TWI698235B - 輔助搬運方法 - Google Patents

Abstract

一種輔助搬運方法，包含下列步驟。當大腿固定件與小腿固定件分別受大腿與小腿帶動而令搬運輔具自蹲下姿態變向站立姿態時，透過一運動資訊感測器感測大腿固定件相對小腿固定件擺動的一初始運動資訊。透過一控制器令扭力輸出構件輸出對應至少一初始運動資訊之一搬運輔助力，以令大腿固定件相對小腿固定件擺動的一後續運動資訊實質上匹配於初始運動資訊。

Description

輔助搬運方法

本發明係關於一種輔助搬運方法，特別是一種提供輔助力量的輔助搬運方法。

臺灣農村年輕人口外流嚴重，造成務農人口老年化的情況顯著。農產品之搬運作業將超出高齡農民的負擔或易對老化的農民造成傷害。為了減輕高齡農民搬運作業所造成的傷害，一般僅能穿戴關節護具，如護膝及護腰。不過配載這些肢體護具對高齡農民的搬運能力與搬運效率實難以有效提升。也就是說，這些高齡農民還是只能在原本能負荷的重量下進行搬運，若超過原本能負荷的重量，則仍會面臨無法搬運的問題

因此，如何兼顧搬運人員之搬運安全與搬運能力與效率，則為研發人員應解決的問題之一。

本發明在於提供一種輔助搬運方法，藉以兼顧搬運人員之搬運安全與搬運能力與效率。

本發明之一實施例所揭露之輔助搬運方法，包含下列步驟。提供一搬運輔具，搬運輔具包含一大腿固定件、一小腿固定件及一扭力輸出構件，大腿固定件用以固定於搬運人員之一大腿，小腿固定件用以固定於搬運人員之一小腿，並樞設於大腿固定件，扭力輸出構件用以令搬運輔具於一蹲下姿態與一站立姿態間變化。當大腿固定件與小腿固定件分別受大腿與小腿帶動而令搬運輔具自蹲下姿態變向站立姿態時，透過一運動資訊感測器感測大腿固定件相對小腿固定件擺動的一初始運動資訊。透過一控制器令扭力輸出構件輸出對應至少一初始運動資訊之一搬運輔助力，以令大腿固定件相對小腿固定件擺動的一後續運動資訊實質上匹配於初始運動資訊。

根據上述實施例之輔助搬運方法，先偵測大腿固定件之初始運動資訊，再依據大腿固定件之初始運動資訊來判斷扭力輸出構件所需輸出之搬運輔助力。如此一來，將能夠針對搬運情況提供所需之搬運輔助力，減輕搬運人員的搬運負擔，進而兼顧搬運人員之搬運安全與搬運能力與效率。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1。圖1為根據本發明第一實施例所述之搬運人員配戴搬運輔具的側視示意圖。

本實施例之輔助搬運方法，包含下列步驟。

提供一搬運輔具10。搬運輔具10包含一大腿固定件100、一小腿固定件200及一扭力輸出構件300。大腿固定件100用以固定於搬運人員20之一大腿22。小腿固定件200用以固定於搬運人員20之一小腿24。詳細來說，大腿固定件100與小腿固定件200例如透過束帶分別繫在搬運人員20之大腿22與小腿24。

小腿固定件200樞設於大腿固定件100。如此一來，大腿固定件100與小腿固定件200分別可受大腿22與小腿24之帶動而讓大腿固定件100相對小腿固定件200擺動。舉例來說，大腿固定件100與小腿固定件200分別可受大腿22與小腿24之帶動可讓搬運輔具10自蹲下姿態變化成站立姿態，或是自站立姿態回復成蹲下姿態。當搬運輔具10呈蹲下姿態時，大腿固定件100與小腿固定件200具有最小夾角，如25度左右。當搬運輔具10呈站立姿態時，大腿固定件100與小腿固定件200具有最大夾角，如180度左右。

