布置,能够使得该助力路径可重构的助行外骨骼系统在面对相对复杂的环境时,仍能够对对穿戴者的髋关节和踝关节进行有效地助力,提高该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的助行性能。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的其余结构与实施例一中的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统相同,在此不再重复赘述。
实施例三
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统与实施例一提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的结构基本相同,不同之处仅在于:驱动装置包括第一电机和第二电机,第一电机和第二电机均设置有一个,第一电机输出端连接的第一收线盘,两根第一鲍登线分别连接于第一收线盘外周上的两侧,通过一个第一收线盘来驱动两根第一鲍登线,也就说通过第一电机的正转和反转来带动第一收线盘分别沿两个方向转动,从而带动两根第一鲍登线分别对穿戴者的两个大腿进行助力。第二电机的输出端连接有第二收线盘,两根第二鲍登线分别连接于第二收线盘外周上的两侧,通过一个第二收线盘来驱动两根第二鲍登线,也就是说通过第二电机的正转和反转来带动第二收线盘分别沿两个方向转动,从而带动两根第二鲍登线分别对穿戴者的两个踝关节或两个膝关节进行助力。
当然在其他实施例中,第一电机和第二电机均设置有两个,此时每根鲍登线都由一个电机来驱动。或者第一电机设置有一个,第二电机设置有两个,此时第一电机通过正转和反转来驱动两根第一鲍登线,两根第二鲍登线分别由两个第二电机驱动,第一电机和第二电机的数量可根据实际需要进行设置,在此不再进行一一列举。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的其余结构与实施例一中的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统相同,在此不再重复赘述。
实施例四
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统与实施例一提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的结构基本相同,不同之处仅在于:本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统还包括两根第三鲍登线,两根第二鲍登线分别连接于两个踝关节固定件,两根第三鲍登线分别连接于两个小腿绑带上的固定卡扣。此外,驱动装置还包括第三电机,在本实施例中,第一电机、第二电机和第三电机均设置有一个,第一电机的输出端连接有第一收线盘,第二电机的输出端连接有第二收线盘,第三电机的输出端连接有第三收线盘。两根第一鲍登线分别连接于第一收线盘外周上的两侧,通过一个第一收线盘来驱动两根第一鲍登线,也就是通过第一电机的正转和反转来带动第一收线盘分别沿两个方向转动,从而带动两跟第一鲍登线分别对穿戴者的两个大腿进行助力。两根第二鲍登线分别连接于第二收线盘外周上的两侧,通过一个第二收线盘来驱动两根第二鲍登线,也就是通过第二电机的正转和反转来带动第二收线盘分别沿两个方向转动,从而带动两根第二鲍登线分别对穿戴者的两个踝关节进行助力。两根第三鲍登线分别连接于第三收线盘外周上的两侧,通过一个第三收线盘来驱动两根第三鲍登线,也就是说通过第三电机的正转和反转来带动第三收线盘分别沿两个方向转动,从而带动两根第三鲍登线分别对穿戴者的两个膝关节进行助力。
当然,在其他实施例中,第一电机、第二电机和第三电机还可均设置有两个,此时每个电机对应的收线盘连接有一根鲍登线,每根鲍登线均由一个电机驱动,第一电机、第二电机和第三电机的数量可根据实际需要进行设置,在此不再一一列举。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的其余结构与实施例一中的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统相同,在此不再重复赘述。
实施例五
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统与实施例一提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的结构基本相同,不同之处仅在于:本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统中的助力装置仅包括一个大腿绑带、一个踝关节固定件和一个小腿绑带,小腿绑带未设置固定卡扣,在本实施例中,该踝关节固定件、小腿绑带和大腿绑带位于穿戴者的同一个腿上,此时该柔性外骨骼系统可仅对穿戴者的同一条腿的大腿和踝关节进行助力。
当然在其他实施例中,该踝关节固定件和大腿绑带也可分别位于穿戴者的两条腿上,小腿绑带与踝关节位于穿戴者同一条腿上,此时该助力路径可重构的柔性外骨骼系统可对穿戴者的一条腿的大腿进行助力,而对另一条腿的踝关节进行助力。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的其余结构与实施例一中的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统相同,在此不再重复赘述。
实施例六
