CN113352294A - 应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器。所述重力补偿器包括第一连杆、第二连杆、弹性体和连接单元，所述第一连杆配置为平行于穿戴者的第一身体部位延伸；所述第二连杆配置为平行于第二身体部位延伸，并且可旋转地联接至第一连杆的一端；所述弹性体在其一端处固定至第一连杆，以便施加根据其两端之间的长度而变化的弹力；所述连接单元的一端连接至弹性体的另一端并在第一连杆的纵向方向上延伸，一端连接至第二连杆，以便通过第一连杆与第二连杆之间的相对旋转来改变弹性体的长度。

Description

应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器

技术领域

本发明涉及一种应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，更具体地，本发明涉及这样一种重力补偿器，其配置为穿戴在穿戴者身体的上肢上并模拟穿戴者肩部的运动，以辅助上肢的肌肉力量。

背景技术

通常，可穿戴机器人已设计用于医学目的、军事目的或工作辅助目的，所述可穿戴机器人通过穿戴在身体的特定部位上或通过容纳身体的特定部位来辅助穿戴者身体的运动。具体地，可穿戴工作机器人设计为通过减少施加到穿戴者身体的负荷来防止对穿戴者的伤害并辅助穿戴者的肌肉力量。这样的可穿戴机器人构造为模拟穿戴者的外部身体部位。在这样的可穿戴机器人中，在技术上至关重要的是设计关节，以便实现与人体的实际运动相同的运动。

特别地，用于可穿戴上臂的肌肉力量辅助装置通常包括配置为辅助人体支撑工具负荷的手动支撑装置。例如，可以构造手动支撑装置，以便利用组件、弹簧、线缆和滑轮的组合来补偿设定范围内的重力。特别地，构造这样的装置，以便在有限的运动范围内补偿重力。

传统的重力补偿器包括由电机和减速器组成的驱动单元，其不情愿地增加了装置的体积和重量。因此，需要替换这些组件以解决该问题。

描述为背景技术部分的细节仅仅旨在促进对本发明的背景的理解的目的，而不应被解释为对本领域普通技术人员先前已知的现有技术的认可。

发明内容

因此，本发明提供了一种应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，通常设置在常规重力补偿器中的电机和减速器已被弹性体和丝线代替，以减少制造成本和重量。

根据本发明，通过提供应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器可以实现以上和其他目的，所述重力补偿器包括第一连杆、第二连杆、弹性体和连接单元，所述第一连杆配置为在平行于穿戴者的第一身体部位的方向上延伸；所述第二连杆配置为在平行于第二身体部位的方向上延伸并可旋转地联接至第一连杆的第一端，所述第二身体部位可旋转地连接至穿戴者的第一身体部位的第一端；所述弹性体在其第一端处固定至第一连杆，以便施加根据其第一端与第二端之间的长度而变化的弹力；所述连接单元在其第一端处连接至弹性体的第二端并在第一连杆的纵向方向上延伸，并且在其第二端处连接至第二连杆，以便通过第一连杆与第二连杆之间的相对旋转来改变弹性体的长度。

连接单元可以包括第一旋转体，所述第一旋转体在第一连杆联接至第二连杆的位置处固定至第二连杆，并且可旋转地固接至第一连杆。

连接单元可以包括第一丝线、第二旋转体和旋转连杆单元，所述第一丝线在其第一端处联接至第一旋转体并在第一连杆的纵向方向上延伸；所述第二旋转体连接至第一丝线的第二端并可旋转地联接至第一连杆；所述旋转连杆单元在其第一端处固定至第二旋转体，而其第二端联接至弹性体的第二端，以便根据第二旋转体的旋转来改变弹性体的长度和施加在第二旋转体上的弹性体的弹力的方向。