扭力輸出構件300例如為馬達，並用以輸出一搬運輔助力如扭力，而令搬運輔具10於蹲下姿態與站立姿態間變化。

請參閱圖2至圖4。圖2為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員呈蹲下姿態的側視示意圖。圖3為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員抬起物品的側視示意圖。圖4為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員呈站立姿態的側視示意圖。

如圖2所示，搬運人員20呈蹲姿，使得大腿固定件100與小腿固定件200間的夾角大致呈25度左右。接著，如圖3所示，當搬運人員20沿箭頭A所指的方向將物品30抬起，使得大腿固定件100與小腿固定件200分別受大腿22與小腿24帶動而令搬運輔具10自蹲下姿態變成半蹲姿態，再如圖4所示，搬運人員20沿箭頭A所指的方向將物品30抬起，使得搬運輔具10從半蹲姿態變成站立姿態時，透過運動資訊感測器400感測大腿固定件100與小腿固定件200之至少一初始運動資訊。

接著，透過一控制器500令扭力輸出構件300輸出對應至少一初始運動資訊之一搬運輔助力，以令大腿固定件100相對小腿固定件200擺動的一後續運動資訊實質上匹配於初始運動資訊。

詳細來說，運動資訊感測器400例如為角速度感測器，初始運動資訊例如為大腿固定件100相對小腿固定件200的初始角速度資訊，而後續運動資訊例如為大腿固定件100相對小腿固定件200的後續角速度資訊。若搬運人員20在抬起物品30時，搬運人員20的大腿22與小腿24會致使大腿固定件100以初始角速度相對小腿固定件200擺動。若抬起物品30的重量越輕，則扭力輸出構件300所需之扭力越小，又因為扭力資訊與後續角速度資訊呈反比，故若抬起物品30的重量越輕，則大腿固定件100的初始角速度越快。反之，若抬起物品30的重量越重，則扭力輸出構件300所需之扭力越大，又因為扭力資訊與後續角速度資訊呈反比，故若抬起物品30的重量越輕，則大腿固定件100的初始角速度越慢。

請參閱圖5至圖7。圖5為圖1之搬運輔具用於搬運較輕的物品的位置、扭力及角速度的曲線示意圖。圖6為圖1之搬運輔具用於搬運次輕的物品的位置、扭力及角速度的曲線示意圖。圖7為圖1之搬運輔具用於搬運較重的物品的位置、扭力及角速度的曲線示意圖。

如圖5所示，假設搬運人員20抬起較輕的物品30，運動資訊感測器400感測出大腿固定件100的初始角速度為16RPM，則扭力輸出構件300則提供搬運輸助力如扭力，來讓大腿固定件100的後續角速度維持或近似於初始角速度，即讓大腿固定件100的後續角速度亦維持於16RPM左右。其中，扭力與角速度之關係可以透過計算獲得，或是先建立扭力與角速度的關係表，再透過查表的方式獲得。

如圖6所示，假設搬運人員20抬起次輕的物品30，運動資訊感測器400感測出大腿固定件100的初始角速度為13RPM，則扭力輸出構件300則提供搬運輸助力如扭力，來讓大腿固定件100的後續角速度維持或近似於初始角速度，即讓大腿固定件100的後續角速度亦維持於13RPM左右。

如圖7所示，假設搬運人員20抬起較重的物品30，運動資訊感測器400感測出大腿固定件100的初始角速度為10RPM，則扭力輸出構件300則提供搬運輸助力如扭力，來讓大腿固定件100的後續角速度維持或近似於初始角速度，即讓大腿固定件100的後續角速度亦維持於10RPM左右。

上述運動資訊感測器400可內建於扭力輸出構件300亦可為位於扭力輸出構件300之外的獨立元件。

上述扭力輸出構件300輸出搬運輔助力的時機可以是大腿固定件100一開始動時，也可以是大腿固定件100動了一段時間之後。詳細來說，本實施例之輔助搬運方法，更包含透過一角度感測器(未繪示)感測大腿固定件100與小腿固定件200之一動態角度資訊。所謂之動態角度資訊係指大腿固定件100與小腿固定件200間之即時角度資訊。當大腿固定件100相對小腿固定件200擺動時，則動態角度資訊會隨之變化。當動態角度資訊大於一預設角度資訊時，扭力輸出構件300輸出搬運輔助力。其中預設角度資訊大於大腿固定件100與小腿固定件200間的初始角度資訊，舉例來說，初始角度資訊為25度時，預設角度資訊可以為30度。如此一來，將可避免搬運輔具10在非實際搬運的情況下，如晃動，產生了誤控制的狀況。

