[發明專利]穿戴式助力系統

在審

• 申請號: 201711459647.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108145696A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 王鵬飛;李秉洋;張雁;曹瑩澤
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京智乾知識產權代理事務所(普通合伙) 11552
• 代理人: 華冰;于宏超

本發明涉及一種穿戴式助力系統，包括穿著部、驅動部和供電單元，本發明的穿戴式助力系統與現有的助力裝置相比，具有柔性可穿戴、驅動?傳感一體化的特點。特別是基于EAP軟材料研制的驅動器，與傳統的電磁式、壓電式作動器相比，具有可控變形大、可變自由度多、響應速度快、質量輕、無需傳動結構、無噪聲、柔性可穿戴等優點。此外，結合EAP材料力電相互轉化特性，可反向地將使用者的運動能量實時轉化為電能。該系統不僅可以用于智能化單兵裝備，還可廣泛應用于旅游、消防、康復醫療等民用領域。

技術領域

本發明涉及關節輔助運動技術領域，尤其涉及一種穿戴式助力系統。

背景技術

進入21世紀以來，雖然世界大環境呈和平態勢，但是恐怖主義、宗教叛亂等突發事件越發嚴重，局部地區戰爭或武裝沖突時有發生，從新世紀初發生的阿富汗戰爭、科特迪瓦內戰到當前的利比亞沖突等重大事件不難看出，現代軍事科學與技術的快速發展已使當前武器裝備得到了大幅度革新，進而決定性地影響了相關戰爭或沖突的最終發展態勢。然而，由于作戰形式與環境的日益復雜化，士兵需滿足越來越高的作戰要求，包括特殊地形攀爬、野外長距離行進等；另一方面，隨著作戰裝備日趨智能化，士兵隨身攜帶越來越多的電子設備，包括移動通訊終端、多功能偵查器、夜視儀等，這些設備不僅大大增加了單兵負重，而且對移動電源供給提出了更大的挑戰。在現代戰場上，隨著未來單兵機動力、防護力、進攻力和信息力的發展，必然使得單兵負重進一步增加，能源需求進一步加大。因此，無論從全球軍事格局還是未來戰爭形態來看，都對未來單兵裝備提出了更高的要求，智能化、多功能性將是未來單兵裝備發展的必然趨勢，單兵助力設備與能源供給方式的科技創新必將成為單兵野外作戰能力大幅度提升的核心推動力。

為此，近些年西方國家投入了大量人力、物力與財力開展相關技術研究。例如俄羅斯開發的單兵助力外骨骼樣機—“勇士-21”，法國于2011年MILIPOL（國際軍警保安器材展）上展出了單兵外骨骼戰斗服“大力神”等。各國科研團隊研制的單兵助力系統主要以附著在人體四周的“外骨骼系統”為主，這些單兵裝備起到了一定的助力作用，但卻普遍存在以下致命性缺陷：

（1）自由度低、運動匹配性差。絕大部分裝備只能支持單一方向運動，而人體的活動是多自由度的，并具有一定的任意性。因此，這些裝備嚴重制約了其助力效果，甚至發揮副作用；

（2）系統重量大、能源消耗高。目前見諸報道的各種試驗樣機，輕者幾十公斤，重者達上百公斤，穿戴極其不便，機動性較差，且普遍存在功率消耗大等問題，大大降低了其野外實用性；

（3）結構復雜、功能單一。外骨骼系統包含復雜的驅動單元、傳動機構、控制線路、電池模塊等，大大增加了系統的可靠性風險。此外，該系統僅能提供簡單的助力作用，這很難滿足當前戰局對單兵裝備的多功能性、輕便性、可靠性等多要素一體化的要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種穿戴式助力系統，該穿戴式助力系統具有柔性可穿戴、驅動傳感一體化、質量輕和結構簡單等優點，可以有效地克服現有技術中存在的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種穿戴式助力系統，包括穿著部、驅動部和供電單元，所述穿著部可穿著于使用者關節上下兩側，其包括穿著于關節上側的第一穿著部和穿著于關節下側的第二穿著部，所述驅動部的兩端分別連接第一穿著部和第二穿著部，當所述供電單元向驅動部供電時，所述驅動部發生形變，并聯動地改變第一穿著部和第二穿著部之間的距離，達到對肢體輔助作動的效果。

該穿戴式助力系統與現有的助力裝置相比，具有柔性可穿戴、驅動-傳感一體化、質量輕等優點。

進一步地，所述驅動部包括單個或多個柱形介電型EAP驅動器，所述柱形介電型EAP驅動器通電后可輸出軸向位移。