重力补偿器可以进一步包括第三丝线，该第三丝线由多条第三丝线组成并在其第一端处可旋转地固接至安装在第一连杆上的驱动电机，而在其第二端处连接至第二连杆，其中第一旋转体包括第一丝线凹槽和第二丝线凹槽，第一丝线容纳在所述第一丝线凹槽中并与所述第一丝线凹槽接合，所述第二丝线凹槽在第一旋转体的径向方向上与第一丝线凹槽间隔开并在其中容纳第三丝线。

旋转连杆单元可以包括第一旋转连杆和第二旋转连杆，所述第一旋转连杆在其第一端处可旋转地固接至第二旋转体并随其旋转；所述第二旋转连杆在其第一端处固定至第一连杆并在其第二端处可旋转地联接至第一旋转连杆的第二端，其中弹性体的第二端可旋转地联接至第一旋转连杆。

弹性体可以包括多个弹性体，该多个弹性体在垂直于第一连杆的纵向方向的方向上定位，并且重力补偿器可以进一步包括弹性体连杆，该弹性体连杆在其第一端处联接至弹性体的第二端，而在其第二端处可旋转地联接至第一连杆。

当第二连杆相对于第一连杆向上旋转时，通过弹性体的弹力而施加至第二连杆的扭矩逐渐增大然后减小。

第二连杆相对于第一连杆在上下方向上可旋转并仅在第一预定角度与第二预定角度之间可旋转，并且施加至第二连杆的扭矩可以在第一预定角度与第二预定角度之间的第三预定角度处被最大化。

第一身体部位可以对应于穿戴者的肩部，而第二身体部位可以对应于可旋转地连接至穿戴者肩部的上臂。

连接单元可以包括第二丝线，该第二丝线在其第一端处联接至第一旋转体并在第一连杆的纵向方向上延伸，并且连接至弹性体的第二端，以便通过第一旋转体的旋转而移动。

连接单元可以包括滑轮，该滑轮可旋转地联接至弹性体的第二端并定位在第二丝线的第一端与第二端之间，以便第二丝线缠绕滑轮，并且第二丝线的第二端可以在与第二丝线缠绕滑轮的位置相反的方向上延伸并可以固定至第一连杆。

当第二连杆相对于第一连杆向上旋转时，通过弹性体的弹力而施加至第二连杆的扭矩可以逐渐增大。

第一身体部位可以对应于穿戴者的上臂，而第二身体部位可以对应于可旋转地连接至穿戴者上臂的前臂。

附图说明

通过结合附图进行的如下具体描述将更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其他优点，其中：

图1是根据本发明的可穿戴肌肉力量辅助装置的立体图；

图2和图3是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器的第一实施方案的侧视图；

图4是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器的第一实施方案的侧视图，其中在第二连杆的旋转期间施加的扭矩被最大化；

图5是显示了在根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器的第一实施方案中，在第二连杆的旋转期间克服重力施加的扭矩以及第二连杆的角度的曲线图；

图6是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器的第一旋转体的前视图；

图7是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器的第二实施方案的侧视图；

图8A、图8B、图9A、和图9B是借助附图标记显示了根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器的第二实施方案的侧视图。

具体实施方式

本文所公开的本发明的实施方案的具体结构和功能描述仅用于说明本发明的实施方案的目的。在不脱离本发明的精神和重要特征的情况下，本发明可以以许多不同的形式来实现。因此，公开本发明的实施方案仅用于说明的目的，并不应该解释为限制本发明。

现在将详细参考本发明的各种实施方案，由于可以以许多不同的形式对本发明的实施方案进行各种修改，其具体示例在附图中示出并在下面描述。尽管本发明将结合本发明的示例性实施方案进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方案，还包括各个替代的实施方案、修改的实施方案、等同的实施方案或其它实施方案，所述实施方案包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

本文中所用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一种或多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变化形式，将被理解为暗示包括所陈述的元件，但不排除任何其它元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”，“器件”，“部件”和“模块”意为用于执行至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或者软件组件以及它们的组合来实现。

应当理解，虽然在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等以描述各个元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不脱离本发明的教示的情况下，下面讨论的第一元件可以被称作第二元件。类似地，第二元件也可以被称作第一元件。