上述運動資訊感測器400以角速度感測器為例，但並不以此為限。在其他實施例中，運動資訊感測器亦可為扭力感測器。即，初始運動資訊為初始扭力資訊，後續運動資訊為一後續扭力資訊，後續扭力資訊實質上等於初始扭力資訊。

為了避免搬運人員20在搬運的過程中，因重心不穩而跌倒，以下將說明搬運過程中防傾倒的方法。請參閱圖8至圖11。圖8為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員重心前傾的側視示意圖。圖9為圖8之配戴搬運輔具驅使搬運人員重心後移的側視示意圖。圖10為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員重心後倒的側視示意圖。圖11為圖10之配戴搬運輔具驅使搬運人員重心前移的側視示意圖。

透過一加速度感測器600感測搬運輔具之重心資訊。詳細來說，如圖8與圖9所示，加速度感測器600例如裝設於小腿固定件200，若搬運人員20沿箭頭B所指的方向前傾，則加速度感測器600在X軸與Y軸上皆偵測到正的加速度，並判定搬運輔具10之重心前傾。當搬運輔具10之重心前傾時，控制器500透過扭力輸出構件300帶動大腿固定件100沿順時針方向C擺動，以縮小大腿固定件100與小腿固定件200之角度θ。透過大腿固定件100之帶動搬運人員20之大腿22會向下擺動，以讓搬運人員20的重心向後移。藉此反向驅動力來平衡重心，以防止搬運人員20傾倒。

接著，持續讓大腿固定件100沿順時針方向C擺動，以令搬運輔具10變化至對搬運人員20來說較為安全的蹲下姿態(如圖2所示)。

反之，如圖10與圖11所示，若搬運人員20沿箭頭D所指的方向後倒，則加速度感測器600在X軸上偵測到正加速度及在Y軸上偵測到負加速度，並判定搬運輔具10之重心後倒。當搬運輔具10之重心後倒時，控制器500透過扭力輸出構件300帶動大腿固定件100沿逆時針方向E擺動，以擴大大腿固定件100與小腿固定件200之角度θ。透過大腿固定件100之帶動搬運人員20之大腿22會向上擺動，以讓搬運人員20的重心向前移。藉此反向驅動力來平衡重心，以防止搬運人員20傾倒。

接著，持續讓大腿固定件100沿逆時針方向E擺動，以令搬運輔具10變化至站立姿態(如圖4所示)。接著，再讓大腿固定件100沿順時針方向C擺動，以令搬運輔具10自站立姿態變化至較為安全的蹲下姿態(如圖2所示)。

根據上述實施例之輔助搬運方法，先偵測大腿固定件之初始運動資訊，再依據大腿固定件之初始運動資訊來判斷扭力輸出構件所需輸出之搬運輔助力。如此一來，將能夠針對搬運情況提供所需之搬運輔助力，進而兼顧搬運人員之搬運安全與搬運能力與效率。

再者，在部分實施例中更透過加速度感測器來判斷搬運人員的重心驅勢，若搬運人員的重心不平衡，則透過扭力輸出構件施以反向驅動力來平衡搬運人員的重心，進而提升搬運人員之安全性。

此外，在上述平衡重心的過程後，扭力輸出構件再令搬運輔具回復至蹲下姿態，以確保搬運人員在重心不穩後能回復至較為安全的蹲下姿態。

雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

搬運人員20 大腿22 小腿24 搬運輔具10 大腿固定件100 小腿固定件200 扭力輸出構件300 運動資訊感測器400 控制器500 加速度感測器600 箭頭A、B、D 順時針方向C 逆時針方向E 角度θ