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统与实施例五提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的结构基本相同,不同之处仅在于:小腿绑带上设置有固定卡扣,此时第二鲍登线可连接于踝关节固定件或小腿绑带上的固定卡扣,此时该柔性外骨骼系统可对穿戴者的一条腿的大腿进行助力,而对另一条腿的踝关节或膝关节进行助力。当然在其他是实施例中,小腿绑带和大腿绑带位于穿戴者同一条腿上,此时该助力路径可重构的柔性外骨骼系统可对穿戴者的一条腿的大腿或膝关节进行助力,而对另一条腿的踝关节进行助力。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的其余结构与实施例五中的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统相同,在此不再重复赘述。
实施例七
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统与实施例六提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的结构基本相同,不同之处仅在于:鲍登线还包括第三鲍登线,第二鲍登线连接于踝关节固定件,第三鲍登线连接于小腿绑带上的固定卡扣。
本实施例提供的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统的其余结构与实施例六中的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统相同,在此不再重复赘述。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性,本发明不受上述实施方式限制,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还有各种变化和改变,这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,包括:
驱动装置(1);
助力装置,包括大腿绑带(31)、踝关节固定件(33)及鲍登线,所述大腿绑带(31)上在位于穿戴者的前方和后方的位置均设置有固定卡扣(312),所述鲍登线包括第一鲍登线(301)和第二鲍登线(302),所述第一鲍登线(301)一端连接于所述驱动装置(1),另一端能够选择性连接于所述大腿绑带(31)上位于所述穿戴者前方或后方的所述固定卡扣(312),所述第二鲍登线(302)一端连接于所述驱动装置(1),另一端能够连接于所述踝关节固定件(33);
检测装置,被配置为检测所述穿戴者的运动状态信息;
所述检测装置包括惯性测量单元(42),所述穿戴者的脚面处和大腿处均设置有所述惯性测量单元(42);所述检测装置包括拉力测量单元(41),所述第一鲍登线(301)和所述第二鲍登线(302)远离所述驱动装置(1)的一端均连接有一所述拉力测量单元(41);
所述固定卡扣(312)包括卡扣主体(3121),所述卡扣主体(3121)固设于所述大腿绑带(31),所述卡扣主体(3121)的一端弯曲形成两个间隔设置的弯钩(3122);所述固定卡扣(312)还包括卡扣翻盖(3123),所述卡扣翻盖(3123)一端能够转动的设置于所述卡扣主体(3121)上,另一端能够与两个所述弯钩(3122)卡接;
所述拉力测量单元(41)为拉力传感器;所述拉力传感器的两端分别设置有连接环(411),其中一个所述连接环(411)连接于所述第一鲍登线(301),另一个所述连接环(411)位于两个所述弯钩(3122)之间,第一紧固件穿过所述连接环(411)和两个所述弯钩(3122)与所述卡扣主体(3121)之间的空间,实现所述连接环(411)和所述固定卡扣(312)的可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,所述柔性助行外骨骼系统还包括小腿绑带(32),所述小腿绑带(32)上在位于所述穿戴者后方的位置设置有所述固定卡扣(312),所述第二鲍登线(302)远离所述驱动装置(1)的一端能够选择性的连接于所述小腿绑带(32)上的所述固定卡扣(312)或所述踝关节固定件(33)。
3.根据权利要求1所述的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,所述柔性助行外骨骼系统还包括小腿绑带(32),所述小腿绑带(32)上在位于所述穿戴者后方的位置设置有所述固定卡扣(312);所述鲍登线还包括第三鲍登线,所述第三鲍登线一端连接于所述驱动装置(1),另一端连接于所述小腿绑带(32)上的所述固定卡扣(312)。
4.根据权利要求2或3所述的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,所述大腿绑带(31)和所述小腿绑带(32)上均设置有供所述第二鲍登线(302)穿过的第一走线座(303)。
5.根据权利要求1所述的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,所述驱动装置(1)包括第一电机(12)和第二电机(13),所述第一电机(12)的输出端连接有第一收线盘(14),所述第二电机(13)的输出端连接有第二收线盘(15),所述第一收线盘(14)连接于所述第一鲍登线(301),所述第二收线盘(15)连接于所述第二鲍登线(302)。
6.根据权利要求1所述的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,所述柔性助行外骨骼系统还包括腰带(21),所述驱动装置(1)设置于所述腰带(21)上。
7.根据权利要求6所述的助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统,其特征在于,所述柔性助行外骨骼系统还包括大腿根部绑带(23),所述大腿根部绑带(23)连接于所述腰带(21),所述大腿根部绑带(23)上设置有供所述第一鲍登线(301)穿过的第二走线座(231)。
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