应该理解，当元件被称为“联接”或“连接”至另一个元件时，它可以直接联接或连接至另一个元件，或者在它们之间可以存在介入元件。相反，应当理解的是，当元件被称为“直接联接”或“直接连接”至另一个元件时，不存在介入元件。应当以相同的方式来理解解释元件之间关系的其他表述，比如“在...之间”、“直接在...之间”、“邻近”或“直接邻近”。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。可以进一步理解的是，术语(比如通常使用的词典中定义的术语)应被解释为具有与该术语在现有技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，除非在本文中有明确的定义，否则不应以理想化或过于字面的含义来解释。

在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。在所有附图中，相同的附图标记将指代相同或相似的部件。

图1是根据本发明的可穿戴肌肉力量辅助装置1的立体图。图2和图3是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器的第一实施方案的侧视图。图4是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器的第一实施方案的侧视图，其中在第二连杆的旋转期间施加的扭矩被最大化。图5是显示了在根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器的第一实施方案中，以第二连杆的角度，在第二连杆的旋转期间克服重力施加的扭矩的曲线图。图6是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器的第一旋转体的前视图。图7是根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器的第二实施方案的侧视图。图8A、图8B、图9A、和图9B是借助附图标记显示了根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器的第二实施方案的侧视图。

在下文中，将参考图1至图9B描述根据发明的优选实施方案的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器。

根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器可以包括第一实施方案和第二实施方案，所述第一实施方案安装在上臂相对于穿戴者肩部移动的关节区域的外部身体部位上；所述第二实施方案安装在前臂相对于穿戴者上臂移动的关节区域的外部身体部位上。在本发明的实施方案的情况下，“第一端”和“第二端”分别表示应用“第一侧”和“第二侧”的情况。连杆是这样的概念，其不仅包括简单的连接结构，而且还包括装置的构件或杆。

根据本发明的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置1的重力补偿器包括第一连杆100a、100b，第二连杆200a、200b，弹性体400和连接单元300；所述第一连杆100a、100b配置为在平行于穿戴者的第一身体部位的方向上延伸；所述第二连杆200a、200b配置为在平行于第二身体部位的方向上延伸并可旋转地联接至第一连杆100a、100b的一端，所述第二身体部位可旋转地连接至第一身体部位的一端；所述弹性体400在其一端处固接至第一连杆100a，100b，并且其弹力根据其一端与另一端之间的长度变化而变化；所述连接单元300在其一端处连接至弹性体400的另一端并在第一连杆100a、100b的纵向方向上延伸，而在其另一端处连接至第二连杆200a、200b，使弹性体400的长度根据第一连杆100a、100b与第二连杆200a、200b之间的相对旋转而变化。

在本发明的第一实施方案中，第一身体部位可以对应于穿戴者的肩部，而第二身体部位可以对应于穿戴者的上臂。在第二实施方案中，第一身体部位可以对应于穿戴者的上臂，而第二身体部位可以对应于穿戴者的前臂。

由于第二连杆200a、200b可旋转地联接至第一连杆100a、100b的一端，因此第二连杆200a、200b能够相对于第一连杆100a、100b旋转。

弹性体400的一端固接至第一连杆100a、100b作为基准，而弹性体400的另一端联接至连接单元300的一端。连接单元300的另一端联接至可旋转的第二连杆200a、200b。连接单元300根据第二连杆200a、200b的旋转角度来改变弹性体400的长度，使得当位于第一连杆100a、100b下方的第二连杆200a、200b向上旋转时，弹性体400的长度减小，以便在与重力产生的扭矩的方向相反的方向上产生扭矩，以补偿重力，从而辅助穿戴可穿戴肌肉力量辅助装置1的穿戴者的肌肉力量。

连接单元300包括第一旋转体310，所述第一旋转体310在第一连杆100a、100b联接至第二连杆200a、200b的位置处固接至第二连杆200a、200b，并且可旋转地联接至第一连杆100a、100b。