圖1為根據本發明第一實施例所述之搬運人員配戴搬運輔具的側視示意圖。 圖2為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員呈蹲下姿態的側視示意圖。 圖3為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員抬起物品的側視示意圖。 圖4為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員呈站立姿態的側視示意圖。 圖5為圖1之搬運輔具用於搬運較輕的物品的位置、扭力及角速度的曲線示意圖。 圖6為圖1之搬運輔具用於搬運次輕的物品的位置、扭力及角速度的曲線示意圖。 圖7為圖1之搬運輔具用於搬運較重的物品的位置、扭力及角速度的曲線示意圖。 圖8為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員重心前傾的側視示意圖。 圖9為圖8之配戴搬運輔具驅使搬運人員重心後移的側視示意圖。 圖10為圖1之配戴搬運輔具之搬運人員重心後倒的側視示意圖。 圖11為圖10之配戴搬運輔具驅使搬運人員重心前移的側視示意圖。

搬運人員20 大腿22 小腿24 搬運輔具10 大腿固定件100 小腿固定件200 扭力輸出構件300 運動資訊感測器400 控制器500

Claims (10)

1. 一種輔助搬運方法，包含： 提供一搬運輔具，該搬運輔具包含一大腿固定件、一小腿固定件及一扭力輸出構件，該大腿固定件用以固定於一搬運人員之一大腿，該小腿固定件用以固定於該搬運人員之一小腿，並樞設於該大腿固定件，該扭力輸出構件用以令該搬運輔具於一蹲下姿態與一站立姿態間變化；當該大腿固定件與該小腿固定件分別受該大腿與該小腿帶動而令該搬運輔具自該蹲下姿態變向該站立姿態時，透過一運動資訊感測器感測該大腿固定件相對該小腿固定件擺動的一初始運動資訊；以及透過一控制器令該扭力輸出構件輸出對應該初始運動資訊之一搬運輔助力，以令該大腿固定件相對該小腿固定件擺動的一後續運動資訊實質上匹配於該初始運動資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之輔助搬運方法，其中該一運動資訊感測器為一角速度感測器，該初始運動資訊為一初始角速度資訊，該後續運動資訊為一後續角速度資訊，該後續角速度資訊實質上等於該初始角速度資訊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之輔助搬運方法，其中該搬運輔助力為扭力資訊，該扭力資訊與該後續角速度資訊呈反比。
4. 如申請專利範圍第1項所述之輔助搬運方法，其中該運動資訊感測器為一扭力感測器，該初始運動資訊為一初始扭力資訊，該後續運動資訊為一後續扭力資訊，該後續扭力資訊實質上等於該初始扭力資訊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之輔助搬運方法，更包含： 透過一角度感測器感測該大腿固定件與該小腿固定件之一動態角度資訊，當該動態角度資訊大於一預設角度資訊時，該扭力輸出構件輸出該搬運輔助力。
6. 如申請專利範圍第5項所述之輔助搬運方法，其中該預設角度資訊大於該大腿固定件與該小腿固定件間的一初始角度資訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之輔助搬運方法，更包含： 透過一加速度感測器感測該搬運輔具之重心資訊，當該搬運輔具之重心前傾時，該控制器透過該扭力輸出構件縮小該大腿固定件與該小腿固定件之角度。
8. 如申請專利範圍第7項所述之輔助搬運方法，其中在該控制器透過該扭力輸出構件縮小該大腿固定件與該小腿固定件之角度後更包含： 令該搬運輔具變化至該蹲下姿態。
9. 如申請專利範圍第7項所述之輔助搬運方法，更包含： 當該搬運輔具之重心後倒時，該控制器透過該扭力輸出構件擴大該大腿固定件與該小腿固定件之角度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之輔助搬運方法，其中在該控制器透過該扭力輸出構件擴大該大腿固定件與該小腿固定件之角度後更包含： 令該搬運輔具先變化至該站立姿態後再變化至該蹲下姿態。

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