[發明專利]助力外骨骼系統及其輔助運動的方法

有效

• 申請號: 201910976765.1
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN110524526B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 尹剛剛;王吳東
• 申請（專利權）人: 上海司羿智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/14;B25J9/16
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發明提供一種外骨骼驅動裝置以及驅動方法，所述驅動裝置包含固定部、驅動部、外管、內線和驅動組件，所述驅動組件牽引所述內線輔助使用者助力關節活動，所述固定部穿戴在所述助力關節固定端，所述驅動部穿戴在所述助力關節自由端，所述外管與所述固定部連接，所述內線具有從所述外管一端延伸出來的延伸部，所述內線的延伸部與所述驅動部連接。本發明提供的外骨骼驅動裝置包含產生兩個方向的力的驅動元件，以有選擇性的施加于使用者助力部位，并且其中一個力方向的驅動元件收縮時可以使另一個力方向的驅動元件更快回復到舒張狀態。此外，本發明還提供了包含所述外骨骼驅動裝置的助力外骨骼系統，以及其輔助運動的方法。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種助力外骨骼系統及其驅動與輔助運動的方法。

背景技術

現有外骨骼裝置所采用的驅動方式主要有兩種，分別是液壓驅動和電機驅動。由于采用這兩種驅動方式的外骨骼裝置體積和質量都較大，且需要堅硬厚重的結構以支撐人體重量以及其他額外負重，人機匹配度差，導致與人配合時并不能靈活地應用于生活的各個場景。為了提升外骨骼裝置的人機匹配程度，也出現了基于柔性驅動元件的外骨骼裝置，例如專利授權公告號為“CN105030487 B”，名稱為“一種氣動人工肌肉驅動的仿生柔性穿戴式下肢外骨骼服”，該專利揭示了，在每個助力關節處以氣動人工肌肉作為驅動元件，通過向氣動人工肌肉充氣，增大內部氣壓使其縮短，模擬肌肉收縮在人體下肢的相應部位產生助力，但無法根據需要有選擇性的對使用者關節部位施加驅動力，穿戴后行走不靈活。

發明內容

本發明的目的是提供一種外骨骼驅動裝置和助力外骨骼系統及其驅動與輔助運動的方法，解決當前無法根據需要有選擇性的對使用者關節部位施加驅動力的技術問題。

本發明提供的外骨骼驅動裝置，包含外管、內線和驅動組件，所述驅動組件穿戴在使用者身體上，所述驅動組件牽引所述內線輔助使用者助力關節活動，所述外管套在所述內線外，所述內線能夠相對于所述外管發生軸向相對位移，所述外管和所述內線與所述驅動組件連接；

所述外骨骼驅動裝置還包括固定部和驅動部，所述固定部穿戴在所述助力關節固定端，所述驅動部穿戴在所述助力關節自由端，所述外管與所述固定部連接，所述內線具有從所述外管一端延伸出來的延伸部，所述內線的延伸部與所述驅動部連接；

所述驅動組件包含杠桿和至少二個驅動元件，所述杠桿包括第一端、第二端和固定點，所述固定點在所述第一端和所述第二端之間，所述固定點與所述驅動組件的穿戴部位相對固定，所述內線連接于所述杠桿上除所述固定點以外的部分，至少一個所述驅動元件產生的驅動力方向與所述杠桿第一端位移方向夾角大于等于0度小于90度，至少一個所述驅動元件產生的驅動力方向與所述杠桿第一端位移方向夾角小于等于180度大于90度，所述第一端與所述第二端位移方向相反，所述驅動組件牽引所述內線的位移方向與所述杠桿第一端或第二端位移方向夾角大于等于0度小于90度。

本發明還提供一種所述外骨骼驅動裝置的外骨骼驅動方法，包含以下步驟：

步驟1，將所述驅動組件穿戴在使用者身體上；

步驟2，所述驅動元件產生驅動力牽引所述杠桿運動，至少一個所述驅動元件產生的驅動力方向與所述杠桿第一端位移方向夾角大于等于0度小于90度，至少一個所述驅動元件產生的驅動力方向與所述杠桿第一端位移方向夾角小于等于180度大于90度，所述第一端與所述第二端位移方向相反；

步驟3，所述杠桿牽引所述內線在與所述杠桿第一端或第二端位移方向夾角大于等于0度小于90度的方向移動，使所述內線相對于所述外管發生軸向相對位移，使所述固定部與所述驅動部相互靠近，輔助使用者助力關節活動。

本發明還提供一種助力外骨骼系統，包含實時控制模塊、所述外骨骼驅動裝置、檢測裝置、穿戴裝置及能量輸出裝置；

所述實時控制模塊、所述檢測裝置、所述能量輸出裝置及所述外骨骼驅動裝置分別與所述穿戴裝置固定連接，所述穿戴裝置穿戴于使用者身體上；