由于连接单元300包括第一旋转体310，该第一旋转体310固定地联接至第二连杆200a、200b，以便在第二连杆200a、200b旋转时与第二连杆200a、200b一起旋转，因此通过将连接至连接单元300的另一端的弹性体400的弹力传递至第二连杆200a、200b，可以补偿由于重力在第二连杆200a、200b处产生的扭矩。

第一旋转体310可以配置为具有圆形形状，并且可以在与第二连杆200a、200b联接处的轴线相同的旋转轴线上联接。

可以包括多个弹性体的弹性体400包括弹性体连杆500，该弹性体连杆500布置在垂直于第一连杆100a、100b的纵向方向的方向上并在其一端处联接至弹性体400的另一端，而在其另一端处可旋转地联接至第一连杆100a、100b。

弹性体400可以由具有弹力的物体(比如弹簧)制成，并且可以包括在垂直于第一连杆100a、100b的方向上布置的多个弹性体。由于弹性体400由多个弹性体组成，因此即使当第一旋转体310和第二旋转体330的角位移较小时，也可以传递较大的弹力。此外，可以通过调节弹性体400的数量来有利地调节施加至第二连杆200a、200b的弹力。

接下来，将提供关于第一实施方案的描述。

在本发明的第一实施方案中，第一身体部位对应于穿戴者的肩部，而第二身体部位对应于可旋转地连接至穿戴者肩部的上臂。

因此，当穿戴者试图向上旋转他/她的上臂时，可以利用连接至第二连杆200a、200b的弹性体400的弹力，通过补偿由于重力在上臂处产生的扭矩来辅助穿戴者的上肢的肌肉力量。

连接单元300包括第一丝线320、第二旋转体330和旋转连杆单元340，所述第一丝线320在其一端处联接至第一旋转体310并在第一连杆100a的纵向方向上延伸；所述第二旋转体330连接至第一丝线320的另一端并可旋转地联接至第一连杆100a、100b；所述旋转连杆单元340在其一端处固定至第二旋转体330，而其另一端联接至弹性体400，以便根据第二旋转体330的旋转来改变弹性体400的长度和作用在第二旋转体330上的弹性体400的弹力的方向。

第一丝线320、第二旋转体330和旋转连杆单元340可以应用于本发明的第一实施方案。

第一丝线320在其一端处固定至第一旋转体310，而在其另一端处固定至第二旋转体330。第一旋转体310和第二旋转体330中的每一个可以在其外周表面中设置有凹槽，以便使第一丝线320容纳在第一旋转体310的凹槽中和第二旋转体330的凹槽中并且与凹槽接合。因此，当第一旋转体310旋转导致第一丝线320缠绕凹槽时，已经缠绕第二旋转体330的第一丝线320从第二旋转体330退绕。同理，当第一丝线320通过第一旋转体310的旋转从第一旋转体310退绕时，第一丝线320缠绕第二旋转体330。

旋转连杆单元340的一端可旋转地连接至第二旋转体330，而在其另一端处连接至弹性体400。从而，弹性体400的弹力转换为第二旋转体330的扭矩，并且可以经由第一丝线320将第二旋转体330的扭矩传递至第一旋转体310。

因此，弹性体400的弹力经由旋转连杆单元340转换为第二旋转体330的扭矩，并且所述扭矩传递至第一旋转体310，补偿重力在第二连杆200a处产生的扭矩，从而辅助穿戴者的上肢的肌肉力量。

重力补偿器进一步包括第三丝线600，该第三丝线600在其一端处连接至安装在第一连杆100a、100b上的驱动电机，而在其另一端处连接至第二连杆200a、200b，以便引起第一连杆100a、100b相对于第二连杆200a、200b相对地旋转，其中第三丝线600优选地由多条第三丝线组成。第一旋转体310包括第一丝线凹槽和第二丝线凹槽312，第一丝线320容纳在所述第一丝线凹槽中并与第一丝线凹槽接合；所述第二丝线凹槽312形成为在第一旋转体310的径向方向上与第一丝线凹槽311间隔开并在其中容纳第三丝线600。

