[發明專利]一種輔助人體負重行走的動力背包裝置

在審

• 申請號: 201911336233.8
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111000361A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 熊蔡華;張秦浩;賀磊;劉闖
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A45F3/04
• 分類號: A45F3/04;A45C15/00;A61B5/103;A61B5/11
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;孔娜

1.一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，該裝置包括基板(7)和設置在該基板上的負載(9)、絲桿(13)、彈力繩(8)、數據采集單元(3)、運動控制單元(4)、電源(1)、控制器(2)，其中：

所述絲桿(13)設置在所述基板(7)的中央，所述負載(9)設置在該絲桿上，在所述運動控制單元(4)的驅動下在所述絲桿(13)上上下運動，所述彈力繩(8)設置一端固定在所述基板上，一端通過滑輪(10)與所述負載連接，通過該彈力繩對所述負載的牽引，以此平衡所述負載在豎直方向上的重力；

所述電源(1)與所述數據采集單元(3)和運動控制單元(4)連接，分別為二者供電，所述數據采集單元(3)與運動控制單元(4)同時與所述控制器(2)連接，當人體背上所述背包裝置開始行走時，所述裝置進入工作模式，該模式下所述數據采集單元(3)采集人體運動時豎直方向上的加速度，并將采集的加速度傳遞給所述控制器(2)，控制器根據該加速度設定所述負載豎直方向上的理想加速度，并使得所述運動控制單元驅動所述負載(9)在所述絲桿(13)上以所述理想加速度運動；當人體停下來時，所述裝置進入休閑模式，該模式下所述數據采集單元采集所述負載的位置，并傳輸給所述控制器，控制器通過所述運動控制單元使得所述負載停留在所述絲桿上。

2.如權利要求1所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述數據采集單元(3)包括人體加速度傳感器(31)、負載加速度傳感器(32)和位移傳感器(33)，所述人體加速度傳感器用于測量人體行走時豎直方向上的加速度，所述負載加速度用于測量負載在豎直方向上的加速度，所述位移傳感器用于測量所述負載在所述絲桿上的位置。

3.如權利要求1或2所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述數據采集單元(3)還包括足底壓力傳感器(34)，用于測量人體行走是的步態周期，方便數據分析。

4.如權利要求1所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述裝置中還包括手持開關，當人體開始行走時，手動閉合開關，所述裝置進入工作模式，當人體停下來時，手動斷開開關，所述裝置進入休閑模式。

5.如權利要求1所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述運動控制單元(4)包括電機驅動器(41)和伺服電機(42)，所述電機驅動器與所述控制器連接，接受來自所述控制器的信號，所述伺服電機一端與所述電機驅動器連接，另一端與所述負載連接，用于根據所述電機驅動器的信號驅動所述負載運動。

6.如權利要求1所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述電源(1)包括鋰電池和電壓轉換器，所述電壓轉換器用于將電壓轉換后給數據采集單元或運動控制單元供電。

7.如權利要求1所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述裝置上還設置有藍牙，用于將所述控制器中的數據傳遞給顯示裝置，以此顯示所述裝置中的各項數據。

8.如權利要求1所述的一種輔助人體負重行走的動力背包裝置，其特征在于，所述基板上設置有鏤空的圖案，以此降低所述基板的重量。