第三丝线600在其一端处连接至安装在第一连杆100a、100b上的驱动电机(未示出)，而在另一端处连接至第二连杆200a、200b。启动驱动电机(未示出)可以使第三丝线600移动，从而导致第一连杆100a、100b和第二连杆200a、200b相对于彼此相对地旋转。

第三丝线600可以由多条第三丝线600组成。例如，第三丝线600可以由两条第三丝线600组成，以便第一连杆100a、100b和第二连杆200a、200b相对于彼此相对地旋转。

参考图6，第一旋转体310可以设置有第一丝线凹槽311，第一丝线320容纳在其中并与其接合，以便旋转第一旋转体310。

第一旋转体310可以设置有第二丝线凹槽312，该第二丝线凹槽312与第一丝线凹槽311径向间隔开并在其中容纳多条第三丝线600。当驱动电机移动第三丝线600，以引起第一连杆100a、100b和第二连杆200a、200b相对地旋转时，可以移动容纳在第二丝线凹槽312中的第三丝线600，以便旋转第一旋转体310。

这可以应用于本发明的第一实施方案和第二实施方案。在第二实施方案中，第二丝线350可以容纳在第一丝线凹槽311中。

旋转连杆单元340包括第一旋转连杆341和第二旋转连杆342，所述第一旋转连杆341在其一端处可旋转地固接至第二旋转体330，以便随其旋转；所述第二旋转连杆342在其一端处固定至第一连杆100a并在其另一端处可旋转地固接至第一旋转连杆341的另一端。弹性体400的另一端可以可旋转地联接至第一旋转连杆341。

当第一旋转连杆341的一端连接至第二旋转体330，并且第二旋转连杆342的一端固定地联接至第一连杆100a时，第一旋转连杆341的另一端和第二旋转连杆342的另一端彼此可旋转地连接。弹性体400的另一端可以可旋转地联接至第一旋转连杆341。第一旋转连杆341可以将弹性体400的弹力转换为扭矩。

参考图5，第二连杆200a处产生的扭矩在图4所示的第三预定角度(γ)处被最大化。此时，第二旋转连杆342可以在第三预定角度(γ)处将弹性体400的弹力转换为第二旋转体330的扭矩。

由于弹性体连杆500在其一端处连接至弹性体400的一端，而在其另一端处可旋转地连接至第一连杆100a，因此弹性体连杆500旋转，以便根据连接至弹性体400的另一端的旋转连杆单元340的旋转而与弹性体400线性对齐，从而使得弹性体400能够正常地施加弹力。

当第二连杆200a相对于第一连杆100a向上旋转时，通过弹性体400的弹力而施加至第二连杆200a的扭矩逐渐增大然后减小。

再次参考图5，显示了曲线图，该曲线图显示了由于重力在第二连杆200a处产生的扭矩以及第二连杆200a相对于第一连杆100a的角度。在图5中，点A是第一连杆100a与第二连杆200a之间的角度为第一预定角度(α)的点，点C是第一连杆100a与第二连杆200a之间的角度为第二预定角度(β)的点，而点B是第一连杆100a与第二连杆200a之间的角度为第三预定角度(γ)的点。由此可知，由于弹性体400的弹力而施加至第二连杆200a的扭矩根据第二连杆200a的角度而变化，并且弹性体400的弹力转换为扭矩并根据第二连杆200a的旋转而变化。

第二连杆200a在第一预定角度与第二预定角度之间相对于第一连杆100a在上下方向上可旋转，并且施加至第二连杆200a的扭矩在第一预定角度与第二预定角度之间的第三预定角度处具有最大值。

图5是显示了由于重力在第二连杆200a处产生的扭矩以及第二连杆200a相对于第一连杆100a的旋转角度的曲线图。由于在点B处的第一连杆100a与第二连杆200a之间的夹角为第三预定角度(γ)，因此由于重力在第二连杆200a处产生的扭矩被最大化。相应地，由连接至旋转连杆单元340的弹性体400施加在第二连杆200a上的弹力在第三预定角度(γ)处被最大化。

在本发明第二实施方案中，第一身体部位可以对应于穿戴者的上臂，而第二身体部位可以对应于穿戴者的前臂。相应地，第二实施方案可以应用于补偿当穿戴者相对于他/她的上臂而向上旋转他/她的前臂时，由于重力在穿戴者前臂处产生的扭矩。

连接单元300包括第二丝线350，该第二丝线350的一端联接至第一旋转体310并在第二连杆200a的纵向方向上延伸，而在另一端处连接至弹性体400并通过第一旋转体310的旋转而移动。

在本发明的第二实施方案中，第二丝线350的一端连接至第一旋转体310，而第二丝线350的另一端连接至弹性体400。当第一旋转体310旋转时，第二丝线350缠绕第一旋转体310，从而弹性体400延伸。这里，随着第一旋转体310的旋转角度增大，弹性体400的弹力也增大。相应地，弹性体400的弹力与第二连杆200b的旋转角度的增大成比例地增大。

连接单元300包括滑轮360，该滑轮360可旋转地联接至弹性体400的另一端并定位在第二丝线350的一端与另一端之间，以便第二丝线350缠绕滑轮360。第二丝线350的另一端在与第二丝线350缠绕滑轮360的相反的方向上延伸，并且固定至第一连杆100b。

弹性体400的另一端可以联接至滑轮360，并且第二丝线350可以在与第二丝线350连接至滑轮360的方向相反的方向上延伸并可以在另一端处连接至第一连杆100b。

因此，借助于滑轮360，可以将第一旋转体310连接至弹性体400，并且可以在与第二丝线350的整个长度的一半一样大的距离处将弹性体400的弹力传递至第一旋转体310。

将第一旋转体310连接至滑轮360的第二丝线350可以设置有槽轮，该槽轮位于第一旋转体310与滑轮360之间，以便在支撑第二丝线350时防止第二丝线350在垂直于第二丝线350的纵向方向的方向上移动。因此，可以使得第二丝线350稳定。

当第二连杆200b相对于第一连杆100b向上旋转时，通过弹性体400的弹力而施加至第二连杆200a的扭矩逐渐增大。

弹性体400仅经由第二丝线350和滑轮360连接至第一旋转体310，以便在第一旋转体310旋转时，弹性体400的弹力增大或减小。因此，当第二连杆200b向上旋转时，弹性体400的长度根据第二连杆200b的旋转角度增大。从而，由于弹性体400的弹力根据第二连杆200b的旋转角度增大，当穿戴者向上举起他/她的前臂时，可以辅助穿戴者的肌肉力量。

从以上描述显而易见的是，本发明提供了一种应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，该重力补偿器由线缆、滚轮、弹性体和连杆组成，并且其能够辅助穿戴者的上肢的肌肉力量。重力补偿器能够补偿在穿戴者举起他/她的上臂和/或前臂时由重力引起的扭矩。此外，由于重力补偿器由缆线、滚轮、弹性体和连杆构成而不是由电机和减速器构成，从而具有减少制造成本和重量的效果。

尽管出于说明的目的已经公开了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员应当理解，在并不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神时，各种修改、增加和删减是可能的。

Claims (13)

1.一种应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，所述重力补偿器包括：

第一连杆，其配置为在平行于穿戴者的第一身体部位的方向上延伸；

第二连杆，其配置为在平行于穿戴者的第二身体部位的方向上延伸并能够旋转地联接至所述第一连杆的第一侧，穿戴者的第二身体部位能够旋转地连接至穿戴者的第一身体部位的第一侧；

弹性体，其具有固定至所述第一连杆的第一侧，并且弹力根据第一侧与第二侧之间的长度改变而变化；

连接单元，其具有连接至所述弹性体的第二侧的第一侧，所述连接单元沿着所述第一连杆的纵向方向延伸，并且具有连接至所述第二连杆的第二侧，以通过第一连杆和第二连杆的相对旋转来改变弹性体的长度。

2.根据权利要求1所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述连接单元包括第一旋转体，所述第一旋转体在第一连杆联接至第二连杆的位置处固定至第二连杆，并且能够旋转地固接至第一连杆。

3.根据权利要求2所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述连接单元包括：

第一丝线，所述第一丝线在其第一侧处联接至第一旋转体并在第一连杆的纵向方向上延伸；

第二旋转体，其连接至所述第一丝线的第二侧并能够旋转地联接至所述第一连杆；以及

旋转连杆单元，所述旋转连杆单元在其第一侧处固定至所述第二旋转体，而在其第二侧处联接至所述弹性体的第二侧，以便根据第二旋转体的旋转来改变弹性体的长度和施加在第二旋转体上的弹性体的弹力的方向。

4.根据权利要求3所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，进一步包括第三丝线，所述第三丝线在其第一侧处能够旋转地固接至安装在第一连杆上的驱动电机，而在其第二侧处连接至第二连杆，其中，所述第一旋转体包括：

第一丝线凹槽，所述第一丝线容纳在所述第一丝线凹槽中并且与所述第一丝线凹槽接合；以及

第二丝线凹槽，其在第一旋转体的径向方向上与所述第一丝线凹槽间隔开并在其中容纳所述第三丝线。

5.根据权利要求3所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述旋转连杆单元包括：

第一旋转连杆，所述第一旋转连杆在其第一侧处能够旋转地固接至所述第二旋转体并随其旋转；以及

第二旋转连杆，所述第二旋转连杆在其第一侧处固定至所述第一连杆并在其第二侧处能够旋转地联接至所述第一旋转连杆的第二侧，

其中，所述弹性体的第二侧能够旋转地联接至所述第一旋转连杆。

6.根据权利要求1所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述弹性体包括多个弹性体，所述多个弹性体在垂直于第一连杆的纵向方向的方向上定位；

重力补偿器进一步包括弹性体连杆，所述弹性体连杆在其第一侧处联接至所述弹性体的第二侧，而在其第二侧处能够旋转地联接至所述第一连杆。

7.根据权利要求1所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，当所述第二连杆相对于所述第一连杆向上旋转时，通过所述弹性体的弹力而施加至第二连杆的扭矩逐渐增大然后减小。

8.根据权利要求7所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述第二连杆相对于所述第一连杆在上下方向上能够旋转，并且仅能够在第一预定角度与第二预定角度之间旋转；

施加至所述第二连杆的扭矩在第一预定角度与第二预定角度之间的第三预定角度处被最大化。

9.根据权利要求7所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述第一身体部位对应于穿戴者的肩部，而所述第二身体部位对应于能够旋转地连接至穿戴者肩部的上臂。

10.根据权利要求2所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述连接单元包括第二丝线，所述第二丝线在其第一侧处联接至第一旋转体并在第一连杆的纵向方向上延伸，并且连接至所述弹性体的第二侧，以便通过所述第一旋转体的旋转而移动。

11.根据权利要求10所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述连接单元包括滑轮，所述滑轮能够旋转地联接至所述弹性体的第二侧并定位在所述第二丝线的第一侧与第二侧之间，以便第二丝线缠绕所述滑轮；

所述第二丝线的第二侧在与第二丝线缠绕滑轮的位置相反的方向上延伸并固定至所述第一连杆。

12.根据权利要求1所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，当所述第二连杆相对于所述第一连杆向上旋转时，通过所述弹性体的弹力而施加至第二连杆的扭矩逐渐增大。

13.根据权利要求12所述的应用于可穿戴肌肉力量辅助装置的重力补偿器，其中，所述第一身体部位对应于穿戴者的上臂，而所述第二身体部位对应于能够旋转地连接至穿戴者上臂的前臂。

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